МОДЕЛЬ ГІДРАВЛІЧНОГО ПРИВОДУ МЕХАТРОННОЇ СИСТЕМИ
Ключові слова:
мехатронна система, гідравлічний привод, математична модель, функціональні параметри, динамічні характеристики
Анотація
Анотація – робота присвячена дослідженню динамічних характеристик мехатронних систем з гідравлічним приводом активних робочих органів самохідної техніки. Запропоновані модель і розрахункова схема дозволяють описати процеси, що відбуваються в елементах гідравлічного приводу мехатронної системи. Елементи гідравлічного приводу: насос, гідромотор, запобіжний клапан і робоча рідина розглянуті у взаємозв'язку, як єдине ціле. Модель враховує особливості функціонування і взаємний вплив всіх елементів гідравлічного приводу мехатронної системи, а також особливості робочої рідини і може бути застосована до будь-яких гідромашин і агрегатів об'ємного дії. Дослідження динаміки зміни функціональних параметрів даної мехатронної системи здійснювалося при моделюванні перехідного процесу в момент розгону гідравлічного приводу який складається з шестеренного насоса, планетарного гідромотора і запобіжного клапана прямої дії. Моделювання проводилося для гідроприводів мехатронних систем різних типів обумовлених величиною навантаження в діапазоні 365...1430 Н·м, що відповідає робочим обсягами планетарного гідромотора – 160...630 см3. Встановлено, що при розгоні гідроприводу коливання навантаження і пульсація робочої рідини (умови експлуатації) не роблять практичного впливу на зміну вихідних характеристик мехатронної системи в цілому. При сталому режимі роботи зміни умов експлуатації спостерігаються пульсації, викликані нерівномірністю подачі насоса і коливаннями навантаження. Також встановлено, що динамічні характеристики гідроприводу мехатронної системи поліпшуються зі збільшенням робочого об'єму гідромотора.
Посилання
1. Бирюков Б. Н. Роторно–поршневые гидравлические машины / Б. Н. Бирюков. – М.: Машиностроение, 1977. – 152 с.
2. Струтинський В. Б. Математичне моделювання процесів та систем механіки / В. Б. Струтинський. – Житомир: ЖІТІ,2001. – 612 с.
3. Аксиально–поршневой регулируемый гидропривод / В. Н. Прокофьев [и др.].– М.: Машиностроение, 1969. – 312 с.
4. Панченко А. И. Планетарно–роторные гидромоторы. Расчет и проектирование: монография / А.И. Панченко, А.А. Волошина // Мелитополь: Люкс, 2016. – 236 с.
5. Попов Д. Н. Динамика и регулирование гидро– и пневмосистем: учебник / Д. Н.Попов. – М.: Машиностроение, 1987. – 464 с.
6. Панченко А. И. Оценка адекватности математической модели планетарного гидромотора в составе гидроагрегата / А. И. Панченко, А. А. Волошина, И. А. Панченко // Промислова гідравліка і пневматика. – 2018. – № 1 (59). – С. 55–71.
7. Панченко А. І. Гідромашини для приводу активних робочих органів та ходових систем мобільної сільськогосподарської техніки / А. І. Панченко // Техніка АПК. – 2006. – С. 11–13.
8. Панченко А. И. Разработка планетарных гидромоторов для силовых гидроприводов мобильной техники / А. И. Панченко, А. А. Волошина, И. А. Панченко // MOTROL. Commission of Motorization and Energeticsin Agriculture. – 2015. – Vol. 17,No 9. – Р. 29–36.
9. Перспективи гідрофіксації мобільної сільськогосподарської техніки / А. І. Панченко, А. А. Волошина, О. Ю. Золотарьов, Д. С. Тітов // Промислова гідравліка і пневматика. – 2003. – №1. – С.71–74.
10. Shetty, D., Manzione, L., & Ali, А. (2012). Survey of Mechatronic Techniques in Modern Machine Design. Journal of Robotics, 2012. doi: 10.1155/2012/932305.
11. Jiang, J., Ding, G., Zhang, J., Zou, Y., & Qin, S. (2018). A Systematic Optimization Design Method for Complex Mechatronic Products Design and Development. Mathematical Problems in Engineering, 2018. doi: 10.1155/2018/3159637.
12. Панченко А. И. Особенности моделирования рабочих процессов, происходящих в гидравлической системе насос–клапан–гидровращатель / А. И. Панченко, А. А. Волошина, И. А. Панченко // Науковий вісник Таврійського державного агротехнологічного університету [Електронний ресурс] / ТДАТУ. – Мелітополь, 2016. – Вип. 6, т. 1. – С. 63–79.
