Результаты расчетов динамики ускоренного подъема с пороховым аккумулятором давления и воздушным аккумулятором давления, страница 4

Поскольку начальный объем вытеснителя мал, быстрый рост давления в вытеснителе при открытии в клапана пневмомагистрали, соединяющей пневмобаллон с газовой полостью вытеснителя, может  привести к сильному удару, скачку усилия гидроцилиндров и значительной вибрации ТПК и изделия. Для того, чтобы смягчить этот удар, можно уменьшить проходное сечение газовой магистрали, соединяющей пневмобаллон и газовую полость вытеснителя или поставить в ней дроссель постоянного сечения. Однако в дальнейшем, когда начнется подъем, это приведет к большим потерям на этой магистрали, замелит ход подъема и приведет к ударам при переключении ступеней. Поэтому целесообразно сделать так, чтобы проходное сечение газовой магистрали постепенно увеличивалось от нуля до максимального значения. Это позволит замедлить скорость возрастания давления в вытеснителе и смягчить начало подъема. Поскольку зависимость сечения от времени является монотонной и достаточно равномерной, то для изменения сечения целесообразно использовать пневмоклапан с гидравлическим тормозом, который по подаче команды на начало подъема будет постепенно открываться, выдавливая жидкость из тормозной камеры через малое калиброванное отверстие. Желательное значение времени открытия такого клапана составляет 3-4 с.

Другой особенностью данной схемы является более сложный закон изменения проходного сечения дросселя 6, расположенного в напорной гидравлической магистрали. При выбранных координатах опорных точек силового треугольника равновесное давление возрастает практически до начала выдвижения третьей ступени. При этом давление в пневмобаллоне уменьшается по адиабатическому закону. Очевидно, что в момент переключения со второй на третью ступень давление в пневмобаллоне должно с определенным запасом превышать равновесное давление. Следовательно, на начальной стадии разность давления в пневмобаллоне и равновесного давления будет достаточно большой и если ее не уменьшить, ТПК будет ускоряться с большим ускорением, что опасно и само по себе и из-за большой скорости подъема при переключении ступеней. Поэтому дроссель на напорной магистрали в процессе подъема должен все время изменять проходное сечение в соответствии с изменением разности давления в пневмобаллоне и равновесного давления, а также с учетом необходимости восстановления усилия гидроцилиндров при переключении ступеней.

Результаты расчетов для схемы с пневмобаллоном приведены на рис. 2.20-2.27. Расчеты показали, что для надежного подъема начальное давление в пневмобаллоне должно составлять 256 кг/см² при объеме баллона 250 литров. 

б)

а)

Рис. 2.20. Зависимости выдвижения (а) и скорости выдвижения (б) гидроцилиндров от времени.

Рис. 2.21 Зависимость угловой скорости подъема ТПК от времени.

4

4

4

3

3

2

1

4

2

Рис. 2.22 Зависимости давлений в пневмобаллоне (1), вытеснителе (2), рабочей камере гидроцилиндров (3), и равновесного давления (4) от времени.

Рис. 2.23 Зависимость расхода газа из баллона в вытеснитель от времени.

1

1

1

2

1

1

2

2

1

Рис. 2.24 Зависимости фактического (1) и равновесного (2) усилий гидроцилиндров от времени.

а)

б)

Рис. 2.25 Зависимости давлений (в вытеснителе - черная линия, рабочей камере гидроцилиндров - синяя линия, камере противодавления - красная линия и равновесного давления - зеленая линия) – а; массовых расходов жидкости в напорной (верхняя линия) и сливной (нижняя линия) магистралях - б от времени.

Рис. 2.26 Зависимости ускорений нижней (черная линия), центральной (синяя линия) и верхней (зеленая линия) точек изделия от времени.

д)

г)

в)

б)

а)

Рис. 2.27 Зависимости давлений (в вытеснителе - черная линия, рабочей камере гидроцилиндров - синяя линия, камере противодавления - красная линия и равновесного давления - зеленая линия) (а); площади проходного сечения дросселя в магистрали слива из камеры противодавления (б); массовых расходов жидкости в напорной (верхняя линия) и сливной (нижняя линия) магистралях (в); фактического (черная линия) и равновесного (синяя линия) усилий гидроцилиндров (г) и угловой скорости ТПК (д) от угла подъема ТПК.

В отличие от схемы с зарядом твердого топлива, давление в вытеснителе нарастает равномерно и быстро и практически сразу ТПК начинает подниматься. При выбранной скорости открытия клапана в пневмомагистрали, соединяющей пневмобаллон с газовой полостью вытеснителя, открытие клапана вызывает значительную вибрацию системы, однако амплитуды виброускорений (см. рис. 2.26) при этом не превышают соответствующие значения при переключении ступеней.