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. Iskovych–Lotocjkyj, et al., “Modeljuvannja robochykh procesiv ghidroimpuljsnogho pryvoda z odnokaskadnym klapanom puljsatorom”, Vibraciji v tekhnici ta tekhnologhijakh No. 3, pp. 10–19, 2017.
  2. 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.
  3. 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.
  4. https://doi.org/10.1007/s11771-005-0126-6
  5. T. I. Fossen and H. Nijmeijerm, “Parametric resonance in dynamical systems”, New York. NY: Springer; 2012,
  6. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4614-1043-0.
  7. 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.
  8. 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.
  9. 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.
  10. 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.
  11. 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
  12. 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.
  13. 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.
  14. 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.
  15. Kompas-3D – Made of access: World Wide Web – https://kompas.ru/
  16. 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.
  17. D. C. Wilcox, Turbulence modeling for CFD. DCW Industries, Inc., 1994.
  18. FlowVision – Made of access: World Wide Web – https://fv-tech.com/en/
  19. 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.
  20. 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.
  21. https://doi.org/10.1007/s11771-005-0126-6
  22. 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.
  23. 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.

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