ВПЛИВ КОНСТРУКТИВНИХ ОСОБЛИВОСТЕЙ ПЛАНЕТАРНИХ ГІДРОМОТОРІВ НА ЗМІНУ ДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГІДРОПРИВОДІВ МЕХАТРОННИХ СИСТЕМ САМОХІДНОЇ ТЕХНІКИ

  • А. І. Панченко Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного https://orcid.org/0000-0002-1230-1463
  • А. А. Волошина Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного https://orcid.org/0000-0003-4052-2674
  • В. Б. Мітков Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного https://orcid.org/0000-0002-3652-0687
  • А. А. Волошин ВСП «Мелітопольський фаховий коледж ТДАТУ»
Ключові слова: перехідні процеси, динамічна модель, структурно-функціональна схема, функціональні параметри, вихідні характеристики.

Анотація

Анотація. Робота гідроприводів мехатронних систем самохідних машин супроводжується коливальними процесами, пов'язаними з технічною недосконалістю виконавчих механізмів гідроприводу. У зв'язку із цим питання стабілізації динамічних характеристик гідроприводів є актуальною проблемою. В результаті дослідження обґрунтовано вихідні дані та початкові умови, що дозволяють моделювати перехідні процеси, що відбуваються в гідроприводах мехатронних систем під час експлуатації самохідних машин. Розроблено структурно-функціональні схеми та математичний апарат, що дозволяють виявити динаміку зміни функціональних параметрів та вихідних характеристик гідроприводу з урахуванням конструктивних особливостей планетарних гідромоторів. Встановлено, що час розгону гідромотора № 2 на 12 % менше, ніж у гідромотора № 1, а коливання тиску і моменту при сталому русі менше на 34 % і 17 %, відповідно. Такі зміни обумовлені зменшенням зазору між зубами роторів та усунення коливань площі прохідного перерізу розподільної системи гідромотора № 2.

Посилання

1. 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. 2006. 20(10). Р. 1626–1637. https://doi.org/10.1007/ BF02916266.
2. 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. 2018. 32. Р. 671–678. https://doi.org/10.1007/s12206-018-0114-4.
3. Hsieh C. F. Flow characteristics of gerotor pumps with novel variable clearance designs. Journal of Fluids Engineering. 2015. 137(4). no 041107. https://doi.org/10.1115/1.4029274.
4. Panchenko А., Voloshina А., Titova O., Panchenko I., Zasiadko A. The Study of Dynamic Processes of Mechatronic Systems with Planetary Hydraulic Motors. Advanced Manufacturing Processes II, Lecture Notes in Mechanical Engineering. 2021. Р. 704-713. https://doi.org/10.1007/978-3-030-68014-5_68.
5. Hsieh C.F., Hwang Y.W. Geometric design for a gerotor pump with high area efficiency. Journal Mechanical Design. 2007. 129(12). Р. 1269–1277. https://doi.org/10.1115/1.2779887.
6. Hsieh C.F. Fluid and dynamics analyses of a gerotor pump using various span angle Designs. Journal Mechanical Design. 2012. 134(12). No 121003. https://doi.org/10.1115/1.4007703.
7. 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 Physic. 2015. 3(1). P.92–97. https://doi.org/ 10.4236/jamp.2015.31013.
8. Voloshina A., Panchenko A., Titova O., Panchenko I. Changes in the dynamics of the output characteristics of mechatronic systems with planetary hydraulic motors. Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol.1741. no 012045. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1741/1/012045.
9. Vecchiato D., Demenego A., Argyris J., Litvin F.L. Geometry of a cycloidal pump. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 2001. Vol. 190. P. 2309–2330. https://doi.org/10.1016/S0045-7825(00)00236-X.
10. Demenego A., Vecchiato D., Litvin F.L., Nervegna,N., Mancó S. Design and simulation of meshing of a cycloidal pump. Mechanism and Machine Theory. 2002. Vol. 37 (3). P. 311–332.https://doi.org/10.1016/S0094-114X(01)00074-X.
