Амплитудно частотная характеристика амортизаторов (5 видео)

Исследование динамических процессов в газо-гидравлическом амортизаторе

На рисунке 1 представлена принципиальная схема многокамерного газо-гидравлического амортизатора, который является составной частью стойки шасси летального аппарата (ЛА). Данный агрегат применяется для обеспечения плавности хода при движении ЛА по аэродрому, а также гашения колебаний и ударов при посадке. Основными элементами газо-гидравлического амортизатора являются корпус 1 и поршень 3, совершающий возвратно-поступательного движения внутри последнего. Поршневая А и штоковая B полости амортизатора сообщаются посредством группы отверстий 7, выполненных в поршне 3. В составе конструкции штока поршня 3 имеются газовые полости, отделенные от гидравлических с помощью разделительных поршней 8 и 9. Сообщение гидравлических полостей С и D с поршневой полостью А осуществляется через отверстия 5 и подпружиненного клапана 4 соответственно.

Принцип работы газо-гидравлического амортизатора заключается в следующем. При отсутствии силы, действующей на шток поршня 3 разделительные поршни 8 и 9 поджаты к упорам давлением со стороны предварительно заряженных газовых полостей H и K. При действии силы F поршень 3 начинает перемещаться, возрастает давление в полости А, из которой жидкость поступает в полости С и D. При достижении давления жидкости в полостях С и D давлений зарядки газовых полостей H и K происходит перемещение разделительных поршней 8 и 9. Таким образом, диссипации энергии внешнего возмущения происходит как за счет потерь при дросселировании жидкости в отверстиях поршня 3, так и за счет сжатия газовых полостей.

Рисунок 1. Принципиальная схема газо-гидравлического амортизатора 1 — корпус амортизатора; 2, 5, 7 — отверстия в поршне; 3 — основной поршень; 4 — клапан; 6 — пружина; 8, 9 — разделительный поршень А — поршневая полость; B — штоковая полость; С — гидравлическая полость высокого давления; D — гидравлическая полость низкого давления; H — газовая полость высокого давления; K — газовая полость низкого давления L1 — максимальный ход основного поршня; L2 — максимальный ход разделительного поршня в камере высокого давления; L3 — максимальный ход разделительного поршня в камере низкого давления; F — сила, действующая на шток гидроцилиндра

Для лучшего понимания взаимосвязи между параметрами компонентов газо-гидравлического амортизатора на рисунке 2 представлена его функциональная схема:

Рисунок 2. Функциональная схема взаимосвязи параметров газо-гидравлического амортизатора

При разработке имитационной модели приняты следующие допущения:

Видео:Что такое АЧХ(Амплитудно Частотная Характеристика)Скачать

теплообмен с окружающей средой отсутствует;

параметры газа внутри полостей являются сосредоточенными;

процесс дросселирования адиабатический, потери энергии учитываются при помощи коэффициента расхода;

силы сухого трения подвижных элементов пренебрежимо малы по сравнению с силами давления жидкости и газа.

Внешний вид математической модели, разработанной в программе SimInTech, представлен на рисунке 3. Представленная модель составлена на базе стандартных элементов библиотек «Гидро- и пневмосистемы» и «Механика».

Рисунок 3. Внешний вид имитационной модели газо-гидравлического амортизатора в программе SimInTech 1 — блок задания силы; 2 — основной поршень; 3 — поршневая полость; 4 — штоковая полость; 5 — отверстия в поршне, соединяющие поршневую и штоковую полости; 6 — разделительный поршень в камере высокого давления; 7 — газовая полость высокого давления; 8 — разделительный поршень в камере низкого давления; 9 — газовая полость низкого давления; 10 — гидравлическая полость низкого давления; 11 — отверстия в поршне, соединяющие гидравлические полости высокого и низкого давления; 12 — гидравлическая полость высокого давления; 13 — отверстия в поршне, соединяющие поршневую полость в гидравлической полостью высокого давления; 14 — клапанный узел

Для верификации результатов составлена аналогичная по структуре модель в программе SimulationX (рисунок 4).

Рисунок 4. Внешний вид имитационной модели в программе SimulationX

Видео:амортизатор реставрация перекачка переделкаСкачать

В таблице 1 представлены исходные данные для выполнения расчета на основе разработанных моделей.

