Разработка системы автоматизации проектирования гидроцилиндров, оснащенных мембранным уплотнением поршня

• Автор: Леванов, Станислав Вадимович
• Шифр специальности: 05.13.12
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 181 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ

ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Гидроцилиндры как исполнительное звено гидропривода поступательного действия.

1.1.1 Конструкции и типы гидроцилиндров

1.1.2 Основные комплектующие поршневых гидроцилиндров.

1.1.3 Основные параметры гидроцилиндров

1.2 Обзор существующих конструкций поршневых гидроцилиндров и анализ тенденций их развития
1.3 Анализ существующих и перспективных конструкций предохранительных демпфирующих устройств
1.4 Исследование предохранительных устройств, снижающих динамические нагрузки в гидроцилиндре рабочего оборудования
1.5 Обзор существующих методик проектирования гидроцилиндров и расчета конструктивных параметров их комплектующих
1.6 Требования, предъявляемые к поршневым гидроцилиндрам.
1.7 Обоснование критериев эффективности поршневых
гид ро1 щ лин дров
1.8 Цель и задачи исследования.
2 МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ
3 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ГИДРОПРИВОДА
ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ.
3.1 Алгоритм формирования математической модели гидропривода поступательно действия
3.2 Обоснований схемы гидравлической принципиальной гидропривода поступательного действия
3.3 Принятие допущений.
3.4 Разработка расчетной схемы.
3.5 Разработка схемы связей
3.6 Математическое описание гидроэлементов.
3.7 Принципы формирования обобщенной математической модели гидропривода поступательного действия
4 АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОЦИЛИНДРА, ОСНАЩЕННОГО МЕМБРАННЫМ УПЛОТНЕНИЕМ ПОРШНЯ,
НА ГИДРОДИНАМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ В ГИДРОПРИВОДЕ
4.1 Последовательность проведения вычислительного эксперимента
4.2 Обоснование управляющего воздействия.
4.3 Анализ аргументов математической модели и
обоснование варьируемых переменных
4.4 Обоснование параметров мембранного уплотнения, подлежащих исследованию, выбор границ и интервалов варьирования.
4.5 Исследование переходных процессов в гидроприводе поступательного действия, оснащенного
гидроцилиндром с мембранным уплотнением.
4.6 Выявление закономерностей рабочих процессов, протекающих в порнитевом гидроцилиндре, оснащенном мембранным уплотнением
4.7 Аппроксимация выявленных закономерностей
4.8 Оценка величины перетечек в гидроцилиндре, оснащенном мембранным уплотнением поршня.
4.9 Сравнение результатов математического моделирования гидроцилиндра, оснащенного мембранным уплотнением, с экспериментальными данными, полученными
в предшествующих исследованиях.
5 РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПОРШНЕВЫХ ГИДРОЦИЛИНДРОВ
5.1 Функциональная схема и этапы САПР поршневых гидроцилиндров,
оснащенных мембранным уплотнением поршня.
5.2 Формирование технического задания на проектирование гидроцилиндра.
5.3 Методика синтеза длины контактного участка мембранного уплотнения
5.3.1 Постановка задачи оптимизации
5.3.2 Решение задачи условной оптимизации
5.3.3 Решение задачи безусловной оптимизации.
5.3.4 Поиск оптимальных значений длины уплотняющего участка мембраны по выбранным критериям эффективности.
5.4 Методика выбора длины контактного участка мембранного уплотнения
5.5 Алгоритм выбора серийно выпускаемых элементов
гид ро щлш дра.
5.6 Разработка программного продукта для формирования технического задания и расчета длины контактного участка мембраны
5.7 Разработка библиотек элементов гидроцилиндра
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ


