10.14489/hb.supp.2022.05.pp.001-024

2022, 05 май (May)

DOI: 10.14489/hb.supp.2022.05.pp.001-024

Труханов К. А.
ДИНАМИКА ПНЕВМОПРИВОДА. ЦИКЛ ЛЕКЦИЙ. «ДЛИННЫЕ» ПНЕВМО/ГИДРОЛИНИИ
(c. 1-24)

Аннотация. Рассмотрены примеры проявления нестационарных гидромеханических процессов, возникающих в машинах и аппаратах, системах управления и регулирования, при этом нагрузкой является жидкая среда. Приводятся возможности применения следящих пневматических проводов при работе в условиях нестационарной гидромеханической нагрузки. Определяется критерий «длинной» линии. Выводятся уравнения, составляющие математическую модель для линии в случае слабосжимаемой жидкости и в случае сильносжимаемой жидкости. Приводятся уравнения для нестационарного коэффициента трения по длине для значений чисел Рейнольдса Re = 3100…28 000. Дается вывод членов передаточной матрицы для длинной линии в случае слабосжимаемой жидкости, определяемой в виде четырехполюсника. В случае сильносжимаемой жидкости, выводятся передаточные функции, однозначно устанавливающие соотношения между параметрами на входе и выходе линии при изменении параметров на ее выходе. Рассматривается пример снижения пиков давления в длинной линии при помощи пневмогидравлического аккумулятора. Выводятся основные уравнения, позволяющие выполнить математическое моделирование переходных процессов в линиях с установленным аккумулятором. Определяются критерии выбора объема пневмогидравлического аккумулятора исходя из динамических свойств всей рассматриваемой системы. Научной новизной представленных в работе результатов анализа нестационарных динамических процессов является то, что рассмотрено влияние параметров систем на волновые процессы в них, и, как следствие, практическое применение, например, для авиационных гидросистем или при изучении вопросов транспортировки и добычи нефти. Кроме того, данная работа внедрена в качестве учебного материала курса «Динамика пневмопривода», читаемого автором в МГТУ им. Н. Э. Баумана на кафедре «Гидромеханика, Гидромашины и Гидропневмоавтоматика» (Э10), в рамках подготовки магистров по специальности 05.04.13 «Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты».

Ключевые слова: процессы нестационарные; процессы волновые; линия длинная; функция передаточная; уравнение четырехполюсника; моделирование математическое; идентификация нагрузки.

Trukhanov K. A.
DYNAMICS OF PNEUMATIC DRIVE. LECTURE CYCLE. “LONG” PNEUMATIC/HYDRO PIPE LINES
(pp. 1-24)

Abstract. The paper considers examples of the manifestation of non-stationary hydromechanical processes that occur in machines and apparatus, control and regulation systems, while the load is the fluid itself. The application of pneumatic servo wires during operation under conditions of non-stationary hydromechanical load is given. The criterion for the “long” pneumo/hydro pipe line is determined. Equations are derived that make up the mathematical model for the pipe line in the case of a weakly compressible fluid and in the case of a highly compressible fluid. Equations are given for the non-stationary coefficient of friction along the length for the values of the Reynolds numbers Re = 3100...28 000. The derivation of the transfer matrix terms is given for a long pipe line in the case of a weakly compressible fluid, defined as a fourpole. In the case of a highly compressible fluid, transfer functions are derived that uniquely establish the relationship between the parameters at the input and output of the pipe line when changing the parameters at its output. An example of reducing pressure peaks in a long pipe line using a pneumohydraulic accumulator is considered. The basic equations are derived that allow performing mathematical modeling of transients in pipe lines with an installed accumulator. The criteria for selecting the volume of a pneumohydraulic accumulator are determined based on the dynamic properties of the entire system under consideration. The scientific novelty of the results of the analysis of nonstationary dynamic processes presented in the paper is that the influence of system parameters on wave processes in them is considered, and as a result, they have practical application, for example, for aviation hydraulic systems or in the study of oil transportation and production issues. In addition, this work is based and is implemented as a course of lectures of the course “Dynamics of Pneumatic drive”, is red by the author at the Bauman Moscow State Technical University at the Department of “Hydromechanics, Hydraulic Machines and Hydropneumoautomatics” (E10), as part of the preparation of masters in the specialty 05.04.13 “Hydraulic machines and hydropneumatic drives”.

