Mathematical modeling of work processes in the control equipment of the hydropulse drive

Authors

DOI:

https://doi.org/10.20535/2521-1943.2021.5.2.243661

Keywords:

impulse, shock, vibration, mathematical model, hydraulic drive, valve

Abstract

Проблематика. Интенсификация различных технологических процессов в промышленности и строительстве требует применения перспективных технологий – вибрационное и виброударное технологическое оборудование. Эффективные режимы работы гидравлических вибрационных (ВМ) и виброударных машин (ВУМ) определяет специальная управляющая аппаратура – генераторы импульсов давления (ГИТ). Для исследования режимов работы ВМ и ВУМ при разных технологических параметрах разработана и исследована математическая модель гидроимпульсного привода (ГИП).

Цель. Целью работы является повышение эффективности работы ВМ и ВУМ посредством определения оптимальных режимов налаживания работы управляющей аппаратуры ГИП на основе разработанной математической модели.

Методика реализации. Исследование проведено с применением теории интегральных и дифференциальных уравнений; экспериментальные исследования и методы имитационного моделирования для проверки адекватности моделей, аналитических и численных алгебраических методов, решения аппарата дифференциальных уравнений с частными производными для реализации моделей изучаемых процессов и получения их числовых характеристик.

Результаты. Разработана методика автоматизированного математического моделирования рабочих процессов в управляющей аппаратуре ГИП вибрационных и ВУМ. Усовершенствованы математические модели динамики работы ГИП на базе двухкаскадных клапанов-пульсаторов, в форме пространственно-нестационарной постановки задачи и интегральных уравнений динамических характеристик подвижных элементов привода.

Выводы. Предложен современный высокоэффективный ГИП с управляющей аппаратурой на базе двухкаскадного клапана-пульсатора. Определены особенности работы ГИП для ВМ и ВУМ на основе анализа разработанной математической модели. Предложены оптимальные режимы работы ГИП для обеспечения эффективного режима работы ВМ и ВУМ.

References

R.D. Iskovych–Lotocjkyj, et al., “Modeljuvannja robochykh procesiv ghidroimpuljsnogho pryvoda z odnokaskadnym klapanom puljsatorom”, Vibraciji v tekhnici ta tekhnologhijakh No. 3, pp. 10–19, 2017.

Iskovych-Lototsky et al., “Automatic system for modeling vibro-impact unloading bulk cargo on vehicles,” in Proc. SPIE 10808, Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High-Energy Physics Experiments 2018, 1080860 (1 October 2018), doi: http://doi.org/ 10.1117/12.2501526.

L. Guang and W. Min, “Modeling and controlling of a flexible hydraulic manipulator,” Journal of Central South University of Technology:Science & Technology of Mining and Metallurgy, vol. 12(5), pp. 578–583, 2005.

https://doi.org/10.1007/s11771-005-0126-6

T. I. Fossen and H. Nijmeijerm, “Parametric resonance in dynamical systems”, New York. NY: Springer; 2012,

doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4614-1043-0.

C. Jörg et al., “Response analysis of nonlinear vibro-impact system coupled with viscoelastic force under colored noise exci-tations,” Chemical Engineering Research and Design, vol. 88(1), pp. 100–108, 2010. doi: https://doi.org/10.1016/ j.cherd. 2009.07.001.

D. Alessandro, “Modelling and experimental validation of a nonlinear proportional solenoid pressure control valve,” Interna-tional Journal of Fluid Power, vol. 17, pp. 90–101, 2016. doi: http://doi.org/10.1080/14399776.2016.1141636.

K. Magnus, K. Popp, and W. Sextro, “Schwingungen: Eine Einführung in die physikalischen Grundlagen und die theo-retische Behandlung von Schwingungsproblemen,” Wiesbaden: Vieweg+Teubner Verlag. GWV Fachverlage. Wiesbaden, 2008.

