СТАБІЛІЗАЦІЯ ДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГІДРОПРИВОДУ З ВИКОРИСТАННЯМ ПАСИВНИХ ГАСНИКІВ ПУЛЬСАЦІЙ
Ключові слова:
пасивний гасник пульсацій, структурно-функціональна схема, динамічна модель, динамічні характеристики
Анотація
Статтю присвячено вирішенню важливої наукової проблеми забезпечення стабільності динамічних характеристик гідроприводу під час перехідних процесів із застосуванням пасивних гасників пульсацій. У результаті виконаних робіт удосконалено математичну модель, що дає змогу досліджувати вплив пасивного гасника пульсацій на стабілізацію вихідних характеристик гідроприводу. Установлено, що під час розгону гідроприводу амплітуда стрибків тиску і крутного моменту визначається часом відкриття (спрацьовування) запобіжного клапана. Застосування пасивного гасителя пульсацій збільшує час відкриття запобіжного клапана в сім разів, що дає змогу знизити стрибки тиску і крутного моменту в 2,2 рази. Таким чином, застосування пасивного гасника пульсацій, що працює як демпфуючий пристрій, дає змогу стабілізувати динамічні характеристики гідроприводу під час перехідних процесів.
Посилання
1. Ivanovs S., Bulgakov V., Adamchuk V., Kyurchev V., Kuvachov V.: Experimental research on the movement stability of a ploughing aggregate, composed according to the push-pull scheme. INMATEH – Agricultural Engineering 56(3), 9–16 (2018).
2. Hsieh C.F.: Flow characteristics of gerotor pumps with novel variable clearance designs. Journal of Fluids Engineering 137 (4), 041107 (2015). https://doi.org/10.1115/1.4029274
3. Sung H.-J., Min H.-K., Nam Y.-J., Park M.-K.: Design and experimental verification of a port plate in a gerotor pump to reduce pressure pulsation. Journal of Mechanical Science and Technology 32, 671–678 (2018). https://doi.org/10.1007/s12206-018-0114-4
4. Kim S.-Y., Nam Y.-J., Park M.-K.: Design of port plate in gerotor pump for reduction of pressure pulsation. Journal of Mechanical Science and Technology 20 (10), 1626–1637 (2006). https://doi.org/10.1007/BF02916266
5. Панченко А.І., Волошина А.А., Золотарьов О.Ю., Тітов Д.С. Перспективи гідрофікації мобільної сільськогосподарської техніки. Промислова гідравліка і пневматика. 2004. № 1. С. 71–74.
6. Gamez-Montero P., Castilla R., Codina E., Freire J., Morató J., Sanchez-Casas, E., Flotats, I.: GeroMAG: In-House Prototype of an Innovative Sealed, Compact and Non-Shaft-Driven Gerotor Pump with Magnetically-Driving Outer Rotor. Energies 10, 435 (2017). https://doi.org/10.3390/en10040435
7. Choi T.H., Kim M.S., Lee G.S., and others: Design of rotor for internal gear pump using cycloid and circulararc curves. Journal Mechanical Design 134 (1), 011005 (2012), https://doi.org/10.1115/1.4004423
8. Liu H., Lee J.-C., Yoon A., Kim S.-T.: Profile design and numerical calculation of instantaneous flow rate of a gerotor pump. Journal of Applied Mathematics and Physics 3 (1), 92–97 (2015), https://doi.org/10.4236/jamp.2015.31013
9. Hsieh C.F.: Fluid and dynamics analyses of a gerotor pump using various span angle Designs. Journal Mechanical Design 134 (12), 121003 (2012), https://doi.org/10.1115/1.4007703
10. Панченко А.І., Волошина А.А., Панченко І.А., Волошин А.А. Дослідження динамічних характеристик мехатронних систем з гідравлічним приводом. Праці ТДАТУ. 2020. Вип. 20. Т. 4. С. 58–72. DOI:10.31388/2078-0877-2020-20-4-58-72
11. Панченко А.І., Волошина А.А., Мітков В.Б., Панченко І.А., Нестеренко К.В. Динаміка зміни вихідних характеристик мехатронних систем з планетарними гідромоторами. Праці ТДАТУ. 2021. Вип. 21. Т. 4. С. 28–41. DOI:10.31388/2078-0877-2021-21-2-28-41