Keywords: Nonstationary processes; Wave processes; Long pipe line; Transfer function; Quadrupole equation; Mathematical modeling; Identification of the load.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

К. А. Труханов (Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана, Москва, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

K. A. Trukhanov (Bauman Moscow State Technical University, Moscow, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Попов Д. Н. Нестационарные гидромеханические процессы. М.: Машиностроение, 1982. 240 с.
2. Труханов К. А. Методы проектирования оптимальных следящих пневматических устройств для управления системами с жидкими рабочими средами: дис. … д-ра техн. наук. М.: Москва, 2019. 301 с.
3. Patent № US 10,113,420 B2. Rotary Pulsers and Associated Methods. United States Patent / Michael S. Pogrebinsky, Kirill A. Trukhanov. October 30, 2018.
4. Труханов К. А. Разговор сквозь землю // Популярная механика. Журнал о том, как устроен мир. 2015. № 10(156). С. 10.
5. Труханов К. А. Использование гидравлического канала связи в технических системах // Изв. МГТУ «МАМИ». 2017. № 2(32). С. 54 – 63
6. Chhabra R. P., Richardson J. F. Non-Newtonian Flow in the Process Industries. Butterworth-Heinemann Linacre House, Jordan Hill, Oxford OX2 8DP 225 Wildwood Avenue, Woburn, MA 01801-2041. A Division of Reed Educational and Professional Publishing Ltd, 1999. 436 p.
7. Труханов К. А. Применение «длинных линий» в современной подводной добывающей промышленности // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2020. № 4. С. 43 – 51.
8. Труханов К. А., Нестеров А. С. Способы решения проблем, возникающих в гидросистемах оборудования при выполнении технологических работ в подводной добывающей промышленности // Газовая промышленность. 2020. Спецвыпуск № 2(802). Автоматизация. С. 48 – 56.
9. Труханов К. А., Попов Д. Н., Адельшин Д. Р. Способ идентификации нагрузки на конце длинной гидролинии насосной установки. // Справочник. Инженерный журнал с приложением. 2016. № 9. С. 38 – 48.
10. Краев В. М. Турбулентная структура и теплогидравлические параметры нестационарных течений в каналах энергетических установок: дис. … д-ра техн. наук. М.: Московский авиационный институт (Государственный технический университет), 2013. 270 с.
11. Perry I., Robert H. Chemical Engineering – Handbooks, Manuals, etc., date. II. Green, Don W. III. Maloney, James O. TP151.P45, 1997. 660 p.
12. Krus P., Weddfelt K., Palmberg J. O. Fast Pipeline Models for Simulation of Hydraulic Systems // Journal of Dynamic Systems Measurement and Control. 1994. V. 03, No. 116(1). P. 132. DOI 10.1115/1.2900667.
13. Сахабутдинов Ж. М. Численное моделирование трехмерных нестационарных течений газа в областях сложной конфигурации: дис. … д-ра техн. наук. М.: Казань, 1997. 269 с.
14. Andersen B. W. The Analysis and Design of Pneumatic Systems. New York, USA, John Wiley&Sons, 2001. 302 p.
15. Машиностроение. Энциклопедия / ред. совет К. В. Фролов (пред.) и др. Т. IV-2. Электропривод. Гидро- и виброприводы. В 2-х кн. Кн. 2. Гидро- и виброприводы / Д. Н. Попов, В. К. Асташев, А. Н. Густомясов и др.; под общ. ред. Д. Н. Попова, В. К. Асташева. М.: Машиностроение, 2012. 304 с.
16. Попов Д. Н. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем: учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1987. 464 с.