Таблица 1. Исходные данные для расчета.

Наименование параметра

Обозначение

Основной поршень

Разделительный поршень в камере высокого давления

Разделительный поршень в камере низкого давления

Полости, начальный объем

Видео:Понятия: амплитудно-частотная, фазо-частотная характеристики - часть 10Скачать

Давление предварительной зарядки газовых полостей

Процесс изменения давления в газовых полостях

Начальная температура газа в полостях H и K

Отверстия в поршне (поз. 2 рис. 1)

Отверстия в поршне (поз. 5 рис. 1)

Отверстия в поршне (поз. 7 рис. 1)

коэффициент вязкого демпфирования

площадь проходного сечения

Видео:АЧХ - амплитудно частотная характеристикаСкачать

На рисунке 5 представлена характеристика клапана 4, показывающая зависимость площади проходного сечения при его открытии.

Рисунок 5. Площадь проходного сечения клапана при его открытии

Для параметризации модели ииспользуется скрипт, прописываемый в главном окне программы. Фрагмент данного скрипта представлен на рисунке 6.

Рисунок 6. Фрагмент скрипта задания исходных данных модели

В качестве сравнительной характеристики амортизатора рассматривается его статическая силовая диаграмма, показывающая зависимость перемещения поршня от прикладываемого усилия. На рисунке 7 представлена статическая характеристика амортизатора, полученная при нагружении штока внешней силой от 0 до 200 кН за время 100 с. Характер изменения силы во времени — линейный.

Рисунок 7. Зависимость перемещения поршня амортизатора от прикладываемого усилия

Анализируя полученные результаты, можно выделить три области:

I — область малых перемещений штока (от 0 до 0.5-1 мм в диапазоне изменения нагрузки от 0 до 30 кН), характеризуемых ростом давления в гидравлических полостях амортизатора до величины зарядки газовой полости низкого давления (полость K). При давлении в поршневой полости 2.4 МПа на 11 секунде происходит открытие предохранительного клапана и продолжается до момента достижения им упоров (рисунок 6).

Видео:Амплитудно-частотная и фазо-частотная характеристики(АЧХ и ФЧХ) последовательной RLC цепи. ЗадачаСкачать

II и III — области сжатия газовых полостей низкого и высокого давления. При давлении в поршневой полости 3.5 МПа на 15 секунде начинается движение разделительного поршня в камере низкого давления — происходит сжатие газа в полости низкого давления. При давлении в поршневой полости 13 МПа на 57 секунде начинается движение разделительного поршня высокого давления — происходит сжатие газа в полости высокого давления (рисунок 8).

В процессе движение поршня 3 в полостях H и K происходит адиабатное сжатие, в результате которого газ нагревается (рисунок 8).

Рисунок 8. Диаграмма изменения параметров амортизатора при его нагружении 1 — перемещение клапана 4; 2 — перемещение разделительного поршня 9 камеры низкого давления; 3 — перемещение разделительного поршня 8 камеры высокого давления Рисунок 9. Изменение температура газа в полостях амортизатора при его нагружении

Динамические процессы, протекающие в амортизаторе при его резком нагружении, идентичны процессам в гидравлических системах с установленными пневмогидравлическими аккумуляторами. На рисунке 10 представлены переходные процессы в амортизаторе, полученные при ступенчатом приложении внешней нагрузки 100 кН в момент времени 1 с. Давление в жидкостной части (в рассматриваемом случае в полости D) возрастает и примерно за 1 мс достигает значения давления зарядки полости K. Весь переходный процесс длится около 5 мс (имеет место колебательный переходный процесс за счет упругих свойств жидкости и газа и наличия массы разделительного поршня), затем давление жидкости плавно по мере сжатия газовой полости K достигает максимального значения, обусловленного прикладываемой нагрузкой.

Рисунок 10. Переходные процессы перемещения основного поршня и изменения давления в полости D при ступенчатом нагружении амортизатора

Для самостоятельного изучения модель амортизатора можно взять здесь.

Видео с тестированием данной модели, на разные нагрузки, показано как входные параметры влияют на процесс рассчета (замедление скорости вычислений):