Диссертация (1025364), страница 16
Текст из файла (страница 16)
Для расчета нестационарной теплопроводности были выбраны из [76, 77]термодинамические параметры, приведенные в Таблице 2.Таблица 2.Термодинамические параметрыПараметрЗначениеПлотность стали ρст, кг/м37850Плотность жидкости ρж, кг/м3850Коэффициент теплопроводности стенки корпуса λ2, Вт/(м2·К)80,6Коэффициент теплопроводности масла λс, Вт/(м·К)0,223296Коэффициент теплопроводности воздуха λв, Вт/(м·К)0,025Коэффициент теплоотдачи сталь–воздух α1, Вт/(м2·К)7,9Коэффициент теплоотдачи масло–сталь α2, Вт/(м2·К)225Средняя изохорическая удельная теплоемкость азота cv, 0,75·10-3Дж/(кг·К)Объемный коэффициент расширения воздуха βвозд, 1/К3,665·10-3Ускорение свободного падения g, м/с29,8Удельная теплоемкость жидкости cp, Дж/(кг·0С)см.
табл. 2.1Удельная теплоемкость стали cp_ст, Дж/(кг·0С)486Приведенная степень черноты стали ε0,85Коэффициент излучения абсолютно черного тела c0, Вт/(м2·К4)5,67912.8. Выводы по главе 21. По известным математическим зависимостям получена имитационнаяММ ПГР, учитывающая внутреннюю динамику ее работы.2.
Поизвестномуметодуграфическогорасчетанестационарнойтеплопроводности плоской стенки разработана имитационная ММ расчетанестационарной теплопроводности ПГР.3. Определены параметры, позволяющие сохранить адекватность методаконечных разностей Шмидта для расчета плоской стенки при расчете телпроизвольной формы.4. Разработан программный комплекс для расчета внутренней динамикиПГР с учетом тепловых процессов, проходящих в ней.5. Проведен анализ выбора параметров для применения метода конечныхразностей Шмидта в целях расчета теплонагруженности ПГР, выбраныоптимальные эквивалентные значения массы и теплоемкости жидкости,площадей поверхностей теплообмена и массы ПГР, толщина и число условныхслоевстенки,коэффициентытеплопроводностиинтегрирования в имитационной ММ.итеплоотдачи,шаг92Глава 3.
Верификация разработанной математической моделипневмогидравлической рессорыСовременные БГМ оснащены, как правило, СП с достаточно высокимипоказателями энергорассеяния, что при компактности узлов подвески означаетнеминуемый значительный нагрев демпферов. Наиболее опасным режимом сточки зрения тепловой нагруженности СП является движение машины попериодическомупрофилюдороги,вызывающемувысокочастотныевозмущения. Как показывают многочисленные эксперименты, именно в этомслучае при малой амплитуде перемещения поршней возникает опасностьпоявления локальных зон кипения жидкости – как правило, в дроссельнойсистеме и в зонах уплотнений поршня гидроцилиндра.Так как основной целью исследования являются вопросы тепловойнагруженности и напряженности ПГР, логичным шагом будет проведениеверификации ММ путем сравнения результатов эксперимента и теоретическогоисследованияпроцессовнагрева-охлажденияПГР.Используемыйвимитационной ММ ПГР метод конечных разностей Э. Шмидта, изначальноразработанный для исследования процессов нестационарной теплопроводностиплоской стенки, требует проверки адекватности, так как был откорректировандлявозможноститеплопроводностиегоиспользованияцилиндрическихстенокприПГРрасчетеинестационарнойкорпусныхдеталейнеправильной формы.Кроме этого, необходимо провести верификацию ММ ПГР без учетатеплонагруженностипутемсравнениярезультатовимитационногоматематического моделирования с результатами испытаний ПГР на стенде и всоставе БГМ при движении по неровностям.3.1.
Исследование пневмогидравлической рессоры колесной машины 6х6В качестве экспериментальных данных были приняты результатыстендовых испытаний опытного образца ПГР КМ 6х6 с полной массой 24 т.93Объект исследований – двухуровневая ПГР, разработанная в рамкахОКР [49].В процессе стендовых испытаний ПГР регистрировались следующиепараметры:− сила на штоке ПГР;− перемещение штока ПГР;− скорость перемещения штока ПГР;− температура наружной поверхности стенки пневмоцилиндра низкойжесткости.По регистрируемым усилиям, перемещениям и скоростям движенияштока строились статические характеристики упругого и демпфирующегоэлементов, динамические характеристики ПГР при нагружении гармоническимвоздействием различных амплитуд и круговых частот, а также кривая нагреваПГР до 100 0С.ИспытанияпроводилисьвГНЦРФФГУП«НАМИ»наэлектрогидравлическом стенде POZ 0317 фирмы Shenk.
Параметры стендаприведены в Таблице 3.Для испытаний рабочий цилиндр ПГР был закреплен на штатныхсферических шарнирах на гидроцилиндре, головка без соединительного шлангабыла соединена со штоком, головка со шлангом соединялась с датчиком силы,установленным на неподвижном основании под гидроцилиндром. Такой способустановки исключал из измерений силы инерции движущихся частей рабочегогидроцилиндра и позволял измерять только упругие и демпфирующиекомпоненты силы, развиваемой гидроцилиндром.Пневмокамеры были расположены на расстоянии 800 мм от рабочегоцилиндра и были соединены с ним рукавом высокого давления.Сила рабочего цилиндра и перемещение его корпуса регистрировались спомощью системы сбора данных B+S Multidata и далее обрабатывались.На Рис.
