Расчет динамики газового привода

Балтийский государственный технический университет «Военмех» им. Д.Ф. Устинова

Отчет по домашнему заданию

Расчет динамики газового привода

Вариант 6

Выполнил: Подколзин А.С.

 Группа А483

                                                                                          Проверил: Синильщиков В.Б.

г. Санкт – Петербург

2012 г

Задание:

Рассчитать динамику разгона объекта массой M=150 кг с использованием пневматического привода. Параметры воздуха в объеме 0 считать постоянными: давление p₀=200×10⁵ Па, T₀=293 К.   Начальный объем полости 1 V₁₀=3×10^-4 м³. Площади отверстий, соединяющих камеры: F₀₂=1 см², F₀₁=0,6 см², F_2v=0,4 см² Начальное давление и те6мпература воздуха в камерах 1 и 2 равны атмосферным. Движение груза начинается после того, как суммарная сила давления превысит силу тяжести. x₁=0,4 м, h_п=0,04 м, h₁₂=0,02 м,  h₂=0,9 м, D=0,05 м, d=0,01 м. Расчет заканчивается после того, как перемещение поршня x_п превысит 0,95h₂. Трением пренебречь.

                                                                                           Рис.1 Схема установки

Текст программы:

Program catapult;

const M=150;p0=20000000;T0=293;V10=0.0003;g=9.81; Rg=287;mu=0.8;kg=1.4;dtwr=2.0e-4;

      F01=0.00006;F02=0.0001;F2n=0.00004; cvg=Rg/(kg-1);cpg=kg*cvg;fi01=1;fi02=1;fi2n=1;

      T10=293 ;p10=103300;T20=293;p20=103300; pn=p10;

      x1=0.4;h2=0.9;hp=0.04;h12=0.02{?};Dp=0.05;dsh=0.01;xk=0.95*h2 ; b=F02/h12;

var

    FDp,Fdsh,dt:real;   m1,E1,V1,p1,ro1,T1,G01,Tt01,V2,V20,ro0,m2,ron,E2,p2,ro2,G02,G001,F001,F002,T2,G2n,Tt2v,Tt02,Tt2n,Apor,Upor,Xpor,tau:real;

    f:text;    it,nwr:integer;    start,otdelenie:boolean;

  procedure istechenie(p1,p2,ro1,ro2,F12,fi12,mu12:real;var G12,Tt12:real);

  var T1,rot12,pkr,p12,u12,ro12:real;

  begin

   if p1>p2 then

   begin

      T1:=p1/(ro1*Rg);

      Tt12:=T1*fi12+T0*(1-fi12);

      rot12:=p1/(Rg*Tt12);

       pkr:=power(2/(kg+1),kg/(kg-1))*p1;

      if p2<pkr then p12:=pkr else p12:=p2;

      u12:=sqrt(2*kg/(kg-1)*p1/rot12*(1-power(p12/p1,(kg-1)/kg)));

      ro12:=rot12*power(p12/p1,1/kg);

      G12:=ro12*u12*F12*mu12

   end   else if p1<p2 then   begin      istechenie(p2,p1,ro2,ro1,F12,fi12,mu12,G12,Tt12); G12:=-G12

   end   else   begin       G12:=0; Tt12:=T0    end end;

Begin

 F002:=F02;F001:=0;  FDp:=(pi*sqr(Dp))/4; Fdsh:=(pi*sqr(dsh))/4;

  V20:=h2*(FDp-Fdsh);   ro0:=p0/(Rg*T0);

  T1:=T10; p1:=p10; ro1:=p1/(Rg*T1);

  V1:=V10; m1:=ro1*V1; E1:=m1*cvg*T1;

  T2:=T0; p2:=p10; ro2:=p2/(Rg*T2);

  V2:=V20; m2:=ro2*V2; E2:=m2*cvg*T2;ron:=pn/(Rg*T0);

    Xpor:=0; Upor:=0;

    tau:=0; it:=0;

    assign(f,'rez3331.txt'); rewrite(f);

     dt:=0.4e-5; nwr:=round(dtwr/dt); start:=false;

   repeat

        T1:=E1/(m1*cvg); ro1:=m1/V1; p1:=ro1*Rg*T1;

