На рисунке 1 представлена принципиальная схема многокамерного газогидравлического амортизатора, являющегося неотъемлемой частью шасси самолета.
Этот агрегат служит для обеспечения плавности хода самолета при движении по аэродрому, а также гашения вибраций и толчков при посадке.
Основными элементами газогидравлического амортизатора являются корпус 1 и поршень 3, совершающий возвратно-поступательное движение внутри последнего.
Поршневая А и штоковая Б полости амортизатора сообщаются через группу отверстий 7, выполненных в поршне 3. Конструкция поршневого штока 3 содержит газовые полости, отделенные от гидравлических полостей с помощью разделительных поршней 8 и 9. Гидравлические полости С и Д сообщаются с поршневой полостью А через отверстия 5 и подпружиненный клапан 4 соответственно.
Принцип работы газогидравлического амортизатора следующий.
При отсутствии силы, действующей на шток 3, разделительные поршни 8 и 9 прижимаются к упорам давлением предварительно заряженных газовых полостей Н и К.
Под действием силы F поршень 3 начинает двигаться, давление в полости А увеличивается, из чего жидкость поступает в полости С и D. Когда давление жидкости в полостях С и D достигает давления зарядки газовых полостей Н и К, сепарационные поршни 8 и 9 перемещаются.
Таким образом, диссипация 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 газогидравлического амортизатора 1 - корпус амортизатора; 2, 5, 7 — отверстия в поршне; 3 – главный поршень; 4 – клапан; 6 – пружина; 8, 9 — разделительный поршень, А — полость поршня; Б – полость стержня; В – гидрополость высокого давления; Д - гидрополость низкого давления; Н - газовая полость высокого давления; К - газовая полость низкого давления L1 - максимальный ход главного 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
Чтобы лучше понять взаимосвязь параметров компонентов газогидравлического амортизатора, на рисунке 2 представлена его функциональная схема: 
Рисунок 2. Функциональная схема взаимосвязи параметров газогидравлического амортизатора При разработке имитационной модели были приняты следующие допущения:
- отсутствует теплообмен с окружающей средой;
- параметры газа внутри полостей концентрированы;
- процесс дросселирования адиабатический, потери энергии учитываются с помощью коэффициента расхода;
- Силы сухого трения движущихся элементов ничтожны по сравнению с силами давления жидкости и газа.
Рис.
3. Внешний вид имитационной модели газогидравлического амортизатора в программе SimInTech 1 – блок силового задания; 2 – главный поршень; 3 — поршневая полость; 4 — полость стержня; 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 - гидрополость низкого давления; 11 - отверстия в поршне, соединяющие гидравлические полости высокого и низкого давления; 12 - полость гидросистемы высокого давления; 13 - отверстия в поршне, соединяющие полость поршня с полостью гидросистемы высокого давления; 14 - клапанный узел Для проверки результатов в программе SimulationX была составлена модель аналогичной структуры (рис.
4).
Рисунок 4. Внешний вид имитационной модели в программе SimulationX В таблице 1 представлены исходные данные для проведения расчетов на основе разработанных моделей.
Таблица 1 .
Исходные данные для расчета.
| Имя параметра | Обозначение | Значение |
| Главный поршень | ||
| диаметр поршня | д 1 | 120 мм |
| диаметр стержня | д 2 | 105 мм |
| максимальный ход | л 1 | 135 мм |
| масса | М 1 | 1 кг |
| Разделительный поршень в камере высокого давления | ||
| внешний диаметр | д 3 | 95 мм |
| внутренний диаметр | д 4 | 65 мм |
| максимальный ход | л 2 | 300 мм |
| масса | М 2 | 0,1 кг |
| Разделительный поршень в камере низкого давления | ||
| диаметр | д 5 | 58 мм |
| максимальный ход | л 3 | 190 мм |
| масса | М 3 | 0,1 кг |
| Кариес , начальный объем | ||
| А | В А0 | 1,57 л |
| Б | В Б0 | 0,78 л |
| С | В С0 | 0,45 л |
| Д | В Д0 | 0,5 л |
| ЧАС | В Н0 | 1,7 л |
| К | В К0 | 0,7 л |
| Предварительное давление газовых полостей | ||
| ЧАС | п Н0 | 13 МПа |
| К | п К0 | 3,5 МПа |
| Процесс изменения давления в газовых полостях | адиабатический | |
| Начальная температура газа в полостях H и K | 35 о С | |
| Отверстия в поршне (поз.