3.1 представлен внешний вид стенда с закрепленной на нем ПГР.94На Рис. 3.2 – 3.6 представлены компоненты стенда и испытуемой ПГР. НаРис. 3.7 представлен прибор – мультиметр с термопарой, – используемый дляизмерениятемпературыблокапневмоцилиндровПГР.НаРис.3.8представлены устройство для зарядки (разрядки) ПГР газом и измерениядавления и насос для заправки рабочей жидкостью – маслом Т-750.Температура окружающего воздуха во время испытаний составляла +22,4 0С.Заправочные объемы и заправочные давления в пневмокамерах, выбранные длясравнения теоретических и экспериментальных исследований, приведены вТаблице 4.Таблица 3.Параметры стендаНаименование параметраЗначение ПримечанияХод гидроцилиндра, мм250Макс.
пиковая скорость штока гидроцилиндра, м/с0,5Макс. динамическая сила гидроцилиндра, кН±100Частотный диапазон, Гц0 – 30Ампл. ±125 ммВысота от пазовых плит до штока гидроцилиндрав среднем положении, мм1200Мертвая зона хода штока по краям диапазона, ммЧувств-ть датчика перемещений штока, мм/ВЧувствительность датчика силы, кН/В1512,510Таблица 4.Параметры исследуемой ПГРОбъем малой Объем большой ЗаправочноеЗаправочное давлениепневмо-пневмо-давление малойбольшойкамеры, лкамеры, лпневмокамеры, МПа пневмокамеры, МПа0,872,73,33,39512465Рис. 3.1.
Стенд для испытания ПГР:1 – гидроцилиндр стенда; 2 – стойка стенда; 3 – гидроцилиндр ПГР;4 – датчик силы; 5 – рукав высокого давления; 6 – блок пневмоцилиндров ПГР96Рис. 3.2. Рабочий гидроцилиндр стендаРис. 3.3. Гидроцилиндр испытуемой ПГР, установленный на стенде97Рис.
3.4. Блок пневмоцилиндров испытуемой ПГР12Рис. 3.5. Аппаратура управления стендом (1) и системы сбора данных B+SMultidata (2)98Рис. 3.6. Датчик силыРис. 3.7. Прибор для измерения температуры ПГР9921Рис. 3.8. Зарядное устройство ПГР газом (1) и рабочей жидкостью (2)Для определения статической характеристики упругого элемента ПГР прииспытаниях шток ПГР перемещался от среднего положения (ход штока 120 мм)до полностью вдвинутого, а затем – до полностью выдвинутого со скоростьюне более 1 мм/с. При этом замерялись сила на штоке и ход штока.Для определения характеристики демпфирующего элемента ПГР шток ПГРперемещался по гармоническому закону с частотой и амплитудой всоответствии с Таблицей 5.
При этом замерялись сила на штоке и ход штока.Колебания штока проходили относительно статического положения 120 мм.Таблица 5.Параметры колебаний штока ПГРНаименование параметраЗначениеАмплитуда, мм3015Частота колебаний штока ПГР, Гц 0,2; 0,4; 0,6; 0,8; 1; 1,2 2; 2,4; 3; 3,5106; 8Для оценки тепловой нагруженности ПГР были проведены испытания нанагрев. ПГР возмущалась периодической нагрузкой с амплитудой 30 мм ичастотой 1 Гц.
Мощность тепловыделения, рассчитанная по диаграмме100нагружения, составляла 2,2 кВт. Во время испытаний фиксироваласьтемпература большого пневмоцилиндра (низкой жесткости) ПГР через каждые30 с. Результаты эксперимента представляют собой записи регистрируемыхпараметров в зависимости от времени испытаний.Исходнымиданнымидлямоделированияявлялисьосновныехарактеристики объекта исследования. Параметры ПГР представлены вТаблице 6.УсловиянагруженияПГРдляполучениястатическойхарактеристики упругого элемента ПГР, характеристики демпфирующегоэлемента ПГР и теплонагруженности, представлены в Таблице 7.Таблица 6.Характеристики исследуемой ПГРНаименование параметраХод штока, мДиаметр поршней, мДиаметр штока, мХод поршня-разделителя камеры низкой жесткости, мХод поршня-разделителя камеры высокой жесткости, мДлина гидроцилиндра, мДлина пневмоцилиндра низкой жесткости, мДлина пневмоцилиндра высокой жесткости, мЗаправочные давления в пневмокамерах, МПаЗаправочный объем камеры низкой жесткости, лЗаправочный объем камеры высокой жесткости, лКоличество рабочей жидкости в ПГР, лЗначение0,240,110,090,2320,060,4060,4250,2053,30,872,73,9Плотность рабочей жидкости в ПГР, кг/м3Тип рабочей жидкости850Трансформаторноемасло Т-75010,52,512,19,515,426,50,01Масса поршня со штоком, кгМасса поршней-разделителей (каждого), кгМасса гидроцилиндра, кгМасса пневмоцилиндра высокой жесткости, кгМасса пневмоцилиндра низкой жесткости, кгМасса корпуса ПГР, кгУсредненная толщина стенки, м101В соответствии с данными, представленными в Таблицах 6 и 7, былисмоделированы нагружения ПГР, аналогичные стендовым испытаниям.Порезультатамимитационногомоделированиябылиполученыстатическая, динамические характеристики упругого и демпфирующегоэлементов и характеристика теплонагруженности ПГР.Таблица 7.Условия нагружения ПГРНаименование параметраЗначениеАмплитуда, мм301510Частота колебаний штока ПГР, Гц126Совмещенные результаты стендовых испытаний и имитационногоматематического моделирования представлены на рисунках 3.9 – 3.13.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
