Расчетные схемы гидросистемы рулевого управления

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (127) 2014

УДК 681.5.04:681.587.34

Ю. Е. МЕРКУШЕВА

Омский государственный технический университет

РАСЧЕТНЫЕ СХЕМЫ ГИДРОСИСТЕМЫ РУЛЕВОГО УПРАВЛЕНИЯ__________________________________

Поворот строительных и дорожных машин осуществляется благодаря гидросистеме рулевого управления, которая включает в себя все элементы, находящиеся между оператором и участвующими в повороте колесами. В статье освещены этапы, необходимые для составления математической модели гидросистемы рулевого управления, в частности составление расчетной схемы и блок-схемы работы гидросистемы.

Ключевые слова: гидросистема рулевого управления, математическая модель, схема гидравлическая принципиальная гидросистемы рулевого управления, расчетная схема гидросистемы рулевого управления, блок-схема гидросистемы рулевого управления.

В настоящее время для математического описания используют различные системы математических уравнений, которые с необходимой точностью отражают исследуемый процесс.

В работе гидросистема рулевого управления представлена как сложная динамическая система, состоящая из отдельных взаимосвязанных друг с другом подсистем: гидрораспределителя, гидромотора, гидроцилиндра и силы стохастических воздействий на систему рулевого управления. Для каждой выделенной подсистемы характерны свои определенные законы функционирования и свойства, они представлены математическими моделями. Совокупность математических моделей подсистем представляет собой математическую модель системы в целом. Для описания базовых элементов гидропривода используются системы нелинейных дифференциальных уравнений с начальными и конечными граничными условиями, переменными коэффициентами, алгебраическими уравнениями связей, наложенными на систему [1].

Каждый элемент характеризуется значениями расхода рабочей жидкости и давления на входе и выходе, а также может подвергаться управляющему или возмущающему воздействию. Индексы «1» и «2» используются для обозначения параметров на входе и выходе из элемента. Коэффициенты дифференциальных уравнений системы изменяются во времени стохастически или по иному закону. Данный способ математического моделирования позволяет принять во внимание требуемое число параметров, что обеспечивает необходимую точность моделирования.

Формирование математической модели гидросистемы проводится в соответствии со следующими этапами [2]:

— принятие допущений;

— составление расчетной схемы гидросистемы;

— формирование блок-схемы гидросистемы на основе расчетной схемы;

— декомпозиция (разбиение) системы на подсистемы и т.д. до получения неделимых элементов системы;

— математическое описание каждого элемента в соответствии с принятыми допущениями;

— композиция математической модели, т.е. объединение математических моделей отдельных элементов и подсистем в единую математическую модель системы.

6

Рис. 1. Схема гидравлическая принципиальная системы рулевого управления

Принцип работы гидравлической принципиальной схемы, представленной на рис. 1.

С рулевым колесом 5 и гидромотором обратной связи кинематически связан шестилинейный трехпозиционный распределитель 4 следящего действия, который, в свою очередь, линиями a и с связан с управляющим гидроцилиндром 6, линией Ь — с гидробаком 1, линией в и і — с гидромотором обратной связи 3, линией е — с питающим насосом 2.

Рассмотрим два варианта работы принципиальной схемы:

1. Рулевое колесо находится в нейтральном положении.

Весь поток рабочей жидкости от насоса идет на слив в гидробак, проходя через линии е и Ь гидрораспределителя.

2. Поворот рулевого колеса влево.

При повороте происходит рассогласование линий е и Ь, поток рабочей жидкости от насоса поступает через линии е и і в гидромотор обратной связи, откуда она через линии <3 и с попадает в правую по-

Рис. 2. Расчетная схема системы рулевого управления

Рис. 3. Блок-схема гидросистемы рулевого управления

лость исполнительного гидроцилиндра, что, в свою очередь, вызывает слив жидкости из левой полости гидроцилинда через линии Ь и е и перемещение штока гидроцилиндра влево.

На основе гидравлической схемы была составлена расчетная схема, представленная на рис. 2, где <3Н — подача на выходе из питающего насоса и на входе в гидрораспределитель; ОГр — расход на выходе из гидрораспределителя и на входе в гидромотор обратной связи; Оос — расход на выходе из гидромотора обратной связи и на входе в гидроцилиндр; рГЦ — давление на входе в гидроцилиндр и на выходе из гидромотора обратной связи; рОС — давление на входе в гидромотор обратной связи и на выходе из гидрораспределителя; р ГР — давление на входе в гидрораспределитель и на выходе из питающего насоса; ср(1:) — угол поворота золотника (руле-

вого колеса); рОс(1) — угол поворота гильзы (ротора гидромотора обратной связи); х(1) — перемещение штоков гидроцилиндра; Б ц — сила, на штоке гидроцилиндра, вызванная силами сопротивления повороту колес.

Блок схема была получена на основе расчетной схемы, она состоит из блоков, связанных аналогично элементам расчетной схемы. Каждый блок является элементом гидросистемы, который описан дифференциальными уравнениями и представлен гидравлическим многополюсником, имеющим несколько гидравлических или механических портов, которые соответствуют управляющим или возмущающим, входным или выходным воздействиям.

