Влияние нерастворенного газа в рабочей жидкости на динамику гидропривода лесопогрузчика

Abstract

Актуальность работы обусловлена тем, что рабочие жидкости гидропривода часто содержат нерастворенный воздух, и если при заполнении устройства гидропривода жидкость не подвергается вакуумированию, то она будет представлять собой смесь жидкости и газа. Такая же смесь может образовываться в гидроприводах во время динамических процессов из-за разных скоростей растворения и выделения газа при падении давления на отдельных участках течения рабочей среды. Поэтому в настоящей работе рассмотрено влияние газосодержания в рабочей жидкости на динамику гидропривода. Цель работы: оценка влияния процентного содержания нерастворенного газа в рабочей жидкости на динамику гидропривода. Методы исследования: при составлении уравнений, описывающих процессы в гидроприводе, использованы методы теоретической механики и механики жидкости и газа; численные методы решения системы обыкновенных дифференциальных уравнений, метод Рунге-Кутта 4-го порядка с использованием программного пакета Mathcad. Результаты: Разработана математическая модель гидропривода лесопогрузчика, позволяющая исследовать переходные процессы. Проведены систематические расчеты динамики гидропривода. Выводы: Результаты расчетов показывают, что даже малое количество (до 1 %) нерастворенного газа в рабочей жидкости оказывает влияние на изменение основных параметров в переходных процессах. Наибольшее влияние нерастворенного газа в рабочей жидкости проявляется в начальный период движения стрелы и поворотного основания. Математическая модель движения стрелы и поворотного основания лесопогрузчика позволяет на стадии проектирования исследовать влияние нерастворенного газа в рабочей жидкости на динамику навесного оборудования, а также выбрать оптимальные значения параметров привода. Результаты расчетов зависимости изменения угла и угловой скорости подъема стрелы и поворотного основания, а также давления в поршневых и штоковых полостях гидроцилиндров приведены в виде графиков.

The urgency of the discussed issue is caused by the fact that working liquids of a hydraulic drive often contain undissolved air. If the hydraulic liquid filling the device is not exposed to a vacuum, it will be a mixture of liquid and gas. The same mixture can be formed in a hydraulic drive during the dynamic processes due to the different rates of gas dissolution and emission at pressure drop on separate areas of working environment flow. Therefore, the paper considers the influence of gas content in working liquid on dynamics of a hydraulic drive. The main aim of the study: evaluation of influence of undissolved gas percentage in working liquid on dynamics of a hydraulic drive. The methods used in the study: methods of theoretical mechanics and fluid mechanics are used setting up equations describing processes in hydraulic drive; numerical methods for solving ordinary differential equations systems, the Runge-Kutta method of the 4th order using the software package Mathcad. The results: The authors have developed the mathematical model of a logger hydraulic drive that allows investigating transient processes and have carried out the systematic calculations of the dynamics of a hydraulic drive. The conclusion: The results of calculations show that even a small amount (up to 1 %) of undissolved gas in working liquid influences the change of the basic parameters in transient processes. Undissolved gas in working liquid influences most of all in the initial period of a boom and a rotary foundation movement. The mathematical model of a logger boom and rotary foundation movement allows investigating the influence of undissolved gas in working liquid on dynamics of the hinged equipment at a design stage, and selecting as well the optimum values of drive parameters. The results of calculations of the dependence of change in an angle and angular velocity of a boom and a rotary foundation, as well as the pressure in piston and rod cavities of hydraulic cylinders are shown in the form of graphs.