12. Panchenko A., Voloshina A., Sadullozoda S.S., Boltyansky O., Panina V.: Influence of the Design Features of Orbital Hydraulic Motors on the Change in the Dynamic Characteristics of Hydraulic Drives. DSMIE 2022: Advances in Design, Simulation and Manufacturing V. LNME. Springer, Cham, 2, 101–111 (2022). https://doi.org/10.1007/978-3-031-06044-1_10
13. Rundo M.: Models for flow rate simulation in gear pumps: A review. Energies 10, 1261 (2017). https://doi.org/10.3390/en10091261
14. Devendran S., Vacca A.: A Novel Concept for a Variable Delivery External Gear Machine. In Proceedings of the 14th Scandinavian International Conference on Fluid Power, Tampere, Finland, 20–22 May 2015. https://doi.org/10.1080/14399776.2014.977699
15. Hemanth R.: Design Modeling and Analysis of a Gear Pump for Dispensing Application. Appl. Mech. Mater. 592–594, 1035–1039 (2014)
16. Kim J.H., Kim S.G.: The Flow Rate Characteristics of External Gear Pump for EHPS. In Proceedings of the 4th International Conference on Intelligent Systems, Modelling and Simulation, Bangkok, Thailand, 29–31 January 2013. https://doi.org/10.1109/ISMS.2013.113
17. Mimmi, G.C., Pennacchi P.E.: Non-undercutting conditions in internal gears. Mech. Mach. Theory 35, 477–490 (2000). https://doi.org/10.1016/S0094-114X(99)00028-2
18. Paffoni B.: Pressure and film thickness in a trochoidal hydrostatic gear pump. Proc. Inst. Mech. Eng. G 217, 179–187 (2003). https://doi.org/10.1243/095441003769700744
19. Paffoni B., Progri, R., Gras R.: Teeth clearance effects upon pressure and film thickness in a trochoidal hydrostatic gear pump. Proc. Inst. Mech. Eng. G 218, 247–256 (2004). https://doi.org/10.1243/0954410041872799
20. Bonandrini G., Mimmi G., Rottenbacher C.: Theoretical Analysis of an Original Rotary Machine. J. Mech. Des. 132 (2), 024501 (2010). https://doi.org/10.1115/1.4000698
21. Bonandrini G., Mimmi G., Rottenbacher C.: Design and simulation of meshing of a particular internal rotary pump. Mech. Mach. Theory 49, 104–116 (2012). https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2011.11.001
22. Inaguma Y.: Friction torque characteristics of an internal gear pump. Proc. Inst. Mech. Eng. C 225, 1523–1534 (2011). https://doi.org/10.1177/0954406211399659
23. Vecchiato D., Demenego A., Argyris J., Litvin F.L.: Geometry of a cycloidal pump. Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 190, 2309–2330 (2001). https://doi.org/10.1016/S0045-7825(00)00236-X
24. Demenego A., Vecchiato D., Litvin F.L., Nervegna N., Mancó S.: Design and simulation of meshing of a cycloidal pump. Mech. Mach. Theory 37, 311–332 (2002). https://doi.org/10.1016/S0094-114X(01)00074-X
25. Ivanovic´ L., Devedžic´ G., C´ukovic´ S., Miric´ N.: Modeling of the Meshing of Trochoidal Profiles with Clearances. J. Mech. Des. 134 (4), 041003 (2012). https://doi.org/10.1115/1.4005621
26. Kwon S.-M., Kim C.-H., Shin J.-H.: Analytical wear model of a gerotor pump without hydrodynamic effect. J. Adv. Mech. Des. Syst. Manuf. 2, 230–237 (2008). https://doi.org/10.1299/jamdsm.2.230
27. Harrison J., Aihara R., Eisele F.: Modeling Gerotor Oil Pumps in 1D to Predict Performance with Known Operating Clearances. SAE Int. J. Engines 9, 1839–1846 (2016). https://doi.org/10.4271/2016-01-1081
28. Ham J., Kim S., Oh J., Cho H.: Theoretical investigation of the effect of a relief groove on the performance of a gerotor oil pump. J. Mech. Sci. Technol. 32, 3687–3698 (2018).