11. Panchenko А., Voloshina А., Panchenko I., Pashchenko V., Zasiadko A. Influence of the Shape of Windows on the Throughput of the Planetary Hydraulic Motor’s Distribution System. In: Ivanov V. et al. (eds) Advances in Design, Simulation and Manufacturing IV, Lecture Notes in Mechanical Engineering. 2021. Vol. 2. P. 146-155. https://doi.org/10.1007/978-3-030-77823-1_15.
12. Choi T. H., Kim M. S., Lee G. S., and others. Design of rotor for internal gear pump using cycloid and circular-arc curves. Journal Mechanical Design. 2012. Vol. 134(1). No 011005. https://doi.org/10.1115/ 1.4004423.
13. O’Shea C. Hydraulic Flow Ripple Cancellation Using the Primary Flow Source. Symposium on Fluid Power and Motion Control. 2016. FPMC2016-1783. https://doi.org/10.1115/FPMC2016-1783.
14. Tkachuk M. M., Grabovskiy A., Tkachuk M. A., Saverska M., Hrechka I. A semi-analytical method for analys of contact interaction between structural elements along aligned surfaces. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2020. № 1/7 (103). Р. 16-25. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.193985.
15. Tkachuk M. M., Grabovskiy A., Tkachuk M. A., Hrechka I., Іshchenko O., Domina N. Investigation of multiple contact interaction of elements of shearing dies. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. № 4/7(100). Р. 6–15. http://journals.uran.ua/eejet/article/view/174086/175737 (дата звернення 11.08.2023).
16. Atroshenko O., Tkachuk M., Ustinenko O., Bondarenko O., Diomina N. A numerical analysis of non-linear contact tasks for the system of plates with a bolted connection and a clearance in the fixture. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2016. № 1/7(79). Р. 24–29. http://journals.uran.ua/eejet/article/view/60087 (дата звернення 01.08.2023).
17. Tkachuk M. A numerical method for axisymmetric adhesive contact based on Kalker's variational principle. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018. № 3/7(93). Р. 34–41. https://doi.org/ 10.15587/1729-4061.2018.132076.
18. Rogovyi A., Khovanskyi S., Hrechka I., Gaydamaka A. Studies of the Swirling Submerged Flow Through a Confuser. In Design, Simulation, Manufacturing: The Innovation Exchange. 2020. Р. 85–94. https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-030-50491-5_9 (дата звернення 14.08.2023).
19. Rogovyi A., Korohodskyi V., Khovanskyi S., Hrechka I., Medvediev Y. Optimal design of vortex chamber pump. In Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 1741(1). No 012018.https://doi.org/10.1088/1742-6596/1741/1/012018.
20. Andrenko P., Rogovyi A., Hrechka I., Khovanskyi S., Svynarenko M. Characteristics improvement of labyrinth screw pump using design modification in screw. In Journal of Physics: Conference Series. 2021. Vol. 1741(1). No 012024. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1741/1/012024.
21. Korohodskyi V., Kryshtopa S., Miga, V., Rogovyi A., Polivyanchuk and others. Determining the Characteristics for the Rational Adjusting of an Fuelair Mixture Composition in a Two-stroke Engine with Internal Carburation. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2020. № 2(5). Р. 39–52. http://journals.uran.ua/eejet/article/view/200766 (дата звернення 21.07.2023).
22. Rogovyi A., Korohodskyi V., Medvediev Y. Influence of Bingham fluid viscosity on energy performances of a vortex chamber pump. Energy. 2021. Vol. 218. No 119432. https://doi.org/10.1016/j.energy.2020. 119432.
23. Van de Ven J. On Fluid Compressibility in Switch-Mode Hydraulic Circuits. Part I: Modeling and Analysis. Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control. 2012. Vol. 135(2). No 021013-021013-13. https://doi.org/10.1115/1.4023062.
