Лаборатория моделирования импульсных систем

Основные направления деятельности

развитие теории, проектирование и создание новых моделей гидроударных систем
разработка математических моделей, методов и программ расчета импульсных систем
создание прототипов гидроударного оборудования, измерение и оптимизация параметров

Важнейшие результаты фундаментальных исследований

Разработаны основы теории гидроударных систем объемного типа:
– разработаны математические модели систем;
– выбраны основные динамические критерии подобия;
– численно исследованы динамика и выходные характеристики систем в пространстве критериев подобия, определены области эффективной работы.

Итогом проделанной работы стало определение областей в пространстве основных критериев подобия, в которых возможна эффективная работа автоколебательных гидроударных систем объемного типа; в пределах данных областей проведен анализ динамики названных классов систем и выявлены особенности их поведения, построены графики характеристик предельных циклов, позволяющие прогнозировать энергию и частоту ударов при заданных параметрах.

Разработаны и исследованы гидроударные системы двухстороннего действия с регулируемыми характеристиками – энергией и частотой ударов (с задержкой цикла).

1 — золотник; 2 — корпус; 3 — камера управления; 4, 5 — дроссели; НЛ, СЛ — напорная и сливная линии;
КУ — канал управления; В — канал, ведущий к камере прямого хода

Разработана схема золотниковых распределителей для реализации рабочих циклов гидроударных систем с задержкой движения бойка (патент № 2321777 РФ). Проведено численное исследование характеристик автоколебательной объемной гидроударной системы двухстороннего действия с задержкой и без задержки движения бойка в широком диапазоне входных параметров. Анализ результатов показал абсолютную устойчивость ее циклической работы.

Важнейшие результаты прикладных исследований

Разработаны универсальные физические модели и стенды для исследований гидроударных систем.

УМ − ударный механизм, РУ − распределительное устройство, О − основание, ДУ − демпфирующее устройство;
1 − корпус, 2 − стяжки, 3 − планка, 4 − винт, 5 − стакан, 6 − пружина, 7 − крышка, 8 − гайка, 9 – шток

Методики экспериментальных исследований позволяют производить регистрацию всех характеристик, необходимых для всестороннего и объективного анализа происходящих в системах процессов, а также возможность корректного сравнения характеристик ударных устройств между собой и сопоставлять их с результатами теоретических исследований.

Проведены экспериментальные исследования динамики предельных циклов основных классов автоколебательных гидроударных систем объемного типа и подтвержден ряд особенностей в динамике предельных циклов автоколебательных гидроударных систем, обнаруженных ранее при их теоретическом численном исследовании. Сравнение полученных экспериментально x‑t-, v‑t- и p‑t-осциллограмм процесса с теоретическими (рассчитанными численно) показало их удовлетворительное совпадение.

Разработана программа расчета основных параметров гидроударных систем двухстороннего действия HPS (HydroHammer Parameter Select). Свидетельство на программу для ЭВМ №2017618817. Выбор параметров гидроударных систем объемного типа и расчет размеров бойка (Заявка №2017615684).

Программа позволяет на начальном эскизном этапе проектирования выбирать основные параметры гидроударных систем объемного типа двухстороннего и одностороннего действия. Получаемые при этом параметры и характеристики будут тем точнее отражать соответствующие величины реальной машины, чем меньше потери в ее гидравлических и механических элементах, т.е. чем совершеннее ее конструктивная реализация.

Разработаны принципиальная схема и физическая модель реверсивного гидроударного устройства с корпусом, находящимся под действием силы контактного сухого трения.

Численные и экспериментальные исследования подтвердили наличие четырех режимов работы гидроударной системы объемного типа с двумя ограничителями движения бойка: многоударный, с ударами в прямом направлении, двухударный, с ударами в обратном направлении.

В результате испытаний и исследования характеристик реверсивного гидроударного устройства установлено, что при изменении подаваемого к нему расхода жидкости, происходит преодоления защемления корпуса как в прямом, так и в обратном направлениях. Проведены испытания гидроударного устройства при совместном действии на корпус силы трения и внешней силы.

Разработаны и созданы прототипы гидроударных систем с регулируемыми энергией и частотой удара (с задержкой цикла), созданы имитационные модели систем гидроударных устройств.

Разработан и создан прототип системы гидроударных устройств (СГУ) с регулируемыми характеристиками, проведены его испытания и доводка. Конструкция СГУ пригодна для использования в ковше активного действия. Экспериментально определены для ограниченного диапазона поступающего к СГУ расхода жидкости динамика его рабочих циклов и выходные характеристики.

В программе SimulationX разработана имитационная модель гидроударного устройства с механизмом дроссельного регулирования его энергетических характеристик. Проведена ее верификация.

Результаты численных расчетов показали возможность глубокого регулирования выходных характеристик СГУ с задержкой цикла. При одном и том же расходе рабочей жидкости, что и в случае схемы с непрерывным циклом, удается кратно повысить ударную мощность устройства.

КОНТАКТЫ

Городилов Леонид Владимирович

Заведующий лабораторией, г.н.с., д.т.н.

Адрес: 630091, Россия, Новосибирск, Красный проспект, 54, комн. 439

Тел.: +7 (383) 205–30–30, доб. 118

e-mail: gor@misd.ru