Введение к работе
Актуальность.
Современные гидравлические системы летательных аппаратов - это сложнейшие функциональные системы, обеспечивающие выполнение многочисленных и ответственнейших задач на этапах взлёта, посадки и полёта летательного аппарата.
Нормативные документы устанавливают жёсткие требования к чистоте рабочих жидкостей в гидравлических системах.
С одной стороны, обеспечение высокого уровня чистоты рабочих жидкостей -это залог обеспечения необходимого уровня надёжности и ресурса гидравлических систем в эксплуатации.
С другой стороны, обеспечение чистоты рабочих жидкостей - это трудоёмкие, длительные и весьма затратные технологии, сопровождающие весь цикл производства агрегатов гидросистем, начиная с производства отдельных деталей, узлов и заканчивая отработкой полностью собранных сложнейших агрегатов.
Эти факторы определяют постоянный поиск новых технологий очистки: газожидкостных, ультразвуковых, вибрационных и гидродинамических. Работы многочисленных исследователей 70-х ... 80-х годов, среди которых следует выделить Чиркова СВ., Никитина Г.А., Данилова В.М., Свиридова А.Н., Тимиркеева Р.Г., позволили выделить в качестве наиболее перспективных гидродинамические методы очистки, основанные на использовании неустановившегося (пульсирующего) течения рабочей жидкости.
Однако, результаты исследований указанных авторов не нашли широкого применения в промышленности. Объясняется это недостаточностью исследования вопросов гидродинамики течения жидкости в очищаемых агрегатах и технологических стендах, стабильности и управляемости параметров колебаний и оценки эффективности процессов очистки.
Таким образом, проблема разработки новых более эффективных гидродинамических технологий очистки внутренних поверхностей агрегатов на основе использования неустановившегося (пульсирующего) течения жидкости является актуальной.
Целью работы является создание эффективных технологических процессов очистки внутренних поверхностей агрегатов авиационных гидравлических систем с использованием пульсирующих потоков жидкости.
Задачи исследования.
На основе анализа гидродинамики течения жидкости определить структурный состав технологических стендов для очистки агрегатов.
Создать математические модели процессов очистки различных агрегатов, определить требования и параметры отдельных узлов стендовых систем.
Определить области применения, режимные и технологические ограничения гидродинамической очистки агрегатов.
Сформулировать математические и технологические критерии оценки эффективности процессов очистки различных агрегатов для научно-исследовательских и промышленных условий применения.
Провести опытно-промышленную проверку выполненных разработок в условиях действующего производства на предприятиях отрасли.
Методы исследований. Общий методический подход к решению проблемы базируется на теоретическом описании гидродинамических процессов в трубопроводах и агрегатах, математическом имитационном моделировании в среде MATLAB-
Simulink, физическом натурном эксперименте в лабораторных и производственных условиях.
Достоверность разработанных моделей и полученных результатов подтверждена проведёнными физическими экспериментами автора и сравнением с экспериментальными данными других исследователей.
Объектом исследований является различные типы гидроагрегатов, в том числе непроточные, проточные агрегаты и гидроцилиндры с различными геометрическими параметрами, используемые в авиастроении.
Предметом исследований является технологический процесс и стендовое оборудование для очистки внутренних поверхностей гидроагрегатов на математических моделях и в производственных условиях.
Научная новизна:
Впервые разработаны математические модели процессов очистки непроточных и проточных агрегатов, учитывающие способы возбуждения колебаний, динамические характеристики объекта очистки и элементов стендовых систем.
Разработана методика оценки выноса частиц загрязнений из полости агрегата как необходимого условия процесса очистки.
Разработана методика расчёта параметров стендовых систем для обеспечения максимального расхода жидкости на входе в агрегат и максимальной эффективности отрыва частиц загрязнений.
Сформулированы математические критерии количественной оценки эффективности очистки агрегатов с учётом режимных параметров процессов, а также геометрии и конструкции агрегатов.
Практическая ценность.