13. Mohammad, S., Keyghobadi, S., & Keyghobadi, A. (2014). An integrated model for mechatronic products in agile manufacturing system, Decision Science Letters, 3, 535–550. doi: 10.5267/j.dsl.2014.5.005.
14. Sheng, L., Li, W., Wang, Y., Fan, M., & Yang, X. (2017). Dynamic Model and Vibration Characteristics of Planar 3–RRR Parallel Manipulator with Flexible Intermediate Links considering Exact Boundary Conditions. Shock and Vibration, 2017. doi: 10.1155/2017/1582547.
15. Liu, Y., Li, W., Wang, Y., Yang, X., & Ju, J. (2015). Dynamic Model and Vibration Power Flow of a Rigid–Flexible Coupling and Harmonic–Disturbance Exciting System for Flexible Robotic Manipulator with Elastic Joints. Shock and Vibration, 2015. doi: 10.1155/2015/541057.
16. Liu, Y. F., Li, W., Yang, X.F., Wang, Y.Q., Fan, M. B., & Ye, G. (2015). Coupled dynamic model and vibration responses characteristic of a motor–driven flexible manipulator system. Mechanical Sciences, 6 (2). 235–244. doi: 10.5194/ms–6–235–2015.
17. Vidican, C. T., & Tocuт, D. P. (2015). The Adaptive Driving of Mechatronic Systems–the Dynamic Model of an Industrial Robot. Annals of the university of oradeaэ Fascicle of Management and Technological Engineering, XXIV (XIV), 3, 123–126. doi: 10.AUOFMTE.2015–3.3171.
18. Панченко А. И. Конструктивные особенности планетарных гидромоторов серии PRG / А. И. Панченко, А. А. Волошина, И. А. Панченко // Вісник НТУ «ХПІ».– Харків, 2018. – № 17 (1293). – С. 88–95. – (Гідравлічні машини та гідроагрегати).
19. Конструктивные особенности и принцип работы гидровращателей планетарного типа / А. И. Панченко, А. А. Волошина, Н. П. Кольцов, И. А. Панченко // Праці Таврійського державного агротехнологічного університету / ТДАТУ. – Мелітополь, 2012. – Вип. 12, т.3. – С. 174–184.
20. Методика контроля точности изготовления элементов вытеснительных и распределительных систем планетарных гидромашин/ А. И. Панченко, А. А. Волошина, С. Д. Гуйва, Г. В. Леус // Праці Таврійського державного агротехнологічного університету / ТДАТУ. – Мелітополь, 2016. – Вип. 16, т. 2. – С. 3–27.
21. Xu, M., Chen, G., Ni, J., & Liu, Y. (2013). Modeling and Analysis of a Semiactive Power–Assisted Unit Based on Hydraulic Accumulator. Advances in Mechanical Engineering, 2013. doi: 10.1155/2013/894576.
22. Панченко А. И. Математическая модель насосного элемента гидроагрегата / А. И. Панченко, С. В. Кюрчев, И. И. Милаева // Праці Таврійської державної агротехнічної академії / ТДАТА. – Мелітополь, 2006. – Вип. 35. – С. 64–69.
23. Панченко А. И. Математическая модель насосной станции с приводным двигателем / А. И. Панченко, А. А. Волошина, И. А. Панченко // Праці Таврійського державного агротехнологічного університету / ТДАТУ . – Мелітополь, 2013. – Вип. 13, т. 6. – С. 45–61.
24. Панченко А. И. Математическая модель гидромотора привода активных рабочих органов мобильной техники / А. И. Панченко, А. А. Волошина, С. Д. Гуйва // Праці Таврійської державної агротехнічної академії / ТДАТА. – Мелітополь, 2006. – Вип. 36. – С. 165–169.
25. Inaguma, Y. (2011). Friction torque characteristics of an internal gear pump. Mechanical Engineering Science, 225 (6), 1523–1534. doi: 10.1177/0954406211399659.
26. Inaguma, Y. (2013). A practical approach for analysis of leakage flow characteristics in hydraulic pumps. Mechanical Engineering Science, 227 (5), 980–991. doi: 10.1177/0954406212456933.
27. Панченко А. И. Способы распределения рабочей жидкости в планетарных гидромашинах / А. И. Панченко, А. А. Волошина, И. А. Панченко // Вісник НТУ «ХПІ». – Харків, 2016. – № 20 (1192) – С.46–52. – (Гідравлічні машини та гідроагрегати).
28. Панченко А. І. Вплив конструктивних особливостей торцевої розподільної системи на функціональні параметри планетарного гідромотора / А. І. Панченко, А. А. Волошина, А. І. Засядько // Праці Таврійського державного агротехнологічного університету / ТДАТУ. – Мелітополь, 2017. – Вип. 17, т. 3. – С. 33–50.
