ANALIZA MODELOWA WŁASNO CI STATYCZNYCH I DYNAMICZNYCH ZAWORÓW HYDRAULICZNYCH

Podobne dokumenty
SPOSOBY KORYGOWANIA CHARAKTERYSTYK ZAWORÓW PROPORCJONALNYCH

Laboratorium Metod i Algorytmów Sterowania Cyfrowego

NAP D I STEROWANIE PNEUMATYCZNE

BADANIA LABORATORYJNE ZMODERNIZOWANEGO REGULATORA PRZEPŁYWU 2FRM-16 STOSOWANEGO W PRZEMYŚLE

Regulator typu P posiada liniow zale no sygnału wyj ciowego (y) od wej ciowego (PV).

Sterowanie maszyn i urządzeń

ZAANGA OWANIE PRACOWNIKÓW W PROJEKTY INFORMATYCZNE

Ć W I C Z E N I E N R C-6

Termodynamika poziom podstawowy

1.3 Budowa. Najwa niejsze cz ci sk adowe elektrozaworu to:

(13) B1 PL B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)

Model analityczny układu pneumatycznego hamulca pojazdu szynowego

P O L I T E C H N I K A W A R S Z A W S K A

Przetwarzanie bazuj ce na linii opó niaj cej

Skraplanie gazów metodą Joule-Thomsona. Wyznaczenie podstawowych parametrów procesu. Podstawy Kriotechniki. Laboratorium

WYDZIAŁ MECHANICZNY Katedra Budowy i Eksploatacji Maszyn specjalność: konstrukcja i eksploatacja maszyn i pojazdów

Zapis pochodnej. Modelowanie dynamicznych systemów biocybernetycznych. Dotychczas rozważane były głownie modele biocybernetyczne typu statycznego.

W Y B R A N E P R O B L E M Y I N Y N I E R S K I E

KOMPUTEROWY MODEL UKŁADU STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PRZECHOWALNI JABŁEK

BADANIA SYMULACYJNE PROCESU IMPULSOWEGO ZAGĘSZCZANIA MAS FORMIERSKICH. W. Kollek 1 T. Mikulczyński 2 D.Nowak 3

Strategia rozwoju kariery zawodowej - Twój scenariusz (program nagrania).

Numeryczna symulacja rozpływu płynu w węźle

Zadanie 21. Stok narciarski

Jak określić stopień wykorzystania mocy elektrowni wiatrowej?

Ćwiczenie nr 6 BADANIE WYDAJNOŚCI KOMPRESOROWEJ POMPY CIEPŁA

Ćwiczenie H-2 WPŁYW UKŁADU ZASILANIA NA MIKROPRZEMIESZCZENIA W DWUSTRONNEJ PODPORZE HYDROSTATYCZNEJ (DPH)

Wyznaczenie sprawności grzejnika elektrycznego i ciepła właściwego cieczy za pomocą kalorymetru z grzejnikiem elektrycznym

Dobór nastaw PID regulatorów LB-760A i LB-762

Automatyka. Etymologicznie automatyka pochodzi od grec.

Wzmacniacze. Rozdzia Wzmacniacz m.cz

Program szkoleniowy Efektywni50+ Moduł III Standardy wymiany danych

UKŁAD ROZRUCHU SILNIKÓW SPALINOWYCH

Porównanie nacisków obudowy Glinik 14/35-POz na spąg obliczonych metodą analityczną i metodą Jacksona

LABORATORIUM FOTONIKI

Obowiązki przedsiębiorców prowadzących stacje demontażu Art. 21. Przedsiębiorca prowadzący stację demontażu powinien zapewniać bezpieczne dla

Moc mieszadła cyrkulacyjnego W warniku cukrowniczym * Streszczenie:

Tadeusz Opasiak* BADANIA PODSTAWOWYCH PARAMETRÓW SPRZĘGIEŁ PODATNYCH 1. WSTĘP

BeStCAD - Moduł INŻYNIER 1

BADANIA SYMULACYJNE MODERNIZOWANEGO REGULATORA PRZEPŁYWU 2FRM-16

Techniczne nauki М.М.Zheplinska, A.S.Bessarab Narodowy uniwersytet spożywczych technologii, Кijow STOSOWANIE PARY WODNEJ SKRAPLANIA KAWITACJI

Wytyczne ministerialne przewidywały niekorzystny sposób rozliczania leasingu w ramach dotacji unijnych. Teraz się to zmieni.