Разработанные модели технологических процессов очистки позволяют:
оперативно создавать новое технологическое оборудование для очистки агрегатов;
снижать затраты времени и средств на проектирование производственных стендов;
повысить эффективность процесса очистки и объективность контроля качества процессов очистки.
Разработанные технологические процессы очистки и стендовое оборудование позволяют увеличить количество выносимых из системы частиц в 1,5 ... 2 раза при сокращении времени очистки в 2 ... 3 раза.
На защиту выносятся следующие основные положения:
математические модели процессов очистки непроточных и проточных гидроагрегатов, учитывающие способы возбуждения колебаний, динамические характеристики объекта очистки и магистралей стендовых систем;
методика оценки выноса частиц загрязнений из полости агрегата как необходимое условие процессов очистки;
методика расчёта параметров стендовых систем для обеспечения максимального расхода жидкости на входе в агрегат и максимальной эффективности отрыва частиц загрязнений;
математические критерии количественной оценки эффективности очистки с учётом отличий режимных параметров процесса, а также геометрии и конструкции агрегатов, применимые в научно-исследовательских и промышленных условиях;
- результаты экспериментальных исследований по оценке эффективности
разработок в условиях действующего производства, показавшие увеличе
ние числа выносимых при очистке частиц в 1,5 ... 2,0 раза при сокращении
времени очистки в 2... 3 раза.
Реализация работы на практике. Результаты проведённых исследований использованы при доработке стенда 72.612.076-03000 для гидродинамической очистки гидроцилиндров на ЗАО «Авиастар - СП» (г. Ульяновск) и разработке стенда пульсирующей очистки агрегатов шасси СПД-07.00.000 на ОАО «Авиакор - авиационный завод» (г. Самара).
Основные результаты выполненных исследований вошли разделами, касающимися гидродинамической очистки гидроагрегатов и гидроцилиндров, в следующие нормативно-технические материалы:
РТМ 1727 -89 «Системы гидравлические летательных аппаратов. Методы обеспечения чистоты рабочих жидкостей при гидродинамической промывке», введенный в действие с 1 января 1990 года.
ГОСТ 31303-2006 «Чистота промышленная. Метод очистки гидродинамический газовых и жидкостных механизмов от загрязнителей», введенный в действие с 1 марта 2008 года.
Апробация результатов исследований. Основные результаты докладывались и обсуждались на 11 конференциях, отраслевых семинарах и совещаниях, в том числе:
Научно-техническая конференция молодых ученых и специалистов КуАИ (г. Куйбышев, КуАИ, 1986 г.).
Отраслевая школа-семинар «Обмен передовым опытом в области монтажа, контроля и испытаний бортовых систем летательных аппаратов (монтажно-сборочные работы)» (г. Ташкент, НИАТ, 1987 г.).
Отраслевое совещание «Технология и оборудование для промывки и испытания гидрогазовых систем и их элементов» (г. Иркутск, НИАТ, 1988 г.).
Всесоюзная научно - техническая конференция «Проблемы динамики пневмо-гидравлических и топливных систем летательных аппаратов» (г. Куйбышев, 1990 г.).
Всероссийская научно-практическая конференция «Гидропривод: Проблемы использования конверсионных разработок в машиностроении» (г. Самара, 1994 г.).
Международные и Всероссийская научно-практическая конференции «Проблемы и перспективы развития двигателестроения» (г. Самара, СГАУ, 1997, 2009,2011 г.).
Всероссийская научно - техническая конференция «Самолетостроение России: проблемы и перспективы» (г. Самара, 2000 г.).
Научно-практическая интернет конференция "Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании" 20-27 декабря 2011 г. (сайт ).
Публикации. По теме диссертации опубликовано 26 работ, в том числе 6 статей в периодических и научно-технических изданиях, рекомендуемых ВАК РФ, 4 статьи в сборниках Международных и Всероссийских конференций.
Структура и объём работы. Работа изложена на 199 страницах, содержит 14 таблиц и 91 рисунок, состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения.