В предшествующих исследованиях в качестве отрицательной обратной связи рассматривался угол поворота ротора гидромотора обратной связи, воз-

ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (127) 2014 МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ

МАШИНОСТРОЕНИЕ И МАШИНОВЕДЕНИЕ ОМСКИЙ НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК № 1 (127) 2014

действующий на управляющий сигнал поворота рулевого колеса, т.е. рассматривалось регулирование угла поворота золотника, что является не совсем верным. Ротор гидромотора обратной связи вращает кинематически связанную с ним гильзу распределителя, уменьшая площадь проходных сечений каналов гидрораспределителя, осуществляя, таким образом, отрицательную обратную связь. Данное уточнение позволяет обратить внимание на конструктивные особенности гидрораспределителя [2].

Блок-схема гидросистемы представлена на рис. 3, где Дф — суммарный угол (угол поворота золотника относительно гильзы); ДБ — регулируемая площадь проходных сечений.

Предложенные схемы являются основой для математического моделирования гидросистемы. Математическое описание исследуемого объекта с последующим моделированием процесса работы являются

обязательными этапами при создании или усовершенствовании систем рулевого управления.

Библиографический список

1. Расчет и проектирование строительных и дорожных машин на ЭВМ / Е. Ю. Малиновский [и др.]. — М. : Машиностроение, 1980. — 216 с.

2. Щербаков, В. С. Оптимизация конструктивных параметров гидравлических рулевых механизмов строительных и дорожных машин : моногр. / В. С. Щербаков, А. В. Жданов. — Омск : СибАДИ, 2010. - 176 с.

МЕРКУШЕВА Юлия Евгеньевна, аспирантка кафедры «Инженерная геометрия и САПР».

Адрес для переписки: zuy89@mail.ru

Статья поступила в редакцию 09.12.2013 г.

© Ю. В. Меркушева

удк 621.1.016 В. В. ТРИФОНОВ

Омский государственный технический университет

ИССЛЕДОВАНИЕ И ОТРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ДОАЛИТИРОВАНИЯ НА РАБОЧИХ ЛОПАТКАХ ТУРБИНЫ

В статье описан эксперимент по отработке технологии «доалитирования» на примере рабочих лопаток 1-й и 2-й ступени турбины, имеющих значительную эксплуатационную наработку. Произведена оценка состояния слоя на всем протяжении опыта и даны общие заключения по некоторым особенностям ремонта.

Ключевые слова: диффузия, алитирование, эксперимент.

Исследование диффузионных процессов термодинамическими методами дает ощутимые результаты на практике, повторяемость результатов экспериментов стабильно сохраняется.

Рассмотрим предлагаемую технологию «доалитирования» рабочих лопаток 1-й, 2-й ступени турбины ГТД.

Лопатки изготовлены из жаропрочного никелевого сплава ЖС6У, защитное покрытие — диффузионное алитирование, глубина покрытия составляет для новых лопаток 0,01...0,04 мм (метод газового али-тирования), для лопаток прошедших ремонт 0,02. ...0,05 мм (шликерное алитирование).

Принципиальное отличие предложенного изменения существующего технологического процесса восстановления покрытия на лопатках (травление и механическая зачистка профиля с последующим шли-керным алитированием) заключается в том, что вместо механической зачистки вводится «щадящая» обдувка электрокорундом всей поверхности профиля пера с существующим покрытием без его полного удаления и нанесением на профиль пера шли-керным алитированием слоя по всей поверхности.

Ниже приведен эксперимент по нанесению методом «доалитирования» защитного покрытия.

Для эксперимента отобраны рабочие лопатки 1-й и 2-й ступени по 25 штук. Все лопатки эксплуатировались на двигателе срок, превышающий рекомендованную долговечность на алитирование в 900 часов.

Изготовлены микрошлифы в качестве образцов для проведения дальнейших работ. Образцам присвоены номера в соответствии со ступенью (например, 1-я ступень 3-й образец имеют № 1-3). Результаты замеров толщины слоя Д по образцам на начальном этапе эксперимента приведены (табл. 1).

Лопатки после проведения дефектации (визуально и методом цветной дефектоскопии) и образцы прошли операцию обдувки. На одной лопатке от каждой ступени и образцах была замерена толщина алитированного слоя, при этом отмечается общее снижение толщины слоя до 0,01 мм на образцах по 1-й ступени и до 0,005 мм на образцах 2-й ступени. Результаты замеров по образцам приведены (табл. 2).

Лопаткам и образцам произведена операция шликерного доалитирования по всей поверхности пера.

После проведения операции проверена толщина слоя на образцах, а также на трех лопатках от каждой ступени. Увеличение толщины слоя составило 0,01-0,035 мм. Результаты замеров по образцам приведены в табл. 3.

Если принять к рассмотрению только средние величины толщин слоя, то получится следующая картина по всем девяти образцам (рис. 1). Здесь сплошной линией показана область распределения толщин слоя на образцах в начале эксперимента, штрих-пунктиром — после проведения обдувки, длинным штрихом — после «доалитирования».