ZAWÓR REDUKCYJNY G3/8 - G1/2 - G3/4

1. Parametry strumienia piaskowo-powietrznego w odlewniczych maszynach dmuchowych

Projektowanie bazy danych

PODSTAWY METROLOGII ĆWICZENIE 4 PRZETWORNIKI AC/CA Międzywydziałowa Szkoła Inżynierii Biomedycznej 2009/2010 SEMESTR 3

ZARZĄDZENIE nr 11/2016 Dyrektora Przedszkola Publicznego nr 13 w Radomiu z dnia 17 II 2016 r.

Metrologia cieplna i przepływowa

8. Przykłady wyników modelowania własno ci badanych stopów Mg-Al-Zn z wykorzystaniem narz dzi sztucznej inteligencji

Karta (sylabus) przedmiotu

Cieplne Maszyny Przepływowe. Temat 7 Turbiny. α 2. Część I Podstawy teorii Cieplnych Maszyn Przepływowych. 7.1 Wstęp

Evolution plus 1 KRYTERIA OCENIANIA

Prace wst pne Wytyczenie sieci gazowej na mapie geodezyjnej

RZECZPOSPOLITA POLSKA MINISTER CYFRYZACJI

Metody doświadczalne w hydraulice Ćwiczenia laboratoryjne. 1. Badanie przelewu o ostrej krawędzi

Cz. X. MAKRONIWELACJA TERENU. Spis zawarto ci

40. Międzynarodowa Olimpiada Fizyczna Meksyk, lipca 2009 r. ZADANIE TEORETYCZNE 2 CHŁODZENIE LASEROWE I MELASA OPTYCZNA

Dokumentacja Techniczna Zbiorniki podziemne Monolith

Komputer i urządzenia z nim współpracujące

WYJAŚNIENIA. Renowację kanalizacji sanitarnej w ramach Projektu Rozbudowa i modernizacja systemu kanalizacyjnego Miasta Konina Etap II.

WIATRAKOWIEC I-28 UKŁAD STEROWANIA

MODELOWANIE SERWOZAWORU Z PIEZOELEMENTEM BELKOWYM W STOPNIU STERUJĄCYM I Z ELEKTRYCZNYM SPRZĘŻENIEM ZWROTNYM

SYMULACJA UKŁADU REDUKCJI DRGAŃ Z TŁUMIKIEM MAGNETOREOLOGICZNYM I ELEKTROMAGNETYCZNYM PRZETWORNIKIEM ENERGII

WYROK. Zespołu Arbitrów z dnia 16 sierpnia 2006 r.

Od redakcji. Symbolem oznaczono zadania wykraczające poza zakres materiału omówionego w podręczniku Fizyka z plusem cz. 2.

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII

Typoszereg pomp SP. Spis treści. Typoszereg pomp SP. 4",6",8", 10" pompy głębinowe wykonane ze stali nierdzewnej

2.Prawo zachowania masy

Wyznaczanie współczynnika sprężystości sprężyn i ich układów

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI I ASTRONOMII

ZJAWISKO SYNCHRONIZACJI DRGAŃ I WZBUDZENIA ASYNCHRONICZNEGO W OSCYLATORZE LIENARDA

Laboratorium z Konwersji Energii. Ogniwo fotowoltaiczne

7. OPRACOWYWANIE DANYCH I PROWADZENIE OBLICZEŃ powtórka

Zarządzenie Nr 0151/18/2006 Wójta Gminy Kornowac z dnia 12 czerwca 2006r.

R E G U L A M I N FINANSOWANIA PRAC REMONTOWYCH REALIZOWANYCH W POSZCZEGÓLNYCH NIERUCHOMOŚCIACH / BUDYNKACH/ ŚRODKAMI WSPÓLNYMI SPÓŁDZIELNI

Przykłady wybranych fragmentów prac egzaminacyjnych z komentarzami Technik górnictwa podziemnego 311[15] Zadanie egzaminacyjne 1

Ćwiczenie: "Ruch harmoniczny i fale"

Monitor Polski Nr Poz. 119

Instrukcja obsługi platformy zakupowej e-osaa (klient podstawowy)

Badania (PN-EN A1:2010) i opinia techniczna drzwi zewnętrznych z kształtowników aluminiowych z przekładką termiczną systemu BLYWEERT TRITON

WZORU UŻYTKOWEGO EGZEMPLARZ ARCHIWALNY. d2)opis OCHRONNY. (19) PL (n) Centralny Instytut Ochrony Pracy, Warszawa, PL

2) Drugim Roku Programu rozumie się przez to okres od 1 stycznia 2017 roku do 31 grudnia 2017 roku.