24. Van de Ven J. On Fluid Compressibility in Switch-Mode Hydraulic Circuits. Part II: Experimental Results. Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control. 2012. Vol. 135(2). No 021014-021014-7. https://doi.org/10.1115/1.4023063.
25. Velev E. Study Cavitation Gerotor Motors. Using Computer Simulatio. XV International Scientific Conference: Renewable Energies and Innovative Technologies. 2016. P. 64–66.
26. Marcu I., Pop I. Interconnection Possibilities for the Working Volumes of the Alternating Hydraulic Motors. Scientific Bulletin of the Politehnica University of Timisoara, Special issue: Transactions on Mechanics. 2004. P. 365–370.
27. Buono D., Schiano di Cola F.D., Senatore A., Frosina E., Buccilli G., Harrison J. Modelling approach on a Gerotor pump working in cavitation conditions. Energy Procedia. 2016. Vol. 101. P. 701–709. https://doi.org/10.1016/j.egypro.2016.11.089.
28. Shah Y. G., Vacca A., Dabiri S. A fast lumped parameter approach for the prediction of both aeration and cavitation in Gerotor pumps. Meccanica. 2018. Vol. 53. P. 175–191. https://doi.org/10.1007/s11012-017-0725-y.
29. Strutynsky V., Hurzhi A., Kozlov L. Determination of static equilibrium conditions of mobile terrestrial complex with lever-type manipulator. Naukovyi Visnyk NHU. 2019. T. 5. P. 79–86.https://doi.org/10. 29202/nvngu/2019-5/7.
30. Strutinsky V., Demyanenko А. The development of mechatronic active control system of tool spatial position of parallel kinematics machine tool. Journal of Theoretical and Applied Mechanics. 2016. Vol. 54(3). P. 757–768. https://doi.org/10.15632/jtam-pl.54.3.757. 31. Strutynskyi S. Defining the dynamic accuracy of positioning of spatial drive systems through consistent analysis of processes of different range of performance. Naukovyi Visnyk NHU. 2018. T. 3. P. 64–73. https://doi.org/10.29202/nvngu/2018-3/13.
32. Strutynskyi S., Nochnichenko I. Design of parallel link mobile robot manipulator mechanisms based on function-oriented element base. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. № 4/7(100). P. 54–64. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2019.174613.
33. Bulgakov V., Ivanovs S., Adamchuk V., Antoshchenkov R. Investigations of the Dynamics of a Four-Element Machine-and-Tractor Aggregate. Acta Technologica Agriculturae. 2019. Vol. 22(4). P. 146–151. https://doi.org/10.2478/ata-2019-0026.
34. Galych I., Antoshchenkov R., Antoshchenkov V., Lukjanov I., Diundik S., Kis O. Estimating the dynamics of a machine-tractor assembly considering the effect of the supporting surface profile. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2021. № 1/7(109). P. 51–62. https://doi.org/ 10.15587/1729-4061.2021.225117.
35. Dzyuba O., Dzyuba A., Polyakov A., Volokh V., Antoshchenkov R., Mykhailov A. Studying the influence of structural-mode parameters on energy efficiency of the plough PLN-3-35. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2019. № 3/1(99). Р. 55–65. https://doi.org/10.15587/ 1729-4061.2019.169903.
36. Tkachuk M. M., Grabovskiy A., Tkachuk M. A., Zarubina A., Lipeyko A. Analysis of elastic supports and rotor flexibility for dynamics of a cantilever impeller. Journal of Physics: Conference Series. 2021. № 1741(1). No 012043. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1741/1/012043.
37. Heisel U., Strytinsky S., Sidorco V., Filatov Yu., Storchac M. Development of controllable spherical fluid friction hinges for exact spatial mechanisms. German Academic Society for Production Engineering. 2011. Vol. 1. P. 62–71. http://dx.doi.org/10.1007/s11740-010-0291-9.
