WWW.MASH.DOBROTA.BIZ
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - онлайн публикации
 


«КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ПОГРУЖНОГО ПНЕВМОУДАРНИКА П-110 Аннотация. Указаны существующие основные подходы к моделированию рабочих процессов пневматических и ...»

УДК 622.001.5

А.А. Хруцкий, В.С. Ощепков

КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ПОГРУЖНОГО

ПНЕВМОУДАРНИКА П-110

Аннотация. Указаны существующие основные подходы к моделированию рабочих процессов пневматических и гидравлических машин. Приведены методика и результаты пространственного компьютерного моделирования рабочих процессов погружного пневмоударника на основе метода конечных объемов. Разработана специализированная методика компьютерного моделирования рабочих процессов погружного пневмоударника, позволяющая исключает режим неустановившейся работы и дает возможность определять параметры пневматической машины, работающей номинальном режиме. Поставленная задача разделена на две подзадачи: определение скорости отскока поршня после удара с помощью модели ударного взаимодействия в SolidWorks Motion и определение изменения давления сжатого воздуха в камерах рабочего и холостого хода с помощью газодинамической модели в FlowVision. При этом рассмотрен один цикл хода поршня, который начинается с момента удара поршня-ударника по коронке. В результате моделирования по разработанной методике после трех циклов приближения получены зависимости изменение давлений в камерах погружного пневмоударника и скорости перемещение поршня во времени. Подтверждена адекватность результатов компьютерного моделирования сравнением с результатами известных исследований .

Ключевые слова: компьютерное моделирование, численные методы, пневматическая машина, погружной пневмоударник, междисциплинарная модель, метод конечных объемов, задачи газодинамики с подвижным телом, предударная скорость .

DOI: 10.25018/0236-1493-2018-7-0-131-138 Проблема и ее связь с научными Проектирование бурового оборудои практическими задачами вания с использованием компьютерОдним из основных технологических ного моделирования дает возможность процессов горнорудного производства сократить сроки, удешевить проведение являются буровые работы. Причем в проектно-конструкторских работ, сущеобъеме этих работ преобладает бурение ственно упростить процесс исследоваскважин, которое в подземных услови- ния динамических рабочих процессов ях выполняется буровыми станками с пневмоударника, и получить данные, погружными пневмоударниками типа приближенные к реальным .

П-110. Исследование и модификация Анализ исследований этих бурильных машин является дорогои публикаций стоящим и длительным мероприятием, На сегодняшний день существует два так как требует изготовления громоздосновных подхода к моделированию раких стендов, натурных образцов

–  –  –

Рис. 4. Зависимость давлений в камерах рабочего и холостого хода погружного пневмоударника П-105С [6]: 1 — экспериментальное давление в камере рабочего хода [6]; 2 — экспериментальное давление в камере холостого хода [6]; 3 — расчетное давление в камере рабочего хода; 4 — расчетное давление в камере холостого хода Fig. 4. Dependence of pressure in the idle and the stroke chambers of DTH-hummer P-110 [6]: 1 — experimental pressure in the stroke chamber [6]; 2 — experimental pressure in the idle chamber [6]; 3 — calculated pressure in the stroke chamber; 4 — calculated pressure in the idle chamber нения давлений совпадают, то есть мож- чих процессов погружного пневмоударно говорить о том, что результаты моде- ника, включающее в себя газодинамилирования достаточно адекватны. ческую модель в FlowVision и модель Согласно приведенному графику ча- ударного взаимодействия в SolidWorks стота ударов составила 1234 уд/мин. Motion. Подтверждена адекватность реСледует отметить, что в камерах пнев- зультатов компьютерного моделировамоударника наблюдается высокое оста- ния сравнением с результатами известточное давление: в камере рабочего ных исследований .





хода — порядка 25%, в камере холостого 3. Поставленная задача разделена хода — около 10%. Это снижает эффек- на две подзадачи: определение скоротивность работы пневмоударника вслед- сти отскока поршня после удара и опрествие снижения усилий действующих деление изменения давления сжатого на поршень из-за разностей давлений воздуха в камерах рабочего и холостого в камерах. Поскольку выхлоп из камер хода. При этом рассматривается один неудовлетворителен, необходимо расши- цикл хода поршня, который начинается рить выхлопные каналы из обеих камер, с момента удара поршня-ударника по а также снизить местные гидравличе- коронке, что дает возможность опредеские сопротивления в них. лять параметры машины, работающей Сделанный вывод полностью под- сразу в номинальном режиме .

тверждается результатами работы [6]. 4. Установлено, что выхлоп из камер недостаточен, поэтому необходимо расВыводы и направления ширить выхлопные каналы из обеих кадальнейших исследований мер, а также снизить местные гидравлиУстановлена возможность исполь- ческие сопротивления в них .

зования пространственного компьютер- 5. В дальнейшем планируется решеного моделирования на основе метода ние подобной задачи с помощью компоконечных объемов при проектировании нентно-ориентированной компьютерной пневмоударного бурового оборудования. модели на основе графов и сравнение

2. Разработана методика и проведе- полученных результатов моделирования но компьютерное моделирование рабо- двух разных подходов .

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Александров Е. В., Соколинский В. Б. Прикладная теория и расчеты ударных систем .

Монография. — М.: Наука, 1969. — 201 с .

2. Галлагер Р. Метод конечных элементов. Основы: Пер. с англ. — М.: Мир, 1984. — 428 с .

3. Документация FlowVision. [Электронный ресурс] URL: https://flowvision.ru/ index.php/ public- downloads/category/8-dokumentatsiya-flowvision .

4. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация: Пер. с англ. — М.: Мир, 1986. — 309 c .

5. Колесов Ю. Б. Объектно-ориентированное моделирование сложных динамических систем. — СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2004. — 240 с .

6. Липин А. А. Улучшение технико-эксплуатационных показателей пневмоударников П-105 (П-125) / Повышение эффективности пневмоударных буровых машин. — Новосибирск: ИГД СО АН СССР, 1987. — С. 10—18;

7. Марчук Г. И., Агошков В. И. Введение в проекционно-сеточные методы. — М.: Наука, 1981. — 210 с .

8. Никитин К. Д. Нелинейный метод конечных объемов для задач многофазной фильтрации // Математическое моделирование. — 2010. — Т. 22. — № 11. — С. 131—147;

9. Соколинский В. Б. Машины ударного разрушения. — М.: Машиносторение, 1982. — 185 с .

10. Хруцкий А. А., Ощепков В. С. Компьютерное моделирование рабочего цикла пневматического вибратора безударного действия / Международная научно-техническая интернетконференция «Современные вибрационные технологии, машины, оборудование и динамические процессы в них», Винница, 28—30 ноября 2016 г., URL: http://vibrokonf.vntu.edu.ua/ Articles%202016/KR_GR.pdf

11. Шахторин И. О., Тимонин В. В. Доводка машин ударного действия при помощи современного программного обеспечения / Материалы всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Современные проблемы в горном деле и методы моделирования горно-геологических условий при разработке месторождений полезных ископаемых», 17—19 ноября 2015 г. Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева. URL: http://science.kuzstu.ru/wp-content/Events/Conference/Other/ 2015/ gd/gd2015/pages/Articles/1/Shaxtorin.pdf .

12. Anderson W. K., Thomas J. L., van Leer B. Comparison of Finite Volume Flux Vector Splittings for the Euler Equations // AIAA J. — 1986. — Vol. 24, No9. — Pp. 1453—1460

13. Liu G. R., Liu M. B. Smoothed Particle Hydrodynamics. A Meshfree Particle Method, 2003. — 472 p .

14. Mller M., Charypar D., Gross M. Particle-based fluid simulation for interactive applications / Proceedings of the 2003 ACM SIGGRAPH. Eurographics symposium on Computer animation. — Aire-la- Ville, 2003. — Рp. 154—159

15. Monaghan J. J. Smoothed particle hydrodynamics / Annual Review of Astronomy and Astrophysics. — Clayton, 1992. — Рp. 543—574 .

16. Weiss J. M., Maruszewski J. P., Smith W. A. Imlicit Solution of Preconditioned Navier-Stokes Equations Using Algebraic Multigrid // AIAA J. — 1999. — Vol 37, No. 1. — Pp. 29—36 .

КОРОТКО ОБ АВТОРАХ

Хруцкий Андрей Александрович1 — кандидат технических наук, доцент, e-mail: acaxa@outlook.com, Ощепков Вячеслав Сергеевич1 — магистрант, e-mail: antapka02@ukr.net, Криворожский национальный университет, Украина .

ISSN 0236-1493. Gornyy informatsionno-analiticheskiy byulleten’. 2018. No. 7, pp. 131–138 .

Computer modeling of DTH hammer P-110 operation Khrutskiy A.A.1, Candidate of Technical Sciences, Assistant Professor, e-mail: acaxa@outlook.com, Oshchepkov V.S.1, Master’s Degree Student, e-mail: antapka02@ukr.net, Krivyi Rih National University, 50027, Kryvyi Rih, Ukraine .

Abstract. The principal current approaches to modeling operation of pneumatic and hydraulic machines are specified: 3D modeling using various numerical methods and component-based modeling of complex system using graphs. The procedure and results of 3D finite-volume modeling of DTH hammer operation are presented. The specialized procedure of computer modeling of DTH hammer operation makes it possible to eliminate the transient behavior and to determine parameters of the pneumatic machine in the nominal mode operation. The set problem is divided into two subproblems: determination of recoil velocity of the hammering unit after percussion using the percussive interaction model in SolidWorksMotion and determination of compressed-air pressure variation in the power and idle stroke chambers using the gas-dynamic model in FlowVision. The analysis includes one cycle of the hammering unit travel starting from the moment of the hammer head hit on the anvil. After modeling using the developed procedure and three cycles of approximation, time dependences of pressures in the chambers of the DTH hammer and the hammering unit velocity are obtained. It is found that high residual pressure occurs in the DTH hammer chambers: 25% in the power stroke chamber and round 10% in the idle stroke chamber. This worsens the performance of the DTH hammer as a result of reduction in forces affecting the hammering unit due to the pressure difference in the chambers. Exhaust from the chambers is unsatisfactory; for this reason, it is required to expand the exhaust lines in the chambers and to decrease local hydraulic resistances in them. The adequacy of the computer modeling results is confirmed by comparing them with the findings of the known researches .

Key words: computer modeling, numerical methods, pneumatic machine, down-the-hole hammer, interdisciplinary model, finite volume method, gas-dynamic problems with mobile body, pre-blow velocity .

DOI: 10.25018/0236-1493-2018-7-0-131-138 REFERENCES

1. Aleksandrov E. V., Sokolinskiy V. B. Prikladnaya teoriya i raschety udarnykh sistem. Monografiya [Applied theory and calculations of shock systems. Monograph], Moscow, Nauka, 1969, 201 p .

2. Gallager R. Metod konechnykh elementov. Osnovy: Per. s angl. [The finite element method. Bases .

English–Russian translation], Moscow, Mir, 1984, 428 p .

3. FlowVision documentation. URL: https://flowvision.ru/ index.php/public- downloads/category/8-dokumentatsiya-flowvision .

4. Zenkevich O., Morgan K. Konechnye elementy i approksimatsiya: Per. s angl. [Finite elements and approximation. English–Russian translation], Moscow, Mir, 1986, 309 p .

5. Kolesov Yu. B. Ob"ektno-orientirovannoe modelirovanie slozhnykh dinamicheskikh sistem [Objectoriented modeling of complex dynamic systems], Saint-Petersburg, Izd-vo SPbGPU, 2004, 240 p .

6. Lipin A. A. Uluchshenie tekhniko-ekspluatatsionnykh pokazateley pnevmoudarnikov P-105 (P-125) [Improvement of technical and operational indicators of airstrikes P-105 (P-125)] Povyshenie effektivnosti pnevmoudarnykh burovykh mashin. Novosibirsk: IGD SO AN SSSR, 1987, pp. 10—18. [In Russ] .

7. Marchuk G. I., Agoshkov V. I. Vvedenie v proektsionno-setochnye metody [(Introduction to the projection-grid methods], Moscow, Nauka, 1981, 210 p .

8. Nikitin K. D. Nelineynyy metod konechnykh ob"emov dlya zadach mnogofaznoy fil'tratsii [Nonlinear finite volume method for multiphase filtration problems]. Matematicheskoe modelirovanie. 2010, vol. 22, no 11, pp. 131—147. [In Russ] .

9. Sokolinskiy V. B. Mashiny udarnogo razrusheniya [Machines of impact destruction], Moscow, Mashinostorenie, 1982, 185 p .

10. Khrutskiy A. A., Oshchepkov V. S. Komp'yuternoe modelirovanie rabochego tsikla pnevmaticheskogo

vibratora bezudarnogo deystviya [Computer simulation of the working cycle of a pneumatic impact-free vibrator]. Mezhdunarodnaya nauchno-tekhnicheskaya internet-konferentsiya «Sovremennye vibratsionnye tekhnologii, mashiny, oborudovanie i dinamicheskie protsessy v nikh», Vinnitsa, 28—30 November 2016, URL:

http://vibrokonf.vntu.edu.ua/Articles%202016/KR_GR.pdf. [In Russ] .

11. Shakhtorin I. O., Timonin V. V. Dovodka mashin udarnogo deystviya pri pomoshchi sovremennogo programmnogo obespecheniya [Fine-tuning of percussion machines with the help of modern software]. Materialy vserossiyskoy nauchno-tekhnicheskoy konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem «Sovremennye problemy v gornom dele i metody modelirovaniya gorno-geologicheskikh usloviy pri razrabotke mestorozhdeniy poleznykh

iskopaemykh»,November 17—19, 2015 Kuzbass State technical University named after T.F. Gorbachev. URL:

http://science.kuzstu.ru/wp-content/Events/Conference/Other/ 2015/gd/gd2015/pages/Articles/1/Shaxtorin.pdf. [In Russ] .

12. Anderson W. K., Thomas J. L., van Leer B. Comparison of Finite Volume Flux Vector Splittings for the Euler Equations. AIAA J. 1986. Vol. 24, No9. Pp. 1453—1460

13. Liu G. R., Liu M. B. Smoothed Particle Hydrodynamics. A Meshfree Particle Method, 2003. 472 p .

14. Mller M., Charypar D., Gross M. Particle-based fluid simulation for interactive applications. Proceedings of the 2003 ACM SIGGRAPH. Eurographics symposium on Computer animation. Aire-la- Ville, 2003 .

Рp. 154—159 .

15. Monaghan J. J. Smoothed particle hydrodynamics. Annual Review of Astronomy and Astrophysics .

Clayton, 1992. Рp. 543—574 .

16. Weiss J. M., Maruszewski J. P., Smith W. A. Imlicit Solution of Preconditioned Navier-Stokes Equations




Похожие работы:

«BTL CARDIOPOINT – SPIRO РУКОВОДСТВО ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ВВЕДЕНИЕ Уважаемый Клиент, Благодарим за покупку продукции компании BTL . Команда желает Вам успеха. BTL Мы гордимся нашей продукцией, поскольку она удовлетв...»

«PLANETARY DEFENSE! 65 LANGUAGES LIST p.2 36th english, azrbaycanca, bosanski (bosnian), catal, etina (czech), corsu (corsica), cymraeg (welsch), dansk, deutsch, eesti keel (estonian), greek/hellenic, espaol, esperando, euskara (basque), franais, gaeilge (irish), gidhlig (gaelic scottish), galego (galikian), awsa (hausa), hrvatski (croat...»

«ОАО "РИАТ" Р43114-3902002РЭ-Е4_ Дополнения к руководству по эксплуатации ОАО "РИАТ" Р43114-3902002РЭ-Е4 ПОЛУЧИЛ: _ _ организация должность подпись расшифровка Набережные Челны 2013г. Лист 1 из 16 дата корректировки 03-04-2013 ОАО "РИАТ" Р43114-3902002РЭ-Е4_ Дополнения к руководству по эксп...»

«IKELITE БОКС ДЛЯ ЦИФРОВОЙ ФОТОКАМЕРЫ #6142 для Canon G2 Бокс для цифровых камер формуется из прозрачного поликарбоната под высоким давлением. Все поверхности герметизации и органы управления камеры остаются видимыми. Боксы Ikelite для стабильности имеют слегка отрицательную плавучесть в солен...»

«С ИМЕНЕМ АНДРЕЕВА "Имя Андреева как русский национальный гимн. Услышав его каждый русский должен встать." В.А.Гаврилин 1861—1918 "Я был бы рад всей душой, если бы так ярко выраженное общественное признание моих трудов вдохновило бы, и окрылило энергией, и дало бы необходимое терпение и другим тружени...»

«СОДЕРЖАНИЕ Комплект поставки Индикаторы Разъемы и кнопки Подключение роутера Настройка подключения к Интернету и Wi-Fi сети Подключение к Интернету через Ethernet-соединение Подключение к Интернету через 3G/4G модем Настройка Wi-Fi сети Подключение к Wi-Fi сети Windows Vista / 7 Windows XP Подключение с...»

«1. Схема строения синовиальных влагалищ сухожилий тыльной и СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ПО ладонной поверхности кисти и пальцев. ТОПОГРАФИЧЕСКОЙ АНАТОМИИ И ОПЕРАТИВНОЙ 2. Схемы строения фаланг пальцев на п...»







 
2019 www.mash.dobrota.biz - «Бесплатная электронная библиотека - онлайн публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.