Dziękujemy za zainteresowanie

Sprawdzian wiadomości z przyrody w klasie VI WNIKAMY W GŁĄB MATERII

Jan Olek. Uniwersytet Stefana Kardynała Wyszyńskiego. Procesy z Opóźnieniem. J. Olek. Równanie logistyczne. Założenia

Biuro Certyfikacji Wyrobów Instytutu Górnictwa Naftowego i Gazownictwa. IRENA LUBINIECKA IRENA LUBINIECKA

Temat: Co to jest optymalizacja? Maksymalizacja objętości naczynia prostopadłościennego za pomocą arkusza kalkulacyjngo.

Liczba stron: 3. Prosimy o niezwłoczne potwierdzenie faktu otrzymania niniejszego pisma.

Dynamiczne struktury danych: listy

Elementy cyfrowe i układy logiczne

Decyzja o warunkach zabudowy i decyzja środowiskowa

Statyczne badanie przerzutników - ćwiczenie 2

Instalacja regulatora ciśnienia w karabinku Air Arms S400

II. WNIOSKI I UZASADNIENIA: 1. Proponujemy wprowadzić w Rekomendacji nr 6 także rozwiązania dotyczące sytuacji, w których:

Świat fizyki powtórzenie

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych. Sterowanie odbiornikiem hydraulicznym z rozdzielaczem typu Load-sensing

Zajęcia laboratoryjne

CO Z TĄ SZTUKĄ ZROBIĆ

Ćwiczenie 7 Liczniki binarne i binarne systemy liczbowe.

ARKUSZ EGZAMINACYJNY ETAP PRAKTYCZNY EGZAMINU POTWIERDZAJ CEGO KWALIFIKACJE ZAWODOWE CZERWIEC 2013

Transkrypt:

W Y B R A N E P R O B L E M Y I N Y N I E R S K I E N U M E R 2 I N S T Y T U T A U T O M A T Y Z A C J I P R O C E S Ó W T E C H N O L O G I C Z N Y C H I Z I N T E G R O W A N Y C H S Y S T E M Ó W W Y T W A R Z A N I A Klaudiusz KLARECKI, Edward BARBACHOWSKI * Instytut Automatyzacji Procesów Technologicznych i Zintegrowanych Systemów Wytwarzania, Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika l ska, Gliwice * edward.barbachowski@olsl.l ANALIZA MODELOWA WŁASNO CI STATYCZNYCH I DYNAMICZNYCH ZAWORÓW HYDRAULICZNYCH Streszczenie: Artykuł o wi cony jest roblemowi modelowania zaworów hydraulicznych. Na rzykładzie modelowania zaworu rzelewowego oisano rocedur wyznaczania jego własno ci statycznych i dynamicznych. Modelowanie rozoczyna si od wyznaczenia równa oisuj cych rzeływy i ruch elementów ruchomych w zaworze. Nast nie, na odstawie równa, tworzy si model numeryczny, n. w rodowisku MATLAB/SIMULINK. Charakterystyki statyczne otrzymuje si w wyniku analizy modelowej dla owolnych zmian nat enia rzeływu rzez zawór. W celu okre lenia własno ci dynamicznych zaworu badane s odowiedzi modelu na wymuszenie skokiem jednostkowym (n. rzeływu). Wyniki bada modelowych mog by wykorzystane w otymalizacji konstrukcji zaworów hydraulicznych. 1. Wrowadzenie Zadaniem zaworów hydraulicznych jest nastawianie zadanych warto ci wielko ci hydraulicznych (nat enia rzeływu, ci nienia lub ró nicy ci nie ) w układzie hydraulicznym lub jego cz ci. Jest to realizowane orzez odowiednie dławienie strugi rzeływaj cej rzez zawór, samoczynnie (n. w zaworach steruj cych ci nieniem) lub nastawiane rzez oeratora (n. otwarcie zaworu dławi cego). W artykule rzedstawiono rzebieg analizy modelowej, zrealizowanej dla rzykładowego zaworu maksymalnego (steruj cego wielko ci ci nienia w układzie). Postanowiono rzyj do analizy uroszczony model dwustoniowego zaworu maksymalnego tyu DB2. Na rys. 1 okazano rzekrój zaworu DB2. Uroszczenia olegały na omini ciu dyszy 1 i rzyj ciu w dyszach 9 i 11 rzeływu laminarnego. Dla tak zmodyfikowanego zaworu rzyj to warto ci wymiarów, mas ruchomych grzybków 4 i 6 (owi kszonych o 1/3 mas wsółracuj cych z nimi sr yn), sztywno ci sr yn 3 i 7 oraz ozostałe, niezb dne do wyznaczenia wsółczynników zdeterminowanych równa oisuj cych zawór, warto ci. Jako medium robocze rzyj to olej hydrauliczny o tyowych własno ciach.