29. Bae J., Kwak H., San S., Kim C.: Design and CFD analysis of gerotor with multiple profiles (ellipse–involute–ellipse type and 3-ellipses type) using rotation and translation algorithm. Proc. IMechE Part C 230, 804–823 (2016). https://doi.org/10.1177/0954406215583888
30. Ivanovic´ L., Rakic´ B., Stojanovic´ B., Matejic´ M.: Comparative analysis of analytical and numerical calculations of contact stresses at rotational elements of gerotor pumps. Appl. Eng. Lett. 1, 1–7 (2016)
31. Jacazio G., De Martin A.: Influence of rotor profile geometry on the performance of an original low-pressure gerotor pump. Mech. Mach. Theory 100, 296–312 (2016). https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2016.02.012
32. Pellegri M., Vacca A.: A simulation approach for the evaluation of power losses in the axial gap of gerotor units. In Proceedings of the 10th JFPS International Symposium on Fluid Power, Fukuoka, Japan, 24–27 October 2017. https://doi.org/10.5739/jfpsij.11.55
33. Shah Y.G., Vacca A., Dabiri S., Frosina E.: A fast lumped parameter approach for the prediction of both aeration and cavitation in Gerotor pumps. Meccanica 53, 175–191 (2017). https://doi.org/10.1007/s11012-017-0725-y
34. Kiurchev S., Abdullo M.A., Vlasenko T., Prasol S., Verkholantseva V.: Automated Control of the Gear Profile for the Gerotor Hydraulic Machine. InterPartner 2022: Advanced Manufacturing Processes IV. LNME, pp. 32–43, Springer, Cham (2022). https://doi.org/10.1007/978-3-031-16651-8_4
35. Ivanovic´ L., Ilic´ A., Miloradovic´ D., Josifovic´ D.: Modelling and simulation of the load in the epicyclic rotary pump with trochoidal gear profiles. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 393, 1–9 (2018). https://doi.org/10.1088/1757-899X/393/1/012049
36. Kiurchev S., Luzan P., Zasiadko A., Radionov H., Boltianska N. Influence of the flow area of distribution systems on changing the operating parameters of planetary hydraulic motors. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 1021, 012037 (2021). https://doi.org/10.1088/1757-899X/1021/1/012037
37. Gamez-Montero P., Codina E., Castilla R.: A Review of Gerotor Technology in Hydraulic Machines. Energies 12, 2423 (2019), https://doi.org/10.3390/en12122423
38. Панченко А.І., Волошина А.А., Панченко І.А., Волошин А.А. Модель гідравлічного приводу мехатронної системи. Праці ТДАТУ. 2018. Вип. 18. Т. 2. С. 59–83. DOI: 10.31388/2078-0877-18-2-58-82
39. Panchenko A., Voloshina A., Fatyeyev A., Tynyanova I. and Mudryk K. Stabilization of the Transient Dynamic Characteristics for a Hydraulic Drive with a Planetary Hydraulic Motor. DSMIE 2023: Advances in Design, Simulation and Manufacturing VI. LNME. Springer, Cham, 2, 95–105 (2023). https://doi.org/10.1007/978-3-031-32774-2_10
