Моделирование характеристик подъёма РКН многоцилиндровым способом
Изучение модели для проведения расчета состоит из рамы, стрелы, РКН и гидродомкратов. Описание общего вида модели ТУА и приложенных ветровых нагрузок. Координата центра ветрового давления, скорость выдвижения штока гидродомкрата по углу поворотастрелы.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.01.2021 |
| Размер файла | 4,6 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Моделирование характеристик подъёма РКН многоцилиндровым способом
Аннотация
Ракета космического назначения (далее - РКН) поднимается стрелой транспортно-установочного агрегата (далее - ТУА) при помощи гидродомкратов. В процессе подъема и опускания стрелы ТУА с РКН на заданный угол поворота скорость перемещения штока и нагрузка на гидродомкрат меняется. ТУА должен обеспечивать выполнение операций с РКН согласно техническим требованиям при воздействиях различных климатических условий.
Ключевые слова: ракета космического назначения, транспортноустановочный агрегат, гидродомкрат, ветровые нагрузки.
Abstract
The space rocket is lifted by the boom of the transport-installation unit with the help of hydraulic jacks. In the process of raising and lowering the boom of the transport-installation unit with a space rocket, at a given angle of rotation, the speed of movement of the rod and the load on the hydraulic jack changes. The transport-installation unit must ensure the implementation of the space rocket's operations in accordance with the technical requirements under the effects of different climatic conditions.
Keywords: space rocket, transport-installation unit, hydraulic jack, wind loads. гидродомкрат стрела скорость шток
Процесс подъема РКН проходит следующим образом. Стрела ТУА находясь в горизонтальном (исходном) положении (0 град) с уложенной на ней РКН опирается на раму. Когда усилие на штоке гидродомкратов достигает величины, необходимой для «обезвешивания» стрелы с РКН относительно шарнира поворота, происходит «отрыв» стрелы агрегата от рамы, при этом за счет гибкости стрелы и РКН возникают затухающие колебания стрелы и, соответственно, колебания нагрузок в гидродомкратах.
Для наглядного примера в программном комплексе MSC.ADAMS была создана динамическая модель с гибкими телами, которая позволяет рассчитать подъем РКН с учётом внешних нагрузок. Расчётным прототипом является РКН «Ангара» тяжёлого класса с базовым разгонным блоком, которая используется на космодроме «Плесецк».
Результаты данного моделирования будут так же учитываться для вновь разрабатываемого комплекса, который будет использоваться на космодроме «Восточный».
В процессе моделирования исходных данных большое влияние на операцию подъема РКН будут оказывать климатические условия:
• Интервал температур от -40°С до + 40°С;
• Относительная влажности до 98% при температуре -20°С;
• Атмосферное давление 94,6-101,3 кПа (710-780 мм.рт.ст.);
• Скорость ветра на высоте 10 м от поверхности земли до 15 м/с. Рассмотрим подробно исходные данные и расчетные случаи.
Модель для проведения расчета состоит из рамы, стрелы, РКН и гидродомкратов
Общий вид модели в конечном положении (угол подъема стрелы 90 градусов) показан на рисунке 1.
Рисунок 1. Общий вид модели ТУА и приложенных ветровых нагрузок по направлению ф=90
При нахождении агрегата в состоянии готовности к применению, скорость ветра на высоте 10 м от поверхности земли достигает 20 м/с.
Расчетными случаями для подъема РКН являются три направления ветра:
• Ветер продольный на РКН (ф=0 град);
• Ветер «на стрелу» (ф=180 град);
• Ветер поперечный (боковой) (ф=90 град);Ветровое воздействие на РКН
Эксплуатационные нагрузки на РКН от ветрового воздействия принимаем в соответствии с технической документацией. Рассмотрим наиболее сложный расчётный случай при трех основных направлениях ветра.
Конец подъема на пусковое устройство (РКН вертикальна):
• W= 15 м/с, ф = 0° (ветер продольный на РКН)
• W= 15 м/с, ф = 180° (ветер «на стрелу»)
• W= 15 м/с, ф = 90° (ветер поперечный (боковой))
Примечания:
1) Для РКН без ТУА ветровая нагрузка принимается независящей от направления ветра (условно принят ветер в направлении ф = 00, см. рисунок 2).
2) При стоянке без ТУА и при направлении ветра ф = 00 и ф = 1800 с ТУА на РКН может действовать случайная по знаку нагрузка в направлении, перпендикулярном вектору скорости ветра. Абсолютная величина этой нагрузки не превышает 20% от нагрузки на РКН без ТУА.
Рисунок 2. Направления ветра относительно РКН и ТУА
Ветровые нагрузки на ТУА
Расчет ветровых нагрузок проводим по ОСТ 92-9249-80.