Y X Rys.1. Dwustoniowy zawór maksymalny tyu DB2 [4] Fig.1. Pilot oerated ressure relief valve tye DB2 [4] 2. Model zaworu maksymalnego W ierwszym etaie modelowania rzyj to nast uj ce zało enia: arametry modelu s skuione, g sto i leko cieczy roboczej s stałe, sływ z zaworu odbywa si bez oorów. Nast nie rzygotowano model matematyczny zaworu w ostaci układu równa ruchu grzybków 4 i 6 oraz równa rzeływów. Równania ruchu grzybka stonia głównego i ilota rzyj to w ostaci: m + k + T sign + c ( G P y m y + k y + T sign y + c ( y + y) + F y y + ) + A + F S HDP = HDG P A = A (1) gdzie: m i - masa ruchoma grzybka (G stonia głównego, P ilota), i - ci nienie (bez indeksu zasilania, S na górnej stronie grzybka stonia głównego, P na ilocie), F HDi - siła reakcji hydrodynamicznej (G stonia głównego, P ilota),, y, - nai cia wst ne sr yn 7 i 3 (rys. 1).

W równaniach (1) rzyj to uroszczony model tarcia bez uwzgl dniania efektu Stribecka. W zale no ci oisuj cej reakcje hydrodynamiczne, oddziaływuj ce na grzybki zaworu, uwzgl dniono nie tylko zmian kierunku rzeływu strugi, ale równie rzysieszanie (oó nianie) cieczy w kanałach grzybków. Warto ci ci nie, P i S wyznaczano z równa rzeływów, okazanych schematycznie na rys. 2 (na rysunku nie uwidoczniono strumieni d/dt i dy/dt wynikaj cych z ruchu grzybków 4 i 6): Rys.2. Schemat dwustoniowego zaworu maksymalnego z zaznaczonymi strumieniami rzeływu Fig.2. Schematic oerated ressure relief valve of the selected fluid flows di = dt sc scp scs B V i = = = d 9 d11 sc _ i G P + d / dt d / dt dy / dt d 9 d11 (2) Rozwi zania numeryczne układów równa (1) i (2) otrzymano orzez zamodelowanie ich w rodowisku MATLAB/SIMULINK. Symulacj rzerowadzono dla nast uj cych arametrów: krok całkowania od 1 1-12 s do 1 1-6 s, metoda całkowania Dormand-Prince. Na rys. 3 okazano osta modelu komuterowego rzygotowanego w rodowisku MATLAB/SIMULINK. W ramach bada rzerowadzono symulacj dla wolnej zmiany zadanej warto ci rzeływu odawanego na zawór w celu okre lenia jego charakterystyki rzeływowej oraz niemal skokow zmian wej ciowego nat enia rzeływu od 6 dm 3 /min

