Dinamika izmenenija vykhodnykh kharakteristik gidrovrashhatelja planetarnogo tipa v sostave gidroagregata s privodnym dvigatelem

MOTROL. Commission of Motorization and Energetics in Agriculture – 2016. Vol.18. No.1. 17-27 ДИНАМИКА ИЗМЕНЕНИЯ ВЫХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГИДРОВРАЩАТЕЛЯ ПЛАНЕТАРНОГО ТИПА В СОСТАВЕ ГИДРОАГРЕГАТА С ПРИВОДНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ Анатолий Панченко, Анжела Волошина, Игорь Панченко Таврический государственный агротехнологический университет Пр. Б. Хмельницкого, 18, Мелитополь, Украина. Е-mail: Anatoliy Panchenko, Angela Voloshina, Igor Panchenko Taurian Tavria State Agrotechnological University B. Khmelnitsky Avenue, 18, Melitopol, Ukraine. Е-mail: Аннотация. Обоснованы и приняты необходимые начальные условия, ограничения и допущения, позволяющие моделировать рабочие процессы, происходящие в серийном и модернизированном гидравлических вращателях планетарного типа с большим рабочим объемом свыше 6000 см3, работающих в составе гидроагрегата, включающего насосную станцию мобильной машины с разомкнутой циркуляцией потока, с приводным двигателем дизельного типа, нерегулируемым шестеренным насосом и предохранительным клапаном с помощью пакета имитационного моделирования Vissim. Моделирование переходных процессов, происходящих в гидровращателях планетарного типа, работающих в составе гидроагрегата, позволило исследовать динамику изменения выходных характеристик серийного и модернизированного гидровращателей планетарного типа, работающих в составе гидроагрегата, с учетом их конструктивных особенностей, а также взаимосвязи всех элементов гидроагрегата и их взаимодействия с рабочей жидкостью. Результаты моделирования работы гидравлического вращателя планетарного типа в составе гидроагрегата, включающего насосную станцию мобильной машины с разомкнутой циркуляцией потока, с приводным двигателем дизельного типа, нерегулируемым шестеренным насосом и предохранительным клапаном, во время пуска, подтверждают результаты теоретических и параметрических исследований по обоснованию геометрических параметров вытеснительной и распределительной систем модернизированного гидровращателя. Ключевые слова: гидроагрегат, насосная станция мобильной машины с разомкнутой циркуляцией потока, приводной двигатель дизельного типа, нерегулируемый шестеренный насос, предохранительный клапан непрямого действия, гидравлический вращатель планетарного типа, динамика, выходные характеристики. ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ Современные тенденции развития гидрофикации мобильной техники требуют разработки принципиально новых и совершенствования существующих конструкций гидромашин, а также новых подходов в решении проблемы улучшения выходных характеристик гидроагрегатов с гидромашинами вращательного действия. Анализ гидравлических схем гидроагрегатов различных типов мобильной техники показал [1, 2], что как правило, такие гидроагрегаты представлены тремя основными гидравлическими элементами: насос, высокомоментный низкооборотный гидромотор и предохранительный клапан. При этом, в качестве высокомоментного гидромотора используются различные типы гидромашин, в том числе гидравлические вращатели планетарного типа. В настоящее время развивающийся гидропривод мобильной техники, предъявляет новые требования к гидромашинам вращательного действия с очень большими (более 5000Н·м) крутящими моментами и очень низкими (до 10 об/мин) частотами вращения. Таким требованиям удовлетворяют гидравлические вращатели планетарного типа, которые представляют собой совершенно новое направление в развитии высокомоментных планетарных гидромашин вращательного действия. Использование гидравлических вращателей планетарного типа в приводах активных рабочих органов мобильной техники ограничено невысокими выходными параметрами существующих гидравлических вращателей серии РПГ [3, 4]. Основным недостатком рассмотренного серийного гидровращателя планетарного типа РПГ-6300, являются низкие значения его выходных характеристик (особенно КПД). Повышения выходных характеристик гидравлических вращателей планетарного типа можно достичь путем постановки и решения важной научно-практической проблемы – исследование динамики изменения выходных характеристик гидровращателя планетарного типа, работающего в составе гидроагрегата, включающего в себя насосную станцию с разомкнутой циркуляцией потока с приводным двигателем, предохранительный клапан непрямого действия и сам гидровращатель. АНАЛИЗ ПОСЛЕДНИХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ПУБЛИКАЦИЙ Проведенные параметрические исследования [5, 6] позволили выявить особенности изменения выходных характеристик гидровращателя планетарного типа в зависимости от изменения его геометрических параметров с учетом конструктивных особенностей [7, 8], а так же особенностей 18 Анатолий Панченко, Анжела Волошина, Игорь Панченко перемещения элементов вытеснительной системы и потерь в проточных частях распределительной системы. С целью исследования характера изменения выходных характеристик планетарных гидровращателей в составе гидроагрегата, разработаны математические модели [9-16], описывающие работу серийного и модернизированного гидровращателей планетарного типа в составе гидроагрегата, которая предусматривает сравнительное проведение исследований с учетом конструктивных особенностей вытеснительной и распределительной систем планетарного гидровращателя на изменение выходных характеристик гидроагрегата. Разработанная математическая модель рабочих процессов, происходящих в гидравлической системы «насос-клапан-гидровращатель», включающей нерегулируемый шестеренный насос, предохранительный клапан непрямого действия и гидравлический вращатель планетарного типа, а также проведенные параметрические исследования позволили выявить особенности изменения выходных характеристик гидровращателя планетарного типа в зависимости от изменения его геометрических параметров с учетом конструктивных особенностей вытеснительной и распределительной систем, а также взаимосвязи всех элементов гидравлической системы «насосклапан-гидровращатель» и их взаимодействия с рабочей жидкостью. Принятые начальные условия, ограничения и допущения [17,18] позволили провести моделирование рабочих процессов, происходящих в исследуемой системе, с помощью пакета имитационного моделирования Vissim, как с серийным, так и с модернизированным гидравлическими вращателями с большим рабочим объемом, а так же обосновать и исследовать динамику изменения выходных характеристик гидровращателя в реальных условиях эксплуатации. Результаты моделирования переходных процессов в гидравлической системе «насос-клапангидровращатель» [19], с гидровращателями большого объема, искажают реальную динамику изменения выходных характеристик гидросистемы в момент пуска, так как в момент пуска гидровращателей, некоторое время происходит заполнение их рабочих камер рабочей жидкостью и «валы» гидровращателей неподвижны. То есть в этот момент гидровращатели выполняют роль пассивных гасителей пульсации. Поэтому, для получения реальных результатов исследования динамики изменения выходных характеристик гидровращателя планетарного типа, имеющего большой рабочий объем свыше 6000 см3, в процессе разгона сначала проводилось заполниние рабочих каме (...truncated)