V. M. Shatokhin et al., (2019). “Dynamical processes simulation of vibrational mounting devices and synthesis of their pa-rameters,” Przeglad Elektrotechniczny, vol. 4(19), pp. 86–92, 2019. doi: https://doi.org/10.15199/48.2019.04.15.

R.D. Iskovych–Lotocjkyj, et al., “Pidvyshhennja efektyvnosti rozvantazhennja materialiv pid dijeju periodychnykh udarnykh impuljsiv”, Vibraciji v tekhnici i tekhnologhijakh, No. 2, pp. 8–11, 2008. https://doi.org/10.1136/ebmh.11.2.38

R.D. Iskovych–Lotocjkyj et al., “Zastosuvannja ghibrydnogho modeljuvannja pry rozrobci ustanovok dlja utylizaciji vidkho-div”, Tekhnologhichni kompleksy. Naukovyj zhurnal, Lucjk, No. 1, 2 (5, 6), pp. 122–126, 2012.

L. I. Timchenko et al., “Denysova New approach for the detection of noise-distorted signals based on the method of S-preparation,” IET Image Processing, vol. 8(11), pp. 627–638, 2014. doi: http://digital-library. theiet.org/content/journals/10.1049/iet-ipr.2013.0471.

O.D. Manzhilevskyy, “Analysis of hydraulic vibration drive machine for vibration abrasive processing,” Przeglad Elektro-techniczny, vol. 1(4), pp. 95–99, 2019. doi: https://doi.org/10.15199/48.2019.04.16.

Kompas-3D – Made of access: World Wide Web – https://kompas.ru/

A.A. Yarovyy et al., “Parallel-Hierarchical Computing System for Multi-Level Transformation of Masked Digital Signals,” Advances in Electrical and Computer Engineering, vol. 12(3), pp. 13–20, 2012. doi: https://doi.org/10.4316/AECE.2012.03002.

D. C. Wilcox, Turbulence modeling for CFD. DCW Industries, Inc., 1994.

FlowVision – Made of access: World Wide Web – https://fv-tech.com/en/

R.D. Iskovych–Lotocjkyj and Ja.V. Ivanchuk, Doslidzhennja dynamiky procesu roboty universaljnogho ghidravlichnogho vibroudranogho pryvodu dlja rozvantazhennja transportnykh zasobiv, Naukovi notatky. Mizhvuzivsjkyj zbirnyk (za napr-jamom “Inzhenerna mekhanika”), Lucjk, 2007, No. 20. pp. 184–187.

L. Guang and W. Min, “Modeling and controlling of a flexible hydraulic manipulator,” Journal of Central South University of Technology:Science & Technology of Mining and Metallurgy, vol. 12(5), pp. 578–583, 2005.

https://doi.org/10.1007/s11771-005-0126-6

Ja.V. Ivanchuk et al., “Metod chyseljnogho modeljuvannja ghidrodynamichnykh procesiv”, Informacijni tekhnologhiji ta komp'juterna inzhenerija, Vinnycja. No. 1 (44), pp. 37–45, 2019. doi: https://doi.org/10.31649/1999-9941-2019-44-1-37-45.

A.A. Aksenov et al., “Numerical Simulation of Car Tire Aquaplaning,” Computational Fluid Dynamics’96, J.-A. Desideri, C.Hirsch, P.Le Tallec, M.Pandolfi, J.Periaux edts, John Wiley&Sons, 2006, pp. 815–820.

Published

2021-11-09

How to Cite

Ivanchuk, Y., Iskovych-Lototsky, R., Sevostianov , I., Veselovska, N. ., Koval , K. ., Belzetskyi , R. ., Dobrovolska , K. ., Kush , Y. ., & Volovyk , B. . (2021). Mathematical modeling of work processes in the control equipment of the hydropulse drive. Mechanics and Advanced Technologies, 5(2), 193–202. https://doi.org/10.20535/2521-1943.2021.5.2.243661

Issue

Section

Mechanics