40. Панченко А.І., Волошина А.А., Мітков В.Б., Волошин А.А. Вплив конструктивних особливостей планетарних гідромоторів на зміну динамічних характеристик гідроприводів мехатронних систем самохідної техніки. Праці ТДАТУ. 2023. Вип. 23. Т. 1. С. 6–26. DOI:10.31388/2078-0877-2023-23-1-6-26
2. Hsieh C.F.: Flow characteristics of gerotor pumps with novel variable clearance designs. Journal of Fluids Engineering 137 (4), 041107 (2015). https://doi.org/10.1115/1.4029274
3. Sung H.-J., Min H.-K., Nam Y.-J., Park M.-K.: Design and experimental verification of a port plate in a gerotor pump to reduce pressure pulsation. Journal of Mechanical Science and Technology 32, 671–678 (2018). https://doi.org/10.1007/s12206-018-0114-4
4. Kim S.-Y., Nam Y.-J., Park M.-K.: Design of port plate in gerotor pump for reduction of pressure pulsation. Journal of Mechanical Science and Technology 20 (10), 1626–1637 (2006). https://doi.org/10.1007/BF02916266
5. Панченко А.І., Волошина А.А., Золотарьов О.Ю., Тітов Д.С. Перспективи гідрофікації мобільної сільськогосподарської техніки. Промислова гідравліка і пневматика. 2004. № 1. С. 71–74.
6. Gamez-Montero P., Castilla R., Codina E., Freire J., Morató J., Sanchez-Casas, E., Flotats, I.: GeroMAG: In-House Prototype of an Innovative Sealed, Compact and Non-Shaft-Driven Gerotor Pump with Magnetically-Driving Outer Rotor. Energies 10, 435 (2017). https://doi.org/10.3390/en10040435
7. Choi T.H., Kim M.S., Lee G.S., and others: Design of rotor for internal gear pump using cycloid and circulararc curves. Journal Mechanical Design 134 (1), 011005 (2012), https://doi.org/10.1115/1.4004423
8. Liu H., Lee J.-C., Yoon A., Kim S.-T.: Profile design and numerical calculation of instantaneous flow rate of a gerotor pump. Journal of Applied Mathematics and Physics 3 (1), 92–97 (2015), https://doi.org/10.4236/jamp.2015.31013
9. Hsieh C.F.: Fluid and dynamics analyses of a gerotor pump using various span angle Designs. Journal Mechanical Design 134 (12), 121003 (2012), https://doi.org/10.1115/1.4007703
10. Панченко А.І., Волошина А.А., Панченко І.А., Волошин А.А. Дослідження динамічних характеристик мехатронних систем з гідравлічним приводом. Праці ТДАТУ. 2020. Вип. 20. Т. 4. С. 58–72. DOI:10.31388/2078-0877-2020-20-4-58-72
11. Панченко А.І., Волошина А.А., Мітков В.Б., Панченко І.А., Нестеренко К.В. Динаміка зміни вихідних характеристик мехатронних систем з планетарними гідромоторами. Праці ТДАТУ. 2021. Вип. 21. Т. 4. С. 28–41. DOI:10.31388/2078-0877-2021-21-2-28-41
12. Panchenko A., Voloshina A., Sadullozoda S.S., Boltyansky O., Panina V.: Influence of the Design Features of Orbital Hydraulic Motors on the Change in the Dynamic Characteristics of Hydraulic Drives. DSMIE 2022: Advances in Design, Simulation and Manufacturing V. LNME. Springer, Cham, 2, 101–111 (2022). https://doi.org/10.1007/978-3-031-06044-1_10
13. Rundo M.: Models for flow rate simulation in gear pumps: A review. Energies 10, 1261 (2017). https://doi.org/10.3390/en10091261