38. Rezvaya K., Krupa E., Shudryk A., Drankovskiy V., Makarov V. Solving the hydrodynamical tasks using CFD programs. 3rd International Conference on Intelligent Energy and Power Systems. 2018. Vol. 1. No 8308004. https://doi.org/10.1109/IEPS.2018.8559548.
39. Gentner Ch., Sallaberger M., Widmer Ch., Braun O., Staubli T.: Numerical and experimental analysis of instability phenomena in pump turbines. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2012. Vol. 15(3). No 0320422. https://doi.org/10.1088/1755-1315/15/3/032042.
40. Panchenko А., Voloshina А., Kiurchev S., and others. Development of the universal model of mechatronic system with a hydraulic drive. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies. 2018. № 4/7(94). Р. 51–60. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.139577.
41. 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. 2021. Т. 1021. No 012037. https://doi.org/10. 1088/1757-899X/1021/1/012037.
42. Altare G., Rundo М. Computational Fluid Dynamics Analysis of Gerotor Lubricating Pumps at High-Speed: Geometric Features Influencing the Filling Capability. Journal of Fluids Engineering. 2016. Vol. 138(11). FE-15-1757. https://doi.org/10.1115/1.4033675.
43. Панченко А. І., Волошина А. А., Панченко І. А. Надійність конструкції роторів планетарного гідромотора. Праці ТДАТУ. 2020. Вип. 20, т. 2. С. 23–35. https://doi.org/10.31388/2078-0877-20-2-23-35.
44. Панченко А. І., Волошина А. А., Панченко І. А., Волошин А. А. Вплив величини діаметрального зазору на кінематику руху внутрішнього ротора орбітального гідромотора. Науковий вісник ТДАТУ. 2023. Вип. 13, т. 1. https://doi.org/10. 31388/2220-8674-2023-1-3.
45. Панченко А. І., Волошина А. А., Панченко І. А., Волошин А. А., Нестеренко К. В. Вплив конструктивних особливостей системи роторів планетарного гідромотору на зміну його вихідних характеристик. Праці ТДАТУ. 2021. Вип. 21, т. 4. С. 61–77. https://doi.org/10.31388/2078-0877-2021-21-2-61-77.
46. Панченко А. І., Волошина А. А., Панченко І. А., Волошин А. А. Вплив конструктивних особливостей розподільної системи планетарного гідромотору на зміну його функціональних параметрів. Науковий вісник ТДАТУ. 2022. Вип. 12, т. 1. https://doi.org/10.31388/2220-8674-2022-1-1.
47. Панченко А. І., Волошина А. А., Панченко І. А. Обґрунтування геометричних параметрів розподільних систем планетарних гідромашин. Праці ТДАТУ. 2020. Вип. 20, т. 2. С. 23–35. https://doi.org/10.31388/2078-0877-20-2-23-35.
48. Панченко А. І., Волошина А. А., Панченко І. А., Пастушенко С. І. Обґрунтування розташування вікон розподільних систем планетарних гідромашин. Праці ТДАТУ. 2019. Вип. 19, т. 4. С. 3–20. https://doi.org/10.31388/2078-0877-19-4-3-20.
49. 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. https://doi.org/10.31388/2078-0877-2020-20-4-58-72.
50. 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. 2. С. 3–20. https://doi.org/10. 31388/2078-0877-2021-21-2-3-20.
Опубліковано
2023-11-10
Як цитувати
Панченко, А., Волошина, А., Мітков, В., & Волошин, А. (2023). ВПЛИВ КОНСТРУКТИВНИХ ОСОБЛИВОСТЕЙ ПЛАНЕТАРНИХ ГІДРОМОТОРІВ НА ЗМІНУ ДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГІДРОПРИВОДІВ МЕХАТРОННИХ СИСТЕМ САМОХІДНОЇ ТЕХНІКИ. Праці Таврійського державного агротехнологічного університету імені Дмитра Моторного, 23(1), 6-26. Retrieved із https://oj.tsatu.edu.ua/index.php/pratsi/article/view/617

##plugins.generic.recommendByAuthor.heading##