Расчет и проектирование магнитореологических камер гидравлического оборудования

Abstract

Магнитореологические системы демпфирования и виброгашения отличаются адаптивностью, хорошими показателями диссипации ударной и вибрационной нагрузки и незначительными перемещениями поршня под нагрузкой. Исследовательская работа посвящена созданию конструктивных решений в области магнитореологических рабочих камер с распределенными диссипативно-жесткостными свойствами и их компоновке в гидравлическом демпфирующем оборудовании. В статье представлены два варианта исполнения магнитореологических рабочих камер: магнитореологическая камера с распределенными диссипативно-жесткостными свойствами и магнитореологическая камера с распределенными диссипативно-жесткостными свойствами, разделенная на субполости. Предложенные конструкции магнитореологических рабочих камер обладают большей энергоэффективностью и стабильностью рабочих процессов. Разработанный способ демпфирования и его конструктивная реализация значительно улучшают динамику рабочего процесса и уменьшают время диссипации ударных и вибрационных нагрузок. Демпфирование в рабочей камере, в случае применения магнитореологической камеры с распределенными диссипативно-жесткостными свойствами, осуществляется за счет нейтрализации ударной волны или изменения скорости ее распространения путем генерации акустической волны. Магнитореологическая камера с распределенными диссипативно-жесткостными свойствами, разделенная на субполости, производит диссипацию механической энергии посредством моделирования характеристик вязкостного трения в объеме магнитореологической среды. Описанные численные модели позволяют производить расчет и проектирование модификаций магнитореологических камер предложенной конструкции. Приведена методика расчета конструктивных параметров магнитореологических камер по значениям коэффициентов, учитывающих частотные характеристики управляющих электромагнитных полей. Результаты численного моделирования иллюстрируют динамику изменения значений вязкостных характеристик в управляющих бегущих электромагнитных полях, по которым формируются значения коэффициентов, учитывающих частотные характеристики управляющих электромагнитных полей. Magnetorheological damping and vibration-absorbing systems are characterized by adaptability, good dissipation of shock and vibration load, and minor plunger movements under loads. The research is devoted to constructive solutions for magnetorheological working chambers with inhomogeneously distributed dissipative stiffness properties, and their layout in hydraulic damping equipment. The paper presents two types of magnetorheological working chambers: magnetorheological chamber with inhomogeneously distributed dissipative stiffness properties; and magnetorheological chamber with inhomogeneously distributed dissipative stiffness properties that is divided into subcavities. The proposed magnetorheological working chambers have higher energy efficiency and workflow stability. The developed damping method and its constructive implementation significantly improve the dynamics of workflow and reduce the dissipation time of shock and vibration loads. In a magnetorheological chamber with inhomogeneously distributed dissipative stiffness properties, damping is carried out by neutralizing the shock wave and by generating an acoustic wave to change its propagation velocity. The magnetorheological chamber with inhomogeneously distributed dissipative stiffness properties and subcavities dissipates mechanical energy by modeling viscous friction characteristics in the volume of magnetorheological fluid. The described numerical models make it possible to calculate and design modifications of the proposed magnetorheological working chambers. We proposed a method for calculating the design parameters of magnetorheological working chambers; it is based on values of the coefficients that take into account the frequency characteristics of control electromagnetic fields. The results of numerical simulation illustrate the dynamics of changes of viscosity characteristics in control electromagnetic fields and values of the coefficients that take into account the frequency characteristics of control electromagnetic fields.