DOI: https://doi.org/10.20535/2521-1943.2017.81.120008

Numerical model of the pneumatic diaphragm actuator

Aleksandr Kovalenko

Abstract


The paper deals with the development of the numerical model of a pneumatic diaphragm actuator to be used in numerical modeling and investigation of such systems as automobile suspension and braking systems, machine tool devices, pressure control valves, etc. The key point of the investigation was development of the diaphragm model and its key parameter - effective area. It has been found that the accurate enough diaphragm effective area can be determined as a function of readily available and easily measurable parameters such as the rigid center displacement, pressures in the chambers, diaphragm dimensions, and its material physical properties. The accuracy of the model was assessed by testing the diaphragm itself and in simulation of various technical systems with pneumatic diaphragm actuators.

Keywords


diaphragm; actuator; numerical model; effective area; non-linear diaphragm rigidity.

Full Text:

PDF

References


Lichtens, J. (1939), “Calcul de la surface utile des membranes des det deuers”, Compt. Rend. Deanc. Acad. Sci, 209, no. 4.

Gerts, Е.V., Kreinin, G.V. (1960), Teoria i raschet silovih pnevmaticheskih ustroistv, izd-vo AN SSSR, Мoscow, Russia.

Kondrashov, Y.I. (2011), Konstrukcii I proektirovanie agregatov i system, Samar. gos. aerokosm. un-t im, S. P. Koroleva (nac. issled. un-t), Elektron, Tekstovie i graf. dan. (39,8 MB), 1 el. opt. disk (CD-ROM), Samara, Russia.

Gerts, Е.V., Kreinin, G.V. (1975), Raschet pnevmoprivodov, “Mashinostroenie”, Мoscow, Russian.

Vodianik, V.I. (1974), Elastichnie membrane, “Mashinostroenie”, Мoscow, Russian.

Bukharin, N.A. (1950), Tormoznie sistemi avtomobilei, Mashgiz, Мoscow, Russian.

Fedorets, V.А., Pedchenko, М.N., Pichko, А.F. Peresad’ko, Y.V. and Lisenko, V.S. (1987), Gidroprivodi i gidropnevmoavtomatika stankov, in Fedortsa, V.А.(ed.), Vishcha shk, Кyiv, Ukraina.

Fojtášek, K. and Kopáček, J. (2011), “Pneumatic motors with elastic working elements and their mathematica modeling”, Journal of the 21. International conference on hydraulic and pneumatic, 171.

Schomburg, W.K. (2011), “Introduction to Microsistem Design”, RWTHedition, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, DOI 10.1007/978-3-642-19489-4_1

Fojtášek, K., Dvořák, L., Kopáček J. (2012), Měření statických charakteristik pneumatických motorů s elastickými pracovními členy, Hydraulika a pneumatika, 1-2, p.9.

Fojtášek, K. (2013), Modelování a experimentální ověření chování elastických pneumatických pracovních prvků, Disertační práce, Ostrava.


GOST Style Citations


  1. Lichtens J. Calcul de la surface utile des membranes des det deuers. Compt. Rend. Deanc. Acad. Sci, 209, № 4, 1939.
  2. Герц Е.В., Крейнин Г.В. Теория и расчет силовых пневматических устройств. М., изд-во АН СССР, 1960.
  3. Кондрашов, Ю. И. Конструкция и проектирование агрегатов и систем [Электронный ресурс] : электрон. учеб. пособие / Ю. И. Кондрашов; Минобрнауки России, Самар. гос. аэрокосм. ун-т им. С. П. Королева (нац. исслед. ун-т). - Электрон. текстовые и граф. дан. (39,8 Мбайт). - Самара, 2011. – 1 эл. опт. диск (CD-ROM).
  4. Герц Е.В., Крейнин Г.В. Расчет пневмоприводов. Справочное пособие. М., «Машиностроение», 1975, 272 с.
  5. Водяник В.И. Эластичные мембраны. М., «Машиностроение», 1974, 136 с.
  6. Бухарин Н.А. Тормозные системы автомобилей. М., Машгиз, 1950.
  7. Гидроприводы и гидропневмоавтоматика станков/ В.А. Федорец, М.Н. Педченко, А.Ф. Пичко, Ю.В. Пересадько, В.С. Лысенко; под. ред.. д-ра техн.. наук В.А. Федорца. – К.: Вища шк.. Головное узд-во, 1987. – 375 с.
  8. W.K. Schomburg, Introduction to Microsistem Design, RWTHedition, DOI 10.1007/978-3-642-19489-4_1, Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2011.
  9. K. Fojtášek, J. Kopáček: Pneumatic motors with elastic working elements and their mathematica modeling, Journal of the 21. International conference on hydraulic and pneumatic, p.171 (2011).
  10. K. Fojtášek, L. Dvořák, J. Kopáček: Měření statických charakteristik pneumatických motorů s elastickými pracovními členy, Hydraulika a pneumatika, 1-2, p.9, (2012).
  11. K. Fojtášek: Modelování a experimentální ověření chování elastických pneumatických pracovních prvků, Disertační práce, Ostrava, (2013).