do 6 dm 3 /min, realizowan ram czasow o warto ci 1 ms w celu oceny własno ci dynamicznych zaworu. Signal 1 Clock Signal Builder Gain main valve mass equation ress d_dt1 z _ dz_dt um d_dt _throttle _in dmain v _dt ressure ressure Gain7 _in main v _throttle 2 Main valve flow equation Gain2 1e-6 Gain3 out To Worksace ilot valve mass equation1 Gain4 1e-6 ress z dz_dt dy _dt1 y _ d_cail l_cail mi_oil s Gain5 1e-6 Gain6.55e-3 il-s d_dt throttle d_cail throttle flow.5 l_cail1.56e-3 d_cail l_cail _il.41 d_cail1 mi_oil throttle 2 mi_oil.5 -il dy _dt dilot v _dt1 l_cail2 _thr ilot v y _in throttle 2 flow Gain1 Dislay Rys.3. Model zaworu maksymalnego w rodowisku MATLAB/SIMULINK Fig.3. Model of ressure relief valve in MATLAB/SIMULINK environment 3. Wyniki symulacji numerycznych Podstaw do oceny zaworu maksymalnego jest rzebieg jego charakterystyki rzeływowej. Na rys. 4 rzedstawiono wyniki symulacji zrealizowanych dla owolnych zmian wej ciowego nat enia rzeływu dla dwóch nastaw ci nienia na zaworze. Otrzymane charakterystyki rzeływowe s tyowe, dominuj cy wływ na ich rzebieg maj : siły tarcia suchego na elementach ruchomych zaworu oraz sztywno sr yny 7 na rys. 1. Odowiednio modyfikuj c warto ci wymienionych arametrów, wrowadzone do modelu, mo na kształtowa o dane zmiany charakterystyk statycznych zaworu. Znacznie ciekawsze s odowiedzi zaworu na skokow zmian odawanego na rzeływu (rys. 5). Wyja nienia wymaga rzyj cie zmiany odawanego rzeływu (linia kreskowa) nie jako skoku rostok tnego, a jako rzebiegu traezoidalnego. Przyj to tak osta wymuszenia z uwagi na niemo no technicznej realizacji idealnego rzebiegu rostok tnego wielko ci rzeływu. Warto wsółczynnika rzeregulowania ci nienia rzy wzro cie nat enia rzeływu, zdefiniowano jako: κ = ma ust ust (3)

3 2 [MPa] 1 2 4 6 [dm 3 /min] Rys.4. Charakterystyki rzeływowe modelowanego zaworu Fig.4. Flow curves of the modelled valve 3 6 28 26 24 [MPa] 22 2 18 16 14 12 1 4 [dm 3 /min] 2 8 6 4 2.1.2.3.4.5.6 t [s] Rys.5. Przebiegi ci nie rzy skokowej zmianie rzeływu Fig.5. Pressure resonse at the flow ste function

gdzie: - wsółczynnik rzeregulowania ci nienia, ma - szczytowa warto ci nienia, ust - warto ci nienia w stanie ustalonym. Otrzymano odowiednio: dla niskiej nastawy ci nienia - =,232 (czas regulacji ci nienia T R =,12 s) dla wysokiej nastawy ci nienia - =,15 (czas regulacji ci nienia T R =,12 s) Ponadto zauwa ono, e dla niskiej warto ci nat enia rzeływu odowied zaworu wskazuje na to, e mo e on by stabilny nieasymtotycznie (oscylacje ci nienia o amlitudzie ~,12,18 MPa). Przy du ym rzeływie zawór zachowuje si jak obiekt stabilny asymtotycznie. 4. Podsumowanie Przedstawiony w artykule sosób modelowania oraz analizy wyników symulacji numerycznych mo na wykorzysta n. rzy rojektowaniu zaworów hydraulicznych w celu zotymalizowania ich konstrukcji z uwagi na takie cechy funkcjonalne jak: odowiedni rzebieg charakterystyki rzeływowej, czas regulacji ci nienia czy warto wsółczynnika rzeregulowania ci nienia. Literatura 1. Tomasiak E.: Na dy i sterowania hydrauliczne i neumatyczne. Gliwice: Wyd. Pol. l., 21. 2. Stryczek S.: Na d hydrostatyczny: elementy. Warszawa: WNT, 199. 3. Klarecki K.: Badania modelowe modernizowanego dwudrogowego regulatora rzeływu. Na dy i Sterowanie nr 5/29, s. 118-121 4. htt://www.onar-silesia.l/var/files/75/l/2938.df MODEL ANALYSIS OF STATIC AND DYNAMIC PROPERTIES OF HYDRAULIC VALVES Summary: This aer is focused on model analysis of hydraulic valves. An eamle of model which determine static and dynamic roerties of ressure relief valve was resented. In the first ste a mathematical model of ressure relief valve, consisted of flow equations and equations of motion of globe, was reared. In the net ste the mathematical model was transformed into numerical one in MATLAB/SIMULINK environment. Static roerties of the valve were obtained by numerical analysis for slow changes of flow rate through the valve. The analysis of dynamic roerties was based on determining the valve resonse to a ste function (e.g. flow rate). The results of model research can be used in the otimization of in the hydraulic valve design.