29. Панченко А. И. Математическая модель предохранительного клапана прямого действия / А. И. Панченко, В. Н. Кюрчев, П. В. Обернихин // Праці Таврійської державної агротехнічної академії. – Мелітополь: ТДАТА, 2006. – Вип. 38. – С.122–127.
30. Stojek, J., Pluta, J., & Jêdrzykiewicz, Z. (1997). Research on the properties of a hydrostatic transmission for different efficiency models of its elements. Acta Montanistica Slovaca, 2 (4), 373–380.
31. Панченко А. И. Математическая модель гидроагрегата с планетарным гидромотором / А. И. Панченко // Промислова гідравліка і пневматика, 2005. – № 4 (10). – С. 102–112.
2. Струтинський В. Б. Математичне моделювання процесів та систем механіки / В. Б. Струтинський. – Житомир: ЖІТІ,2001. – 612 с.
3. Аксиально–поршневой регулируемый гидропривод / В. Н. Прокофьев [и др.].– М.: Машиностроение, 1969. – 312 с.
4. Панченко А. И. Планетарно–роторные гидромоторы. Расчет и проектирование: монография / А.И. Панченко, А.А. Волошина // Мелитополь: Люкс, 2016. – 236 с.
5. Попов Д. Н. Динамика и регулирование гидро– и пневмосистем: учебник / Д. Н.Попов. – М.: Машиностроение, 1987. – 464 с.
6. Панченко А. И. Оценка адекватности математической модели планетарного гидромотора в составе гидроагрегата / А. И. Панченко, А. А. Волошина, И. А. Панченко // Промислова гідравліка і пневматика. – 2018. – № 1 (59). – С. 55–71.
7. Панченко А. І. Гідромашини для приводу активних робочих органів та ходових систем мобільної сільськогосподарської техніки / А. І. Панченко // Техніка АПК. – 2006. – С. 11–13.
8. Панченко А. И. Разработка планетарных гидромоторов для силовых гидроприводов мобильной техники / А. И. Панченко, А. А. Волошина, И. А. Панченко // MOTROL. Commission of Motorization and Energeticsin Agriculture. – 2015. – Vol. 17,No 9. – Р. 29–36.
9. Перспективи гідрофіксації мобільної сільськогосподарської техніки / А. І. Панченко, А. А. Волошина, О. Ю. Золотарьов, Д. С. Тітов // Промислова гідравліка і пневматика. – 2003. – №1. – С.71–74.
10. Shetty, D., Manzione, L., & Ali, А. (2012). Survey of Mechatronic Techniques in Modern Machine Design. Journal of Robotics, 2012. doi: 10.1155/2012/932305.
11. Jiang, J., Ding, G., Zhang, J., Zou, Y., & Qin, S. (2018). A Systematic Optimization Design Method for Complex Mechatronic Products Design and Development. Mathematical Problems in Engineering, 2018. doi: 10.1155/2018/3159637.
12. Панченко А. И. Особенности моделирования рабочих процессов, происходящих в гидравлической системе насос–клапан–гидровращатель / А. И. Панченко, А. А. Волошина, И. А. Панченко // Науковий вісник Таврійського державного агротехнологічного університету [Електронний ресурс] / ТДАТУ. – Мелітополь, 2016. – Вип. 6, т. 1. – С. 63–79.
13. Mohammad, S., Keyghobadi, S., & Keyghobadi, A. (2014). An integrated model for mechatronic products in agile manufacturing system, Decision Science Letters, 3, 535–550. doi: 10.5267/j.dsl.2014.5.005.
14. Sheng, L., Li, W., Wang, Y., Fan, M., & Yang, X. (2017). Dynamic Model and Vibration Characteristics of Planar 3–RRR Parallel Manipulator with Flexible Intermediate Links considering Exact Boundary Conditions. Shock and Vibration, 2017. doi: 10.1155/2017/1582547.
15. Liu, Y., Li, W., Wang, Y., Yang, X., & Ju, J. (2015). Dynamic Model and Vibration Power Flow of a Rigid–Flexible Coupling and Harmonic–Disturbance Exciting System for Flexible Robotic Manipulator with Elastic Joints. Shock and Vibration, 2015. doi: 10.1155/2015/541057.
16. Liu, Y. F., Li, W., Yang, X.F., Wang, Y.Q., Fan, M. B., & Ye, G. (2015). Coupled dynamic model and vibration responses characteristic of a motor–driven flexible manipulator system. Mechanical Sciences, 6 (2). 235–244. doi: 10.5194/ms–6–235–2015.