Полная ветровая нагрузка, действующая на фй элемент конструкции, определяется по формуле:
где РС] - статическая нагрузка на фй участок конструкции;
РП] - пульсационная нагрузка на фй участок конструкции;
Риц - инерционная нагрузка на фй участок конструкции при колебаниях по 1-й форме;
п - число учитываемых форм колебаний.
Упрощенный расчёт ветровой нагрузки:
где Р] - полная нагрузка на фй участок;
Р^ - статическая нагрузка на фй участок конструкции;
- расчётный скоростной напор ветра;
”Ур
рг - плотность воздуха при соответствующей расчётной скорости ветра; рг = 1,25;
Ур - расчётная средняя скорость ветра для рабочего воздействия;
С] - аэродинамический коэффициент;
Ку - коэффициент увеличения скоростного напора ветра по высоте; Рг - расчётная наветренная площадь;
Ьр - число стандартов нормального распределения;
Н - пульсационный параметр, зависящий от высоты конструкции и типа и типа местности;
А - коэффициент масштаба конструкции;
Вг - спектральный коэффициент (определяется для первой частоты собственных колебаний);
- коэффициент, учитывающий несинхронность, определяется при значении первой частоты собственных колебаний;
у - коэффициент затухания. Допускается принимать у =ук, что идет в запас расчёта.
Суммарная статистическая ветровая нагрузка:
РЈ"П) = Рг + Р2 + -+Рп
Суммарный ветровой момент:
= рс1 + рс2 + ... + рсп
где п - количество фых участков, на которые разбивается расчётная модель; Суммарнаяполнаяветроваянагрузка:
мУ"П) = Р1К + Р2>І2 + -+РпК
гдеИ - расстояние от точки или поверхности, относительно которой определяется суммарный ветровой момент до середины фго участка;
Координата центра ветрового давления:
Расчетная модель агрегата для определения ветрового воздействия, состоящая из стрелы и рамы с закрепленным на них оборудованием, разбивается на отдельные участки.
Расчет ветровой нагрузки обычно приводится в табличной форме, при этом:
• - длина участка;
• ^ - площадь участка;
• - расстояние по оси Х до середины 1-го участка;
• - расстояние по оси У до середины 1-го участка;
• - ветровой момент 1-го участка относительно оси Х;
• Му1 - ветровой момент 1-го участка относительно оси У.
Ветровые нагрузки «на стрелу» определяем относительно шарнира
поворота стрелы и рамы относительно оси шкворня передней тележки. Ветровые моменты МХ1 и Му1, а также координаты Ьцвд по осям Х и У определены относительно шарнира поворота стрелы. Координата Ицв.д по оси У определена относительно оси шкворня передней тележки, а координата по оси Х определена относительно головок рельс.
Стрела находится в вертикальном положении. Номера и длины участков, на которые разбиваются расчетная модель рамы и стрелы с закрепленными на ней элементами, представлены на рисунке 3.
Максимальные значения ветровых нагрузок для трех направлений ветра приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Максимальное значение ветровой нагрузки на РКН и стрелу ТУА при угле подъема 90 градусов.
|
Ветровые нагрузки на РКН, кН |
Ветровые нагрузки «на стрелу», кН |
||
|
Ветер продольный на РКН (ф=0 град) |
Р%4ркн=13800 |
Р%4туа=5.27 |
|
|
Ветер «на стрелу» (ф=180 град) |
Р*2ркн=11700 |
Р*2туа=48.3 |
|
|
Ветер поперечный (боковой) |
Р^зркн=17200 |
Р*зтуа=41.4 |
Ветровое воздействие для продольного ветра и ветра «на стрелу» увеличивается по синусу угла подъема (только для ф=180, 90 град) и, за счет коэффициента увеличения ветра по высоте принимает максимальное значение в вертикальном положении.
Рисунок 3. Номера и длины участков расчётной модели, на которые разбиваются стрела и рама РКН при боковом ветре (ф=90 °)
Перемещение штока каждого гидроцилиндра подъема в расчетной модели производится при помощи генератора движения в моделях MOTION, которое формируется между штоком и корпусом каждого гидроцилиндра подъема в зависимости от угла поворота стрелы.
Для определения изменения скорости выдвижения штоков гидродомкратов на всем участке подъема от угла поворота стрелы используются исходные данные по параметрам работы насосов и рабочей площади гидроцилиндров, которые задаются техническим заданием.
Изменения происходят согласно диаграмме ниже (см. рисунок 4).
Скорость выдвижения штока одного гидродомкрата на каждом из участков:
Рисунок 4. Скорость выдвижения штока гидродомкрата по углу поворотастрелы
Уі =
гдеУі- скорость выдвижения на участке;
Qi - расход насосов на участке (л/м);
^ - скорость выдвижения на участке (см2).
Результаты расчета
Результаты расчета нагрузок на гидродомкраты в процессе подъема РКН «Ангара» тяжёлого класса с базовым разгонным блоком представлены на рисунках 5-10.
