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

  1. R. D. Iskovich-Lototsky, Ya. V. Ivanchuk and Ya. P. Veselovsky, "Modelyuvannya robochykh protsesiv hidroimpulʹsnoho pryvoda z odnokaskadnym klapanom pulʹsatorom", Vibratsiyi v tekhnitsi ta tekhnolohiyakh, no. 3, pp. 10-19, 2017.
  2. R. D. Iskovych-Lototsky, Y. V. Ivanchuk, N. R. Veselovska, W. Surtel and S. Sundetov, “Automatic system for modeling vibro-impact unloading bulk cargo on vehicles”, in Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High-Energy Physics Experiments 2018, Wilga, Poland, 2018, vol. 10808, p. 1080860. DOI: http://doi.org/10.1117/12.2501526.
    |
  3. G. Li and M. Wu, “Modeling and controlling of a flexible hydraulic manipulator”, Journal of Central South University of Technology, vol. 12, no. 5, pp. 578–583, 2005. DOI: https://doi.org/10.1007/s11771-005-0126-6.
    |
  4. T. I. Fossen and H. Nijmeijer, Parametric resonance in dynamical systems. New York, NY: Springer New York, 2012, 330 p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-1-4614-1043-0.
  5. J. C. Wlosnewski, M. Kumpugdee-Vollrath and P. Sriamornsak, “Effect of drying technique and disintegrant on physical properties and drug release behavior of microcrystalline cellulose-based pellets prepared by extrusion/spheronization”, Chemical Engineering Research and Design, vol. 88, no. 1, pp. 100–108, 2010. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cherd.2009.07.001.
  6. A. Dell’Amico and P. Krus, “Modelling and experimental validation of a nonlinear proportional solenoid pressure control valve”, International Journal of Fluid Power, vol. 17, no. 2, pp. 90–101, 2016. DOI: http://doi.org/10.1080/14399776.2016.1141636.
  7. K. Magnus, K. Popp and W. Sextro, Schwingungen: Eine Einführung in die physikalischen Grundlagen und die theoretische Behandlung von Schwingungsproblemen. Wiesbaden, Germany: Springer Vieweg, 2008, 298 p.
  8. V. M. Shatokhin, V. M. Sobol, W. Wójcik, A. Mussabekova and D. Baitussupov, “Dynamical processes simulation of vibrational mounting devices and synthesis of their parameters”, Przeglad Elektrotechniczny, vol. 95, no. 4, pp. 86-92, 2019. DOI: http://doi.org/10.15199/48.2019.04.15.
  9. R. D. Iskovich-Lototsky and Ya. V. Ivanchuk, "Pidvyshchennya efektyvnosti rozvantazhennya materialiv pid diyeyu periodychnykh udarnykh impulʹsiv", Vibratsiyi v tekhnitsi i tekhnolohiyakh, no. 2 (51), pp. 8-11, 2008.
  10. R. D. Iskovych–Lototsky, Ya. V. Ivanchuk, D. V. Tesovsky and Ya. P. Veselovsky, "Zastosuvannya hibrydnoho modelyuvannya pry rozrobtsi ustanovok dlya utylizatsiyi vidkhodiv", Tekhnolohichni kompleksy, no. 1-2 (5-6), pp. 122-126, 2012.
  11. L. I. Timchenko, Y. F. Kutayev, S. V. Cheporniuk, N. I. Kokriatskaya, A. A. Yarovyy and A. E. Denysova, "New approach for the detection of noise-distorted signals based on the method of S-preparation", IET Image Processing, vol. 8, no. 11, pp. 627-638, 2014. DOI: https://doi.org/10.1049/iet-ipr.2013.0471.
  12. O. Manzhilevskyy, A. Vinnichuk, A. Smolarz, A. Mussabekova and S. Sundetov, “Analysis of hydraulic vibration drive machine for vibration abrasive processing”, Przeglad Elektrotechniczny, vol. 95, no. 4, pp. 93-97, 2019. DOI: https://doi.org/10.15199/48.2019.04.16.
  13. Kompas-3D. Available: https://kompas.ru/
  14. A. A. Yarovyy, L. I. Timchenko and N. I. Kokriatskaia, "Parallel-Hierarchical Computing System for Multi-Level Transformation of Masked Digital Signals", Advances in Electrical and Computer Engineering, vol. 12, no. 3, pp. 13-20, 2012. DOI: https://doi.org/10.4316/AECE.2012.03002.
  15. David C. Wilcox, Turbulence modeling for CFD. La Canada, California: DCW Industries, Inc., 1994.
  16. FlowVision. Available: https://fv-tech.com/en/
  17. R. D. Iskovych-Lototsky and Ya. V. Ivanchuk, "Doslidzhennya dynamiky protsesu roboty universalʹnoho hidravlichnoho vibroudranoho pryvodu dlya rozvantazhennya transportnykh zasobiv", Naukovi notatky, no. 20, pp. 184-187, 2007.
  18. Y. V. Ivanchuk, A. A. Yarovyi and K. O. Koval, "Numerical simulation method of hydrodynamic processes", Information Technologies and Computer Engineering, vol. 44, no. 1, pp. 37-45, 2019. DOI: https://doi.org/10.31649/1999-9941-2019-44-1-37-45.
  19. A. A. Aksenov, A. A. Dyadkin and A. V. Gudzovsky, "Numerical Simulation of Car Tire Aquaplaning", in Proceedings of the Third ECCOMAS Computational Fluid Dynamics Conference, Paris, France, 1996, pp. 815-820.

Downloads

Published

2021-11-09

How to Cite

[1]
Y. Ivanchuk, “Mathematical modeling of work processes in the control equipment of the hydropulse drive”, Mech. Adv. Technol., vol. 5, no. 2, pp. 193–202, Nov. 2021.

Issue

Vol. 5 No. 2 (2021)

Section

Mechanics

License

Copyright (c) 2021 Ярослав Іванчук, Ростислав Іскович-Лотоцький, Іван Севостьянов, Наталія Веселовська , Костянтин Коваль, Руслан Белзецький , Катерина Добровольська, Ярослав Куш, Богдан Воловик

Creative Commons License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

The ownership of copyright remains with the Authors.
 
Authors may use their own material in other publications provided that the Journal is acknowledged as the original place of publication and National Technical University of Ukraine “Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute” as the Publisher.

Authors who publish with this journal agree to the following terms:

  1. Authors retain copyright and grant the journal right of first publication with the work simultaneously licensed under CC BY 4.0 that allows others to share the work with an acknowledgement of the work's authorship and initial publication in this journal.

  2. Authors are able to enter into separate, additional contractual arrangements for the non-exclusive distribution of the journal's published version of the work (e.g., post it to an institutional repository or publish it in a book), with an acknowledgement of its initial publication in this journal.

  3. Authors are permitted and encouraged to post their work online (e.g., in institutional repositories or on their website) prior to and during the submission process, as it can lead to productive exchanges, as well as earlier and greater citation of published work