Введение к работе
Актуальность работы. Широкое распространение гидравлического привода в угольной промышленности определяет необходимость повышения технического уровня и сокращение сроков проек-тигювания новых гидросистем и гидроэлементов. Среди слагаемых технического уровня любого элемента гидросистемы выделяется требование снижения потерь давления при течении рабочей жидкости через элемент. Рациональные потери давления в значительной мере определяют как эффективность работы самого элемента, так и всей гидросистемы в целом.
Основной фактор потерь давления это местные сопротивления проточной части гидравлического элемента. В настоящее время на стадии проектирования, потери давления определяются приблизительно, что требует большою объема экспериментально-доводочных работ. Затраты времени и средств на проведение испытаний значительно превышают затраты на проектирование. Наблюдается устойчивая тенденция удорожания этапа испытаний.
Наличие большого числа нет.іповьк местных сопротивлений и нелинейность интерференции местных сопротивлений не позволяет применять аналитические методы определения общего коэффициента сопротивления проточной части. Работы в области аналитических исследований местных сопротивлений в элементах гидросистем сдерживаются недостаточным использованием современных методов расчета, основанных на численном решении такого класса вадач, подразумевающих использование ЭВМ.
Задача определения местных сопротивлений в элементах гидросистем для переходных и гидродинамических процессов еще более усложняется. Подобные явления имеют место в роторных аппаратах с модуляцией потока, которые используются в гидросистеме механизированной крепи как диспергаторы для преднамеренного диспергирования компонентов рабочей жидкости, что позволяет качественно приготавливать и регенерировать рабочую жидкость. Течение рабочей жидкости через диспергатор сопровождается многофакторным воздействием на обрабатываемую среду, обусловленным модуляцией проточной части диспергатора. В процессе модулирования происходит периодическое, высокочастотное перекрывание отверстий модулятора, и, как следствие, изменение формы проточной части. Экспериментальные исследования течения рабочей жидкости в диспергаторе сопряжены с привлечением, помимо
аппаратуры гидравлического стенда, высокочувствительных и сложных измерительных приборов. Поэтому исследование нестационарных местных сопротивлении модулятора диспергатора имеет большую практическую значимость.
Таким образом, исследование и определение местных сопро-'тивлений в элементах гидросистем горных машин на стадии проектирования, которое позволит переместить часть работ по определению рабочих характеристик компонентов гидросистем из области экспериментальных в область аналитических исследований, является актуальной научной задачей.
Цель работы. Разработка математической модели местного сопротивления канала гидравлического элемента для исследования и определения местных сопротивлений в элементах гидросистем горных машин на этапе проектирования, обеспечивающей снижение затрат на экспериментально-доводочные работы-и повышение обоснованности технических решений.
Идея работы. Рациональное снижение потерь давления в элементах гидросистем горных машин достигается путем многовариантного проектирования, основанного на численном моделировании течения рабочей жидкости в широком диапазоне конструктивных параметров проточной части.
Научные положения, разработанные лично соискателем, и новизна:
математическая модель местных сопротивлений канала гидравлического элемента, новизна которой заключается в определении местных сопротивлений для псевдотвердого канала;
метод формализованного описания геометрии канала гидравлического элемента, новизна которого заключается в формировании проточной части элемента гидросистемы при помощи параметрического цилиндрического примитива;
математическая модель местного сопротивления модулятора диспергатора, новизна которой заключается в учете интерференции местных сопротивлений модулятора;
основные закономерности процесса течения жидкости в моду-ля-гэре диспергатора в зависимости от частоты вращения ротора, давления на входе, расхода, ширины и длины отверстий модулятора.
Обоснованность и достоверность научных положений обеспечивается корректным использованием математического аппарата, обоснованностью принятых допущений, проверкой адекватности математической модели тестовыми задачами, представительным объемом экспериментальных исследований, удовлетворительной сходимостью результатов аналитических и экспериментальных исследований. Ошибка моделирования стационарных процессов не превысила 10%, динамических процессов - Z5X.
Значение работы.
Научное значение работы состоит в разработке метода определения местных сопротивлений в элементах гидросистем горных малин при совместном использовании аналитических и численных методов и совершенствование расчета параметров диспергатора.
Практическое значение работы заключается в разработке:
методики определения местных сопротивлений элементов гидросистем горных машин;
методики определения местных сопротивлений модулятора диспергатора для докавитационных режимов.
Реализация работы.
Методика определения местных сопротивлений элементов гидросистем горных машин принята в АО "Крангормаш". Экономический эффект от использования методики определения местных сопротивлений в элементах гидросистем горных маыин составляет 4550 рублей (в ценах 1991г.) за счет снижения затрат на экспериментально-доводочные работы;
методика определения местных сопротивлений модулятора диспергатора для докавитационных режимов принята в ТОО "Гидро-технология".
Апробация работы.
Результаты диссертационной работы докладывались на 3-й Международной конференции казахстанских молодых ученых (Москва, 1993).
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 7 научных работ.
Объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, изложенных на 180 страницах машинописного текста, содержит 21 рисунков. 2 таблицы, список использованной литературы из 84 наименований и приложение.