        T2:=E2/(m2*cvg); ro2:=m2/V2; p2:=ro2*Rg*T2 ;

        if Xpor+hp<=x1 then

          begin

           istechenie(p0,p1,ro0,ro1,F01,fi01,mu,G01,Tt01);

           istechenie(p0,p2,ro0,ro2,F02,fi02,mu,G02,Tt02);

           istechenie(p2,pn,ro2,ron,F2n,fi2n,mu,G2n,Tt2n);

           g001:=0;

          end

          else if {((Xpor+hp)>x1)and }((Xpor+hp)<=(x1+h12)) then

           begin

            F002:=F02-b*(Xpor+hp-x1);

            istechenie(p0,p1,ro0,ro1,F01,fi01,mu,G01,Tt01);

            istechenie(p0,p2,ro0,ro2,F002,fi02,mu,G02,Tt02);

            istechenie(p2,pn,ro2,ron,F2n,fi2n,mu,G2n,Tt2n);

           end

          else if{((Xpor+hp)<=(x1+h12) )and}(Xpor<x1) then

           begin

            istechenie(p0,p1,ro0,ro1,F01,fi01,mu,G01,Tt01);

            istechenie(p2,pn,ro2,ron,F2n,fi2n,mu,G2n,Tt2n);

            G02:=0;Tt02:=T0;

           end

           else if {(Xpor>=x1)and }(Xpor<=(x1+h12)) then

           begin

            F001:=b*(Xpor-x1);

            istechenie(p0,p1,ro0,ro1,F01,fi01,mu,G01,Tt01);

            istechenie(p0,p1,ro0,ro1,F001,fi02,mu,G001,Tt02);

            istechenie(p2,pn,ro2,ron,F2n,fi2n,mu,G2n,Tt2n);

            G02:=0;

           end else

           {if Xpor>(x1+h12) then  }

          begin

            istechenie(p0,p1,ro0,ro1,F01,fi01,mu,G01,Tt01);

            istechenie(p0,p1,ro0,ro1,F02,fi02,mu,G001,Tt02);

            istechenie(p2,pn,ro2,ron,F2n,fi2n,mu,G2n,Tt2n);

            G02:=0;

          end;

          if(not start) then

          begin

           Apor:=0;

           start:=p1*FDp-p2*(FDp-Fdsh)>M*g;

           if start then writeln(f,'Старт');

            if start then writeln('Старт');

          end;

          if (it mod nwr)=0 then

            begin

             if (it mod (20*nwr))=0 then

             writeln(f,'  t,c    G01,кг/c   G02,кг/c   G2n,кг/с    p1,ата     T1,K    p2,ата    T2,K

             aоб,м/с2   uоб,м/c    xoб,м     G001,кг/c  F001,см^2  F002,см^2');

             writeln(f,tau:6:4,'  ',G01:7:4,'    ',G02:7:4,'      ',G2n:7:4,'    ',p1/1.0e5:6:2,'     ',round(T1):4,

            '       ',p2/1.0e5:6:2,'     ',round(T2):4,'    ',Apor:8:3,'     ',Upor:7:4,'      ',Xpor:8:7,'   ',G001:6:4,'   ',10000*F001:8:6,'    ',10000*F002:8:6);

            end;

             m1:=m1+(G01+G001)*dt;

          E1:=E1+(G01*cpg*Tt01+G001*cpg*Tt02-p1*Upor*FDp)*dt;

          V1:=V10+FDp*Xpor;V2:=V20-Xpor*(FDp-Fdsh);

          m2:=m2+(G02-G2n)*dt;

          E2:=E2+(G02*cpg*Tt02-G2n*cpg*T2+p2*Upor*(FDp-Fdsh))*dt;

          if start then

              begin

               Apor:=(p1*FDp-p2*(FDp-Fdsh)-M*g)/M;

                Xpor:=Xpor+Upor*dt; Upor:=Upor+Apor*dt;

              end;

              it:=it+1; tau:=it*dt ;

  until (start and (Xpor>xk)) or (tau>3);

  writeln(f,tau:6:4,'  ',G01:7:4,'    ',G02:7:4,'      ',G2n:7:4,'    ',p1/1.0e5:6:2,'     ',round(T1):4,

  '       ',p2/1.0e5:6:2,'     ',round(T2):4,'    ',Apor:8:3,'     ',Upor:7:4,'      ',Xpor:8:7,'   ',G001:6:4,'   ',10000*F001:8:6,'    ',10000*F002:8:6);

  if not start then writeln('запуск не удался');

  close(f)

end.

Рис.2 Зависимость расходов от перемещения поршня

Рис.3 Зависимость давлений от перемещения поршня

Рис.4 Зависимость площади отверстия F02 (F01) от перемещения поршня

Рис.5 Зависимость ускорения поршня от времени

Рис.6 Зависимость скорости поршня от времени