Уплотнение 8 между штоком и крышкой предотвращает утечки жидкости из цилиндра, для защиты от попадания внутрь гидроцилиндра внешней среды служит грязесъемник 9. Проушины , И служат для подвижного закрепления гидроцилиндра. На нарезанную часть штока крепится проушина или деталь, соединяющая гидроцилиндр с подвижным механизмом рис 1. Гидроцилиидр имеет две полости поршневую часть рабочей камеры, ограниченной рабочими поверхностями корпуса и поршня, и штоковую часть рабочей камеры, ограниченной рабочими поверхностями корпуса, поршня и штока. Для герметизации подвижных соединений в гидроцилиндрс установлены уплотнения. Принцип действия поршневого гидроцилиндра заключается в следующем. При соединении поршневой полости с напорной гидролинией поршень вместе со штоком под действием силы давления рабочей жидкости перемещается вправо корпус неподвижен. При этом одновременно происходит вытеснение рабочей жидкости из штоковой полости. Рис. Опорноуплот ни тельмые элементы фирм ЭЛКОНГ Россия. ДИАПАЗОН ДИАМЕТРОВ ШТОКА, нм . ДИАПАЗОН ДИАМЕТРОВ ПОРШНЯ
Рис. При подводе рабочей жидкости в полость поршень со штоком перемешается в противоположном направлении. Скорость движения поршня со штоком зависит от поршня и штока. В отдельных случаях подвижным выходным звеном может служить корпус гидроцилиндра. Поршневые гидроцилиндры с двусторонним штоком имеют одинаковую скорость движения поршня в обоих направлениях. В поршневом гидроцилиндре одностороннего действия имеется лишь одна поршневая полость, и движение поршня со штоком под действием силы давления рабочей жидкости возможно только в одном направлении. Движение поршня со штоком в обратном направлении происходит под действием внешних сил, например силы сжатия пружины, силы тяжести рабочего оборудования и т. Плунжерные гидроцилиндры имеют плунжер сплошного или трубчатого сечения. По сравнению с поршневыми они отличаются простотой изготовления, так как не требуегся обработка внутренней поверхности корпуса. Однако плунжерные гидроцилиндры более громоздки по сравнению с поршневыми гидроцилиндрами. Телескопические гидроцилиндры имеют несколько концентрически расположенных поршней цилиндров или плунжеров, перемещающихся относительно друг друга, причем сумма их ходов равна ходу выходного звена. При подводе жидкости в поршневую полость поршни цилиндры последовательно выдвигаются от большего к меньшему диаметру, втягивание поршней происходит в обратном порядке от меньшего к большему. Мембранные и сильфонные гидроцилиндры рис. Преимуществом этих гидроцилиндров является высокий объемный КПД изза отсутствия перетечек и утечек, т. Мембранные гидроцилиндры выполняются с плоской или гофрированной мембраной. В гидропневмоавтоматике распространены также гофрированные металлические мембраны. Деформация таких мембран происходит за счет разности давлений АР Р Р2 и внешней нагрузки Я. Наибольшее применение в объемных гидроприводах получили поршневые гидроцилиндры и, в частности, двустороннего действия с односторонним штоком. Рис. При автоматизированном проектировании поршневых гидроцилиндров пользователю необходимо выбирать их основные элементы гильзу, крышки, опоры гильзы и штока, поршень, уплотнения, штуцера для подвода рабочей жидкости и др. Для изготовления гильз гидроцилиндров используются тубы прецизионные холоднотянутые или горячекатаные хонингованные рис. Задние крышки применяются для герметизации и крепления гидроцилиндра, в некоторых случаях через каналы в крышках может осуществляться подвод рабочей жидкости рис. Передние крышки представлены на рис. Рис. Рис. Рис. Рис. Исполнения крышек передних Различные варианты опор гильзы и штока представлены на рис. Рис. Поршни могут быть различных исполнений, в зависимости от тина уплотнений и крепления к штоку рис. Рис. Рис. Па сегодняшний день существует огромный выбор уплотнений статических и подвижных соединений рис. Рис. Рис. Рис. Обзор комплектующих гидроцилиндров показал, что на сегодняшний день существует огромное их разнообразие, что при модульном принципе проектирования дает практически безграничные возможности при разработке новых конструкций.