Eng

1. Popov D. N. (1982). Nonstationary hydromechanical processes. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
2. Trukhanov K. A. (2019). Methods for designing optimal servo pneumatic devices for controlling systems with liquid working media. Moscow: Moskva. [in Russian language]
3. Pogrebinsky M. S., Trukhanov K. A. (2018). Rotary Pulsers and associated methods. US Patent No. 10113420 B2.
4. Trukhanov K. A. (2015). Conversation through the earth. Populyarnaya mekhanika. Zhurnal o tom, kak ustroen mir, 156(10). [in Russian language]
5. Trukhanov K. A. (2017). The use of a hydraulic communication channel in technical systems. Izvestiya MGTU «MAMI», 32(2), pp. 54 – 63. [in Russian language]
6. Chhabra R. P., Richardson J. F. (1999). Non-Newtonian flow in the process industries. Butterworth-Heinemann Linacre House, Jordan Hill, Oxford OX2 8DP 225 Wildwood avenue, Woburn, MA 01801-2041. a division of Reed educational and professional publishing Ltd.
7. Trukhanov K. A. (2020). The use of hydraulic “long” lines in modern subsea production facilities. Spravochnik. Inzhenerniy zhurnal s prilozheniem, (4), pp. 43 – 51. [in Russian language] DOI 10.14489/hb.2020.04.pp.043-051
8. Trukhanov K. A., Nesterov A. S. (2020). Methods for solving problems that arise in the hydraulic systems of equipment when performing technological work in the underwater mining industry. Gazovaya promyshlennost'. Spetsvypusk. Avtomatizatsiya, 802(2), pp. 48 – 56. [in Russian language]
9. Trukhanov K. A., Popov D. N., Adel'shin D. R. (2016). A method of identifying the load on the end of a long hydraulic line of pumping unit. Spravochnik. Inzhenerniy zhurnal s prilozheniem, (9), pp. 38 – 48. [in Russian language] DOI 10.14489/hb.2016.09.pp.038-048
10. Kraev V. M. (2013). Turbulent structure and thermal-hydraulic parameters of unsteady flows in the channels of power plants. Moscow: Moskovskiy aviatsionniy institut (Gosudarstvenniy tekhnicheskiy universitet). [in Russian language]
11. Perry I., Robert H., II. Green D. W., III. Maloney J. O. (1997). Chemical engineering – Handbooks, manuals, etc., date. TP151.P45.
12. Krus P., Weddfelt K., Palmberg J. O. (1994). Fast pipeline models for simulation of hydraulic systems. Journal of dynamic systems measurement and control, Vol. 3, 116(1). DOI 10.1115/1.2900667
13. Sahabutdinov Zh. M. (2001). Numerical simulation of three-dimensional unsteady gas flows in regions of complex configuration. Moscow: Kazan'. [in Russian language]
14. Andersen B. W. (2001). The analysis and design of pneumatic systems. New York: John Wiley&Sons.
15. Frolov K. V. Popov D. N., Astashev V. K. (Eds.), Gustomyasov A. N. et al. (2012). Engineering. Encyclopedia. Vol. IV-2. Electric drive. Hydraulic and vibration drives. In 2 books. Book 2. Hydraulic and vibration drives. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
16. Popov D. N. (1987). Dynamics and regulation of hydraulic and pneumatic systems: a textbook for universities. 2nd ed. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

Стоимость статьи 500 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.

После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.

Для заказа скопируйте doi статьи:

10.14489/hb.supp.2022.05.pp.001-024

и заполните форму

Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

The cost of a single article is 500 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.

After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.

To order articles please copy the article doi:

10.14489/hb.supp.2022.05.pp.001-024

and fill out the form