Конструктивное исполнение высокоэффективных систем тер-морегулирования гидравлических и магнитореологических приводов мобильных машин

Катарина Валерьевна Найгерт, Владимир Александрович Целищев

Аннотация


Приводы мобильных машин эксплуатируются в условиях интенсивно изменяющихся температур. Устойчивость рабочих параметров приводных систем, применяющих рабочую жидкость в качестве кинематического звена, напрямую зависит от температуры среды. Для стабилизации температуры рабочей среды необходима реализация ее термостатирования. К массогабаритным показателям систем терморегулирования мобильных машин предъявляют жесткие требования, так как лишняя масса готового изделия повышает расход топлива, а большие размеры элементов создают трудности при их компоновке и монтаже. В гидравлических и магнитореологических системах посредством рабочей жидкости происходит перенос энергии от источника давления к исполнительному элементу, в жидкости протекают соответствующие процессы трансформации кинетической энергии в потенциальную энергию, изменения их значений в ответ на сигналы управления за счет различных устройств или механизмов. Рабочие характеристики и динамика рабочих процессов приводов определяется динамикой трансформации и переноса энергии в них. Очевидно, что динамика энергетических процессов гидравлических и магнитореологических систем зависит от физических параметров рабочих жидкостей и прежде всего от температуры. Это вызывает необходимость уделять повышