Россия
Россия
Россия
Россия
Россия
Россия
Россия
В работе показано, что особое место в системах управления транспортом занимают специализированные устройства, разработанные на основе применения элементов пневмоники (струйной техники). С использованием струйных и других проточных пневматических элементов и устройств оказывается возможным в определенных случаях наиболее рациональным образом выполнять функции автоматического управления. В некоторых эксплуатационных условиях этот способ управления является единственно возможным, например там, где не могут работать электронные системы управления. Анализ перспектив применения управляющих устройств на основе пневмоники привел к заключению о целесообразности их использования в системах автоматического управления некоторыми видами транспорта, в частности гидро- и пневмотранспортом, устройствами перемещения на воздушной прослойке, узлами и механизмами с аэрогидродинамическим рабочим телом. В связи с особыми требованиями, предъявляемыми к системам управления, кроме обычных стандартных элементов, должны применяться и нестандартные, в частности силовые аэрогидродинамические элементы пневмоники. Установлено, что одной из причин недостаточного применения элементов пневмоники в специализированных системах управления транспортом являются затруднения в разработке более эффективных конструкций силовых элементов. Процессы взаимодействия потоков в элементах пневмоники сложны и изучены недостаточно. Это составляет проблему выбора оптимальной геометрии элементов для получения их улучшенных характеристик. Для этого необходимо заменить эмпирические методы с их элементами случайности методами, имеющими более существенное обоснование. В настоящее время эффективное решение данной задачи возможно на основе имитационного моделирования аэрогидродинамических потоков с применением специальных программных средств. На основе имитационного моделирования в программной среде ANSYS Fluent проанализированы рабочие процессы и аэродинамические потоки в силовых элементах пневмоники. В результате моделирования разработаны элементы для применения в системах управления транспортом. В разработанных элементах оптимизированы размерные, энергетические характеристики и режимы работы. Применение элементов пневмоники, полученных в результате моделирования, позволяет улучшить технико-экономические характеристики специализированных систем управления транспортом.
струйная техника, специализированные системы управления, имитационное моделирование, силовой элемент пневмоники, взаимодействие потоков, процесс переключения
1. Залманзон Л. А. Специализированные аэрогидродинамические системы автоматического управления / Л. А. Залманзон. - М.: Наука, 1978. - 464 с.
2. Семин Д. А. Влияние типа и размера расчетных сеток на точность расчета течений в вихрекамерных нагнетателях / Д. А. Семин, А. С. Роговой // Вісник НТУ «ХПІ». Серія: Гідравлічні машини та гідроагрегати. - 2016. - № 41(1213). - С. 70-77.
3. Роговой А. С. Особенности режимов работы вихрекамерных нагнетателей / А. С. Роговой // Вестник ХНАДУ. - 2016. - Вып. 75. - С. 120-128.
4. Левашов А. Н. Снижение потерь перекачиваемой среды в вихрекамерных нагнетателях / Д. А. Семин, А. Н. Левашов, Я. Н. Левашов и др. // Вестник Луганского национального университета имени Владимира Даля. - 2017. - № 4(6). - Ч. 2. - С. 196-199.
5. Левашов Я. Н. Экспериментальные исследования рабочих характеристик вихревых клапанов различных модификаций / Д. А. Семин, Я. Н. Левашов, А. Н. Левашов // Вестник Луганского Национального университета имени Владимира Даля. - 2019. - № 11(29). - С. 113-118.
6. Левашов Я. Н. Математическое и физическое моделирование течений в вихревых клапанах / Д. А. Семин, Я. Н. Левашов, А. Н. Левашов и др. // Вестник Луганского Национального университета имени Владимира Даля. - 2021. - № 6(48). - С. 199-203.
7. Акопов А. А. Струйные элементы в устройствах железнодорожной автоматики / А. А. Акопов, Е. Н. Розенберг, Г. И. Лобынцев // Автоматика, телемеханика и связь. - 1976. - № 7. - 48 с.
8. Gau L. P. Automobile application of fluidics / L. P. Gau // Fluidics Quarterly. - Vol. 3. - Iss. 2, April 1971.
9. Kawabata M. Automatic transmission control system / M. Kawabata. Pat. US № 3592083 cl. 74/868, appl. 07.07.1969, publ. 13.07.1971.
10. Мурзинов В. Л. Методы пневмоники в управлении струйными потоками в системах транспортирования на воздушной подушке / В. Л. Мурзинов // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета (КубГАУ). - 2011. - № 74(10). - С. 25-34.
11. Мурзинов В. Л. Снижение аэродинамического шума при реализации эффекта Коанда в пневматических конвейерах / В. Л. Мурзинов // Научный вестник ВГАСУ. Строительство и архитектура. - 2005. - № 1. - С. 33-35.
12. Левашов А. Н. Моделирование работы вихрекамерного нагнетателя в системах трубопроводного пневмотранспорта мелкодисперсных сыпучих грузов / Д. А. Семин, А. Н. Левашов, Я. Н. Левашов // Вестник Луганского государственного университета имени Владимира Даля. - 2022. - № 4(58). - С. 239-245.
13. Romiti A. Fluidic-pneumatic antiskid system for cars / А. Romiti, G. Belforte // Preprints of the 2nd IFAC Symposium on Fluidics. IFAC Technical Commitee on Components. Fluidics Quarterly. - 1974. - Vol. 6. - Iss. 1. - Pp. 73-77.
14. Tsuchiya K. Governor-type and inertia-type sensors of an anti-lock brake control system / K. Tsuchiya, S. Izava, S. Kitazawa et al. // Papers of the 9th Fluidics Symposium, Hamamatsu, Japan, SICE, 1974. - Pp. 41-44.
15. Tsuchiya K. Anti-lock brake control system utilizing fluidic amplifiers / K. Tsuchiya, S. Kasagi, S. Izawa et al. // Fluidics Quarterly. - 1975. - Vol. 7. - Iss. 1. - Pp. 88-93.
16. Tsuchiya K. Anti-lock brake control system utilizing fluidic amplifiers / K. Tsuchiya, S. Kasagi, S. Izawa et al. // Papers of the 8th Fluidics Symposium, Okayama, Japan, SICE, 1973. - Pp. 24-28.
17. Касимов А. М. Развитие пневматических средств автоматизации / А. М. Касимов // Труды конференции «Технические и программные средства систем управления, контроля и измерения» (Москва, октябрь 2010 г.). - С. 000640-000652.
18. Градецкий В. Г. Струйная пневмогидроавтоматика / В. Г. Градецкий, А. Д. Чудаков, В. И. Чернышев. - М.: Мир, 1966. - 382 с.
19. Лебедев И. В. Элементы струйной автоматики / И. В. Лебедев, С. Л. Трескунов, В. С. Яковенко. - М.: Машиностроение, 1973. - 360 с.
20. Lighthill M. J. Physiological fluid dynamics: a survey / M. J. Lighthill // Journal of Fluid Dynamics. - 1972. - Iss. 52(3). - Pp. 475-497. - DOI:https://doi.org/10.1017/S0022112072001557.
21. Shimizu S. Discrete-vortex simulation of a two-dimensional turbulent jet / S. Shimizu // Bulletin JSME. - 1986. - Vol. 29(254). - Pp. 2440-2446. - DOI:https://doi.org/10.1299/JSME1958.29.2440.
22. Балабанов А. В. Инструментальные средства компьютерного и физического моделирования для разработки интегральных струйных устройств / А. В. Балабанов, А. М. Касимов, А. Е. Артамонов и др. // Труды 15-й международной конференции «Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта», (CAD/CAM/PDM-2015). - М.: ИПУ РАН, 2015. - С. 83-86.
23. Чаплиц А. Д. Визуализация газовых потоков во внутренних каналах: методы и результаты экспериментальных исследований / А. Д. Чаплиц, А. И. Астапов: Нац. акад. наук Украины, Нац. космическое агентство Украины, Ин-т технической механики. - Днепропетровск: Ин-т технической механики, 2007. - 209 с.
24. Chorin A. J. Numerical study of slightly viscous flow / A. J. Chorin // Journal of Fluid Mechanics. - 1973. - Vol. 57(4). - Pp. 785-796. - DOI:https://doi.org/10.1017/S0022112073002016.
25. Аулин В. В. Аналитическое определение характеристик силовых струйных элементов автоматизированных высевающих систем / В. В. Аулин, М. И. Черновол, А. А. Панков // Machinery & Energetics. Journal of Rural Production Research. - 2018. - Vol. 9. - Iss. 3. - Pp. 33-38. - DOI:https://doi.org/10.31548/me2018.03.033.
26. Залманзон Л. А. Теория элементов пневмоники / Л. А. Залманзон. - М.: Наука, 1969. - 508 с.
27. Волков К. Н. Численное моделирование взаимодействия поперечной струи со сверхзвуковым потоком с использованием различных моделей турбулентности / К. Н. Волков, В. Н. Емельянов, М. С. Яковчук // Прикладная механика и техническая физика. - 2015. - Т. 56. - № 5. - С. 64-75. - DOI:https://doi.org/10.15372/PMTF20150505.
28. Бурков Ю. Г. Моделирование процессов переключения струйного элемента / Ю. Г. Бурков, В. А. Горюнов, Д. А. Дудников и др. // Известия Волгоградского государственного технического университета. - 2015. - Т. 156. - № 1. - С. 48-52.
29. Дудников Д. А. Численный метод моделирования рабочего процесса струйного бистабильного элемента / Д. А. Дудников, А. Ю. Чулюнин, О. А. Пашков и др. // CADFEM Review. - 2014. - № 1. - С. 35-39.
30. Ильина Т. Е. Проектирование элемента струйной системы управления газостатическим подшипником / Т. Е. Ильина, Н. В. Продан // Научно-технический вестник информационных технологий, механики и оптики. - 2015. - Т. 15. - № 5. - С. 921-929.
31. Артамонов Е. И. Автоматизированное проектирование и изготовление устройств автоматики на элементах струйной техники / Е. И. Артамонов, А. М. Касимов, А. В. Балабанов и др. // Системы проектирования, технологической подготовки производства и управления этапами жизненного цикла промышленного продукта (CAD/CAM/PDM-2013). Труды 13-й международной конференции ИПУ РАН. Москва, 15-17 октября 2013. - С. 36-40.
32. Чаплиц А. Д. Совершенствование метода визуализации газовых потоков во внутренних каналах технических устройств / А. Д. Чаплиц // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2012. - № 6/7(60). - С. 54-58. - DOI:https://doi.org/10.15587/1729-4061.2012.5562.
33. Булат П. В. Визуализация течений с сильными и слабыми газодинамическими разрывами в вычислительной газовой динамике / П. В. Булат, К. Н. Волков, М. С. Яковчук // Вычислительные методы и программирование. - 2016. - Т. 17. - С. 245-257. - DOI:https://doi.org/10.26089/NumMet.v17r323.
34. Волков К. Н. Методы и концепции визуализации вихревых течений в задачах вычислительной газовой динамики / К. Н. Волков, В. Н. Емельянов, И. В. Тетерина и др. // Вычислительные методы и программирование. - 2016. - № 17. - С. 81-100. - DOI:https://doi.org/10.26089/NumMet.v17r109.
35. Кулешова Н. А. Атлас конструкций элементов схем пневмоавтоматики. Ч. 2. Элементы струйной системы «Волга» / Н. А. Кулешова, Ю. Д. Власов, И. С. Леладзе. - М.: Ротапринт МАДИ-ТУ, 1995. - 34 с.
36. Струйные логические элементы и устройства программного управления станками и промышленными роботами. Каталог. - М.: НИИмаш, 1979. - 71 с.
37. Роговой А. С. Применение вихрекамерных нагнетателей в гидро- и пневмотранспортных системах / А. С. Роговой // Вісник НТУУ «КПІ». Машинобудування: збірник наукових праць. - 2016. - № 3(78). - С. 65-70.
38. Левашов А. Н. Совершенствование рабочих характеристик вихрекамерных нагнетателей для пневмотранспортных систем мелкодисперсных сыпучих грузов: автореф. дисс. ... канд. техн. наук / А. Н. Левашов. - Луганск, 2022. - 22 с.
39. Левашов Я. Н. Повышение эффективности трубопроводных транспортных систем снижением энергозатрат на управление вихревой арматурой: автореф. дисс. канд. техн. наук / Я. Н. Левашов. - Луганск, 2022. - 22 с.
