
Хабарова Дарья Федоровна, кандидат технических наук, доцент кафедры «Гидравлика и гидропневмосистемы», Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, khabarovadf@susu.ru Битюцких Сергей Юрьевич, кандидат технических наук, доцент кафедры «Гидравлика и гидропневмосистемы», Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, bitiutckikhsi@susu.ru Исмагилов Александр Рашидович, кандидат технических наук, доцент кафедры «Гидравлика и гидропневмосистемы», Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, ismagilovar@susu.ru Ардашев Дмитрий Валерьевич, доктор технических наук, профессор кафедры «Технологии автоматизированного машиностроения», Южно-Уральский государственный университет, г. Челябинск, ardashevdv@susu.ru Разработка и проектирование золотниковых электрогидравлических усилителей мощности с высокими требованиями к динамическим характеристикам сопряжены с необходимостью точного расчета силовых воздействий на золотник. При работе усилителя наибольшее воздействие на золотник оказывает гидродинамическая сила, которая определяется расходом жидкости и углом отклонения струи. Вместе с тем существующие методики расчета величины гидродинамической силы не учитывают действительную форму гильзы и буртов золотника, что негативно сказывается на точности расчета. Статья посвящена разработке методики расчета величины результирующего воздействия гидродинамической силы на золотник электрогидравлического усилителя мощности с применением средств вычислительной гидродинамики, учитывающей действительную форму гильзы и буртов золотника. В статье представлены параметры и результаты моделирования течения жидкости через золотниковую пару электрогидравлического усилителя мощности в различных положениях золотника при перепаде давлений на усилителе 7МПа в условиях отсутствия нагрузки. По результатам моделирования для каждого из рассматриваемых положений золотника определен фактический расход жидкости через гидроусилитель, а также углы отклонения струй с учетом действительной геометрии пары золотник – гильза. По данным о фактических расходах определены коэффициенты расхода усилителя и построена его расходная характеристика. С применением данных об углах отклонения струй и полученной расходной характеристики рассчитана зависимость результирующего воздействия гидродинамической силы на золотник электрогидравлического усилителя мощности от положения золотника. По результатам исследования сформулирована пошаговая методика расчета результирующего воздействия гидродинамической силы на золотник, которая применима для различных режимов работы гидроусилителя, определяющихся давлением питания и величиной нагрузки. The development and design of servo valve spools with high performance requirements require accurately calculating the impacts on the spool. During the operation of the servo valve, the most significant impact on the spool is exerted by the flow force, which is determined by the flow rate of the liquid and the angle of deflection of the jet. Existing methods for calculating the magnitude of the flow force do not take into account the actual shape of the sleeve and spool collars, which negatively affects the accuracy of the calculations. This article develops a method for calculating the impact of the flow force on a servo valve spool using computational fluid dynamics, taking into account the shape of the sleeve and spool collars. The article presents a simulation of the fluid flow through the spool sleeve of a servo valve in various positions of the spool at a pressure drop across the valve of 7 MPa under no load conditions. Based on the simulation results, for each of the spool position under consideration, the actual flow rate through the servo valve and the jet deflection angles are determined, taking into account the actual structure of the spool sleeve. Based on the actual flow rates, the flow rate coefficients of the servo valve are defined and the flow characteristics are built. Using the data on the jet deflection angles and the obtained flow characteristic, the dependence of the resulting impact of the flow force on the spool of the servo valve on the spool position is calculated. As the result of the study, a step-by-step method for calculating the resulting impact of the flow force on the spool is developed, which is applicable for various operating modes of the servo valve, determined by the supply pressure and the load values. Работа выполнялась при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации в рамках реализации комплексного проекта по созданию высокотехнологичного производства «Создание высокотехнологичного производства электрогидравлических усилителей мощности с электромеханическим преобразователем электродинамического типа с расширенным частотным диапазоном» с использованием мер государственной поддержки развития кооперации российских образовательных организаций высшего образования, государственных научных учреждений и организаций реального сектора экономики, реализующих комплексные проекты по созданию высокотехнологичного производства, предусмотренных постановлением Правительства Российской Федерации от 9 апреля 2010 г. № 218 по Соглашению № 075-11-2023-005 от 13.02.2023 г. (Идентификатор государственного контракта 000000S407523Q8R0002) между Министерством науки и высшего образования Российской Федерации и Обществом с ограниченной ответственностью «Уральский инжиниринговый центр» в кооперации с Головным исполнителем НИОКТР – Федеральным государственным автономным образовательным учреждением высшего образования «Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет)». НИОКТР выполнен в организации Головного исполнителя НИОКТР.
гидродинамическая сила, flow force, вычислительная гидродинамика, УДК 621.22-226, computational fluid dynamics, servo valve, золотник, электрогидравлический усилитель мощности, spool valve
гидродинамическая сила, flow force, вычислительная гидродинамика, УДК 621.22-226, computational fluid dynamics, servo valve, золотник, электрогидравлический усилитель мощности, spool valve
| selected citations These citations are derived from selected sources. This is an alternative to the "Influence" indicator, which also reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically). | 0 | |
| popularity This indicator reflects the "current" impact/attention (the "hype") of an article in the research community at large, based on the underlying citation network. | Average | |
| influence This indicator reflects the overall/total impact of an article in the research community at large, based on the underlying citation network (diachronically). | Average | |
| impulse This indicator reflects the initial momentum of an article directly after its publication, based on the underlying citation network. | Average |