2, рис. 1) | ||
| эквивалентный диаметр | 50 мм | |
| Отверстия в поршне (поз.
5, рис. 1) | ||
| количество | 6 | |
| диаметр | 1,6 мм | |
| Отверстия в поршне (поз.
7, рис. 1) | ||
| количество | 6 | |
| диаметр | 1,6 мм | |
| Клапан | ||
| масса | М 4 | 0,1 кг |
| жесткость пружины | Дж | 30 кН/м |
| коэффициент вязкого демпфирования | Д | 10 Нс/м |
| давление открытия | 2,3 МПа | |
| площадь потока | см.
рис. 4 |
5 представлена характеристика клапана 4, показывающая зависимость проходного сечения при его открытии.
Рисунок 5. Проходное пространство клапана при открытии Для параметризации модели используется скрипт, который пишется в главном окне программы.
Фрагмент этого сценария показан на рисунке 6. 
Рис.
6. Фрагмент скрипта задания исходных данных модели В качестве сравнительной характеристики амортизатора рассмотрена его статическая силовая диаграмма, показывающая зависимость движения поршня от приложенной силы.
На рис.
7 представлены статические характеристики амортизатора, полученные при нагружении стержня внешней силой от 0 до 200 кН в течение времени 100 с.
Характер изменения силы во времени линейный.
Рисунок 7. Зависимость перемещения поршня амортизатора от приложенной силы Анализируя полученные результаты, можно выделить три направления: I - область малых перемещений штока (от 0 до 0,5-1 мм в диапазоне изменения нагрузки от 0 до 30 кН), характеризующаяся увеличением давления в гидрополостях амортизатора до зарядового значения.
газовой полости низкого давления (полость К).
При давлении в полости поршня 2,4 МПа через 11 секунд открывается предохранительный клапан и продолжает работу до упора (рисунок 6).
II и III — области сжатия газовых полостей низкого и высокого давления.
При давлении в полости поршня 3,5 МПа через 15 секунд сепарационный поршень начинает двигаться в камере низкого давления – в полости низкого давления происходит сжатие газа.
При давлении в полости поршня 13 МПа на 57 секунде начинается движение разделительного поршня высокого давления – газ сжимается в полости высокого давления (рисунок 8).
При движении поршня 3 в полостях Н и К происходит адиабатическое сжатие, в результате чего газ нагревается (рис.
8).
Рисунок 8. График изменения параметров амортизатора при его нагрузке 1 - перемещение клапана 4; 2 - перемещение разделительного поршня 9 камеры низкого давления; 3 - перемещение разделительного поршня 8 камеры высокого давления 
Рисунок 9. Изменение температуры газов в полостях амортизатора при его нагрузке Динамические процессы, происходящие в амортизаторе при его внезапной нагрузке, идентичны процессам в гидросистемах с установленными пневмогидравлическими аккумуляторами.
На рис.
10 показаны переходные процессы в амортизаторе, полученные при ступенчатом приложении внешней нагрузки силой 100 кН за время 1 с.
Давление в жидкой части (в рассматриваемом случае в полости D) возрастает и примерно через 1 мс достигает давления наполнения полости К.
Весь переходный процесс длится около 5 мс (происходит колебательный переходный процесс за счет упругих свойств жидкость и газ и наличие массы разделительного поршня ), то давление жидкости плавно по мере сжатия газовой полости К достигает максимального значения, определяемого приложенной нагрузкой.
Рис.
10. Переходные процессы движения главного поршня и изменения давления в полости D при ступенчатом нагружении амортизатора Для самостоятельного изучения можно взять модель амортизатора.
Здесь .
Более простая модель амортизатора описана в этой лекции: 3. Частотные характеристики систем автоматического регулирования (АСУ, САК, ФПЧ) часть 3.1 Видео тестирования этой модели на разных нагрузках показывает, как входные параметры влияют на процесс расчета (замедляя скорость расчета): Теги: #математика #Инженерные системы #Анализ и проектирование систем #Графические оболочки #matlab #simulink #simulink #математическое моделирование #гидравлика #simintech #математика и физика #газогидравлический амортизатор
-
Противосияние
19 Oct, 24 -
Бета-Версия Mdc 1.0.2.1
19 Oct, 24 -
Эффективный Сотрудник – Не Винтик
19 Oct, 24