17. Vidican, C. T., & Tocuт, D. P. (2015). The Adaptive Driving of Mechatronic Systems–the Dynamic Model of an Industrial Robot. Annals of the university of oradeaэ Fascicle of Management and Technological Engineering, XXIV (XIV), 3, 123–126. doi: 10.AUOFMTE.2015–3.3171.
18. Панченко А. И. Конструктивные особенности планетарных гидромоторов серии PRG / А. И. Панченко, А. А. Волошина, И. А. Панченко // Вісник НТУ «ХПІ».– Харків, 2018. – № 17 (1293). – С. 88–95. – (Гідравлічні машини та гідроагрегати).
19. Конструктивные особенности и принцип работы гидровращателей планетарного типа / А. И. Панченко, А. А. Волошина, Н. П. Кольцов, И. А. Панченко // Праці Таврійського державного агротехнологічного університету / ТДАТУ. – Мелітополь, 2012. – Вип. 12, т.3. – С. 174–184.
20. Методика контроля точности изготовления элементов вытеснительных и распределительных систем планетарных гидромашин/ А. И. Панченко, А. А. Волошина, С. Д. Гуйва, Г. В. Леус // Праці Таврійського державного агротехнологічного університету / ТДАТУ. – Мелітополь, 2016. – Вип. 16, т. 2. – С. 3–27.
21. Xu, M., Chen, G., Ni, J., & Liu, Y. (2013). Modeling and Analysis of a Semiactive Power–Assisted Unit Based on Hydraulic Accumulator. Advances in Mechanical Engineering, 2013. doi: 10.1155/2013/894576.
22. Панченко А. И. Математическая модель насосного элемента гидроагрегата / А. И. Панченко, С. В. Кюрчев, И. И. Милаева // Праці Таврійської державної агротехнічної академії / ТДАТА. – Мелітополь, 2006. – Вип. 35. – С. 64–69.
23. Панченко А. И. Математическая модель насосной станции с приводным двигателем / А. И. Панченко, А. А. Волошина, И. А. Панченко // Праці Таврійського державного агротехнологічного університету / ТДАТУ . – Мелітополь, 2013. – Вип. 13, т. 6. – С. 45–61.
24. Панченко А. И. Математическая модель гидромотора привода активных рабочих органов мобильной техники / А. И. Панченко, А. А. Волошина, С. Д. Гуйва // Праці Таврійської державної агротехнічної академії / ТДАТА. – Мелітополь, 2006. – Вип. 36. – С. 165–169.
25. Inaguma, Y. (2011). Friction torque characteristics of an internal gear pump. Mechanical Engineering Science, 225 (6), 1523–1534. doi: 10.1177/0954406211399659.
26. Inaguma, Y. (2013). A practical approach for analysis of leakage flow characteristics in hydraulic pumps. Mechanical Engineering Science, 227 (5), 980–991. doi: 10.1177/0954406212456933.
27. Панченко А. И. Способы распределения рабочей жидкости в планетарных гидромашинах / А. И. Панченко, А. А. Волошина, И. А. Панченко // Вісник НТУ «ХПІ». – Харків, 2016. – № 20 (1192) – С.46–52. – (Гідравлічні машини та гідроагрегати).
28. Панченко А. І. Вплив конструктивних особливостей торцевої розподільної системи на функціональні параметри планетарного гідромотора / А. І. Панченко, А. А. Волошина, А. І. Засядько // Праці Таврійського державного агротехнологічного університету / ТДАТУ. – Мелітополь, 2017. – Вип. 17, т. 3. – С. 33–50.
29. Панченко А. И. Математическая модель предохранительного клапана прямого действия / А. И. Панченко, В. Н. Кюрчев, П. В. Обернихин // Праці Таврійської державної агротехнічної академії. – Мелітополь: ТДАТА, 2006. – Вип. 38. – С.122–127.
30. Stojek, J., Pluta, J., & Jêdrzykiewicz, Z. (1997). Research on the properties of a hydrostatic transmission for different efficiency models of its elements. Acta Montanistica Slovaca, 2 (4), 373–380.
31. Панченко А. И. Математическая модель гидроагрегата с планетарным гидромотором / А. И. Панченко // Промислова гідравліка і пневматика, 2005. – № 4 (10). – С. 102–112.
Опубліковано
2019-02-13
Як цитувати
Панченко, А., Волошина, А., Панченко, І., & Волошин, А. (2019). МОДЕЛЬ ГІДРАВЛІЧНОГО ПРИВОДУ МЕХАТРОННОЇ СИСТЕМИ. Праці Таврійського державного агротехнологічного університету імені Дмитра Моторного, 18(2), 59-83. https://doi.org/10.31388/10.31388/2078-0877
Розділ
Галузеве машинобудування