Рисунок 5. Нагрузка на гидродомкраты стрелы для РКН при продольном ветре (ф=180о)
Рисунок 6. Нагрузка на гидродомкраты стрелы для РКН при ветре «на стрелу»
Рисунок 7. Нагрузка на гидродомкраты стрелы для РКН при поперечном ветре (ф=90о)
Рисунок 9. Нагрузка на гидродомкраты стрелы (начальный участок подъема) для РКН при ветре «на стрелу»
Угол поворот.», град
Рисунок 10. Нагрузка на гидродомкраты стрелы (начальный участок подъема) для РКН при поперечном ветре (у=90о)
Начальный участок подъема (с колебаниями) показан более подробно на рисунках 8-10.
Рисунок 8. Нагрузка на гидродомкраты стрелы (начальный участок подъема) для РКН при продольном ветре (ф=180о)
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной статье были рассмотрены нагрузки на гидроцилиндры, появляющиеся при сложной операции, которую должно выполнить гидрооборудование ТУА, а именно, поворот стрелы из горизонтального положения в вертикальное и обратно. Также было подтверждено сильное влияние климатических условий на операцию подъема РКН.
На основании полученных графиков, на которых показаны зависимости усилия на гидродомкраты от поворота стрелы, можно сделать вывод, что участок подъема с колебательным процессом составляет примерно 15 градусов от исходного положения. Далее идет плавное уменьшение нагрузки в гидродомкратах в соответствии с уменьшением весового момента стрелы агрегата и РКН. При угле более 80 градусов сжимающее усилие на цилиндрах меняется на усилие растяжения.
Использованные источники:
1. ОСТ 92-9249-80 «Агрегаты специального назначения. Методика расчета ветровых нагрузок».
2. Рабочая документация филиала ФГУП «ЦЭНКИ» - «НИИ СК им. В.П. Бармина».
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Описание гидравлической схемы механизма подъема стрелы самоходного крана КС-6473. Определение основных параметров гидроцилиндра. Выбор посадок поршня, штока, направляющей и уплотнений. Расчет потерь давления, емкости бака и теплового режима гидросистемы.
курсовая работа [387,9 K], добавлен 14.12.2010Компоновка поперечной рамы. Определение нагрузок на поперечную раму. Расчет верхней части колонны и жесткостных характеристик рамы. Расчет раздельной базы сквозной колонны. Определение нагрузок, действующий на ферму и подбор сечения элементов фермы.
курсовая работа [199,2 K], добавлен 25.03.2013Технические характеристики и описание крана КС-55713–1. Гидравлический привод механизмов крана. Работа гидрооборудования механизма телескопирования секций стрелы. Выбор рабочей жидкости и величины рабочего давления. Параметры и выбор гидродвигателя.
курсовая работа [437,7 K], добавлен 19.11.2013Три взаимосвязанных этапа математического моделирования. Краткое описание технологического процесса разбавления щелочи NaOH водой до требуемой концентрации. Уравнение материального баланса для модели идеального смешивания. Представление модели в MatLab.
курсовая работа [472,1 K], добавлен 14.10.2012Анализ и моделирование заданной переходной кривой выходной величины теплообменника. Экспресс-идентификация математической модели, методом Алекперова. Моделирование линейной одноконтурной системы управления заданным тепловым объектом и пневмоприводом.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 11.06.2019Обоснование требований к проектируемому женскому жакету. Художественно-композиционный анализ моделей аналогов. Описание внешнего вида и эскиз модели, расчёт и построение чертежей конструкции, построение лекал. Техническое описание проектируемой модели.
курсовая работа [61,0 K], добавлен 09.11.2010Подбор сечения металлоконструкции стрелы и расчет его основных характеристик. Определение максимального расстояния между раскосами в металлоконструкции стрелы. Проверка устойчивости башни. Проверка пальцев, соединяющих оголовок стрелы со стрелой.
курсовая работа [3,0 M], добавлен 08.03.2015Обоснование выбора модели блузки из сорочечного материала. Технический рисунок основной модели, описание ее внешнего вида. Спецификация материалов, деталей кроя. Технологическая последовательность обработки модели. Экономическое обоснование производства.
курсовая работа [3,8 M], добавлен 11.05.2022Принцип работы и структурная схема системы стабилизации (СС) самолета по углу тангажа, модели ее устройств. Модель СС самолета в передаточных функциях и определение области работоспособности. Схема моделирования и переходная функция исходной системы.
презентация [426,6 K], добавлен 15.09.2012Определение давления в гидроцилиндре. Вычисление диаметра, штока поршня и длины его хода. Потери давления в гидросистеме по всасывающей, нагнетательной и сливной линии. Потери давления из-за местных сопротивлений и установки гидроарматуры в трубопроводах.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 04.05.2014