14. Devendran S., Vacca A.: A Novel Concept for a Variable Delivery External Gear Machine. In Proceedings of the 14th Scandinavian International Conference on Fluid Power, Tampere, Finland, 20–22 May 2015. https://doi.org/10.1080/14399776.2014.977699
15. Hemanth R.: Design Modeling and Analysis of a Gear Pump for Dispensing Application. Appl. Mech. Mater. 592–594, 1035–1039 (2014)
16. Kim J.H., Kim S.G.: The Flow Rate Characteristics of External Gear Pump for EHPS. In Proceedings of the 4th International Conference on Intelligent Systems, Modelling and Simulation, Bangkok, Thailand, 29–31 January 2013. https://doi.org/10.1109/ISMS.2013.113
17. Mimmi, G.C., Pennacchi P.E.: Non-undercutting conditions in internal gears. Mech. Mach. Theory 35, 477–490 (2000). https://doi.org/10.1016/S0094-114X(99)00028-2
18. Paffoni B.: Pressure and film thickness in a trochoidal hydrostatic gear pump. Proc. Inst. Mech. Eng. G 217, 179–187 (2003). https://doi.org/10.1243/095441003769700744
19. Paffoni B., Progri, R., Gras R.: Teeth clearance effects upon pressure and film thickness in a trochoidal hydrostatic gear pump. Proc. Inst. Mech. Eng. G 218, 247–256 (2004). https://doi.org/10.1243/0954410041872799
20. Bonandrini G., Mimmi G., Rottenbacher C.: Theoretical Analysis of an Original Rotary Machine. J. Mech. Des. 132 (2), 024501 (2010). https://doi.org/10.1115/1.4000698
21. Bonandrini G., Mimmi G., Rottenbacher C.: Design and simulation of meshing of a particular internal rotary pump. Mech. Mach. Theory 49, 104–116 (2012). https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2011.11.001
22. Inaguma Y.: Friction torque characteristics of an internal gear pump. Proc. Inst. Mech. Eng. C 225, 1523–1534 (2011). https://doi.org/10.1177/0954406211399659
23. Vecchiato D., Demenego A., Argyris J., Litvin F.L.: Geometry of a cycloidal pump. Comput. Methods Appl. Mech. Eng. 190, 2309–2330 (2001). https://doi.org/10.1016/S0045-7825(00)00236-X
24. Demenego A., Vecchiato D., Litvin F.L., Nervegna N., Mancó S.: Design and simulation of meshing of a cycloidal pump. Mech. Mach. Theory 37, 311–332 (2002). https://doi.org/10.1016/S0094-114X(01)00074-X
25. Ivanovic´ L., Devedžic´ G., C´ukovic´ S., Miric´ N.: Modeling of the Meshing of Trochoidal Profiles with Clearances. J. Mech. Des. 134 (4), 041003 (2012). https://doi.org/10.1115/1.4005621
26. Kwon S.-M., Kim C.-H., Shin J.-H.: Analytical wear model of a gerotor pump without hydrodynamic effect. J. Adv. Mech. Des. Syst. Manuf. 2, 230–237 (2008). https://doi.org/10.1299/jamdsm.2.230
27. Harrison J., Aihara R., Eisele F.: Modeling Gerotor Oil Pumps in 1D to Predict Performance with Known Operating Clearances. SAE Int. J. Engines 9, 1839–1846 (2016). https://doi.org/10.4271/2016-01-1081
28. Ham J., Kim S., Oh J., Cho H.: Theoretical investigation of the effect of a relief groove on the performance of a gerotor oil pump. J. Mech. Sci. Technol. 32, 3687–3698 (2018).
