Моделирование гидравлической системы устройства с самоадаптацией по силовым и кинематическим параметрам на рабочем органе

Введение. В настоящее время в России принят курс на создание интеллектуальных машин и оборудования. Это относится и к мобильным технологическим машинам дорожно-строительного и коммунального назначения. Поэтому проектирование и создание такого вида исполнительных устройств с функцией самоадаптации является актуальной задачей.

Материалы и методы. Представлено устройство, оснащённое гидроприводом с самоадаптацией по нагрузке и согласованием кинематических и силовых параметров главного движения и движения подачи рабочего органа установки для бурения породы. Для исследования и проектирования устройства на основе методов математического моделирования гидропривода и адаптивных систем предложена математическая модель, разработанная с использованием основ теории объёмной жёсткости гидравлических систем. Это позволяет максимально точно описать влияние динамических свойств гидравлической системы (сжимаемость рабочей жидкости, упругие свойства трубопроводов, рукавов высокого давления, гидравлических аппаратов) на динамические свойства системы в целом.

Результаты исследования. Математическая модель для устройства с самоадаптацией включает подмодели адаптивных связей, взаимосвязи силовых, кинематических и технологических параметров бурения породы, а также математическое описание движения элементов системы. Решение полученной математической модели производилось в среде программного обеспечения динамического моделирования технических систем SimInTech. В результате получены общие зависимости адаптивной системы от конструктивных параметров и технологических условий функционирования.

Обсуждение и заключение. Математическая модель представленного устройства показывает принципиальную возможность реализации принципа самоадаптации по нагрузке при внешних и внутренних возмущающих воздействиях в процессе работы. Полученные  результаты могут использоваться при проектировании адаптивных систем другого технологического оборудования, например, для глубокого сверления заготовок с переменными свойствами по глубине.

1. Иванов, К. С. Теория механизмов с двумя степенями свободы / К. С. Иванов, Е. К. Ярославцева. — Lambert Academic Publishing, 2014. — 180 с.

2. Хиникадзе, Т. А. Исследование соответствия характеристик адаптивного модуля гидропривода технологическим параметрам машин / Т. А. Хиникадзе // Молодой исследователь Дона. — 2018. — № 2 (11) — С. 107‒112.

3. Попиков, П. И. Математическая модель рабочего процесса лесного пожарного грунтомета с энергосберегающим гидроприводом / П. И. Попиков, П. Э. Гончаров, А. В. Шаров // Лесотехнический журнал. — 2017. — № 4. — С. 182–189.

4. Особенности численного интегрирования системы дифференциальных уравнений рабочего процесса почвообрабатывающей машины с гидроприводом для профилактики и тушения лесных пожаров / И. М. Бартенев, П. И. Попиков, А. В. Шаров, Н. А. Шерстюков // Лесотехнический журнал. — 2018. — № 3 (31). — С. 170–176.

5. Моделирование срабатывания предохранительных устройств лесного пожарного грунтомета / П. И. Попиков, П. Н. Щеблыкин, А. В. Шаров, А. С. Буравлев // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. — 2017. — Т. 5, № 1 (27). — С. 336–340.

6. — Теоретические основы моделирования динамических характеристик приводов перспективных космических аппаратов с учетом функционирования осцилляторов / А. Н. Сова, М. И. Степанов, В. А. Сова, А. И. Быков // Вестник Донского государственного технического университета : [сайт] — 2019. — Т. 19, № 4. С. 317–327. — URL : https://www.elibrary.ru/item.asp?id=41591369 (дата обращения : 27.01.2021).

7. Исследование динамики делителя потока с регулирующим органом из эластомера / В. В. Сыркин, И. Н. Квасов, Ю. Ф. Галуза, М. А. Федорова // Омский научный вестник. Серия «Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение». — 2018. —Т. 22, № 4. — С. 9–14.

8. Алексеев, Г. В. Возможности моделирования оборудования для снижения энергоемкости реализуемых технологических процессов / Г. В. Алексеев, О. И. Аксенова // Вестник Международной академии холода. — 2015. — № 4. — С. 49–54.

9. Berdnik, Y. The approximation method in the problem on a flow of viscous fluid around a thin plant / Y. Berdnik, A. Beskopylny // Aircraft Engineering and Aerospace Technology. — 2019. — Vol. 91, no. 6. — P. 807−813.

10. Beskopylny, A. Model of heterogeneous reinforced fiber form concrete in bending / A. Beskopylny, E. Kadomtseva, G. Strelnikov [et al.] // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. — 2018. — Vol. 365(3). — P. 032023.

11. Beskopylny, A.N. The boundary condition influence on a stress-strain state of a corrugated plate on an elastic foundation. / A. N. Beskopylny, E. E. Kadomtseva, G. P. Strelnikov // Materials Science Forum. — 2018. — Vol. 931. — P. 60−65.

12. Beskopylnyi, A.N. About the identification of layered constructions properties / A.N. Beskopylnyi, A. A. Lyapin // Recent Trends in Science and Technology Management. — 2016. — No. 2. — P. 36−45.

13. Чукарин, А. Н. Исследования виброакустических характеристик в рабочей зоне оператора при абразивной обработке сварных швов / А. Н. Чукарин, А. Н. Бескопыльный, А. Г. Исаев // Безопасность труда в промышленности. — 2019. — № 11. — С. 7–12.

14. Kartashov, B. A. Dynamic mode environment of technical systems SimInTech : manual / B.A. Kartashov, O.S. Kozlov, E.A. Shabaev // Moscow: DMK-Press, 2017. — 424 p.

15. Abalov, A. A. Using the SiminTech dynamic modeling environment to build and check the operation of automation systems / A.A. Abalov, S.V. Nosachev, V.P. Zharov [et al.] // MATEC Web of Conferences. — 2018. — Vol. 226. — P. 04003.

16. Rybak, A.T. Modeling and calculation of hydromechanical systems dynamics based on the volume rigidity theory / A.T. Rybak, M.P. Shishkarev, A.A. Demyanov [et al.] // MATEC Web of Conferences. — 2018. — Vol. 226. — P. 01001.

17. Rybak, A.T. Dynamics of Synchronous Hydromechanical Drive in Mobile Machine / A.T. Rybak, A.R. Temirkanov, O.V. Lyakhnitskaya // Russian Engineering Research. — 2018. — Vol. 38(9). — P. 702−704. DOI: 10.3103/S1068798X18090253

18. Темирканов, А. Р. Синхронный гидромеханический привод рабочего органа мобильной машины и его математическая модель / А. Р. Темирканов, А. Т. Рыбак // Вестник Донского государственного технического университета : [сайт]. — 2013. — Т. 13, № 3-4. — С. 104–110. — URL : https://www.vestnik- donstu.ru/jour/article/view/400 (дата обращения : 27.01.2021).

19. Темирканов, А. Р. Моделирование системы гидромеханического привода рабочего органа мобильной технологической машины. / А. Р. Темирканов, А. Т. Рыбак // Вестник Донского государственного технического университета : [сайт]. — 2014. — Т. 14, № 4. — С. 176–185. — URL : https://www.vestnik- donstu.ru/jour/article/view/362 (дата обращения : 27.01.2021).

20. Мирный, В. И. Некоторые вопросы повышения производительности гидравлического привода перфорационного пресса циклического действия / В. И. Мирный // Вестник Донского государственного технического университета : [сайт] — 2008. — Т. 8, № 1. — С. 75–85. — URL : https://www.vestnik-donstu.ru/jour/article/view/1212 (дата обращения : 27.01.2021).