29. Bae J., Kwak H., San S., Kim C.: Design and CFD analysis of gerotor with multiple profiles (ellipse–involute–ellipse type and 3-ellipses type) using rotation and translation algorithm. Proc. IMechE Part C 230, 804–823 (2016). https://doi.org/10.1177/0954406215583888
30. Ivanovic´ L., Rakic´ B., Stojanovic´ B., Matejic´ M.: Comparative analysis of analytical and numerical calculations of contact stresses at rotational elements of gerotor pumps. Appl. Eng. Lett. 1, 1–7 (2016)
31. Jacazio G., De Martin A.: Influence of rotor profile geometry on the performance of an original low-pressure gerotor pump. Mech. Mach. Theory 100, 296–312 (2016). https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2016.02.012
32. Pellegri M., Vacca A.: A simulation approach for the evaluation of power losses in the axial gap of gerotor units. In Proceedings of the 10th JFPS International Symposium on Fluid Power, Fukuoka, Japan, 24–27 October 2017. https://doi.org/10.5739/jfpsij.11.55
33. Shah Y.G., Vacca A., Dabiri S., Frosina E.: A fast lumped parameter approach for the prediction of both aeration and cavitation in Gerotor pumps. Meccanica 53, 175–191 (2017). https://doi.org/10.1007/s11012-017-0725-y
34. Kiurchev S., Abdullo M.A., Vlasenko T., Prasol S., Verkholantseva V.: Automated Control of the Gear Profile for the Gerotor Hydraulic Machine. InterPartner 2022: Advanced Manufacturing Processes IV. LNME, pp. 32–43, Springer, Cham (2022). https://doi.org/10.1007/978-3-031-16651-8_4
35. Ivanovic´ L., Ilic´ A., Miloradovic´ D., Josifovic´ D.: Modelling and simulation of the load in the epicyclic rotary pump with trochoidal gear profiles. IOP Conf. Ser. Mater. Sci. Eng. 393, 1–9 (2018). https://doi.org/10.1088/1757-899X/393/1/012049
36. Kiurchev S., Luzan P., Zasiadko A., Radionov H., Boltianska N. Influence of the flow area of distribution systems on changing the operating parameters of planetary hydraulic motors. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 1021, 012037 (2021). https://doi.org/10.1088/1757-899X/1021/1/012037
37. Gamez-Montero P., Codina E., Castilla R.: A Review of Gerotor Technology in Hydraulic Machines. Energies 12, 2423 (2019), https://doi.org/10.3390/en12122423
38. Панченко А.І., Волошина А.А., Панченко І.А., Волошин А.А. Модель гідравлічного приводу мехатронної системи. Праці ТДАТУ. 2018. Вип. 18. Т. 2. С. 59–83. DOI: 10.31388/2078-0877-18-2-58-82
39. Panchenko A., Voloshina A., Fatyeyev A., Tynyanova I. and Mudryk K. Stabilization of the Transient Dynamic Characteristics for a Hydraulic Drive with a Planetary Hydraulic Motor. DSMIE 2023: Advances in Design, Simulation and Manufacturing VI. LNME. Springer, Cham, 2, 95–105 (2023). https://doi.org/10.1007/978-3-031-32774-2_10
40. Панченко А.І., Волошина А.А., Мітков В.Б., Волошин А.А. Вплив конструктивних особливостей планетарних гідромоторів на зміну динамічних характеристик гідроприводів мехатронних систем самохідної техніки. Праці ТДАТУ. 2023. Вип. 23. Т. 1. С. 6–26. DOI:10.31388/2078-0877-2023-23-1-6-26
Опубліковано
2025-05-30
Як цитувати
Панченко, А. І., Волошина, А. А., Панченко, І. А., Мітков, В. Б., & Волошин, А. А. (2025). СТАБІЛІЗАЦІЯ ДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГІДРОПРИВОДУ З ВИКОРИСТАННЯМ ПАСИВНИХ ГАСНИКІВ ПУЛЬСАЦІЙ. Праці Таврійського державного агротехнологічного університету імені Дмитра Моторного, 25(2), 200-211. https://doi.org/10.32782/2078-0877-2025-25-2-24
Розділ
МАШИНОБУДУВАННЯ (ЗА СПЕЦІАЛІЗАЦІЯМИ)
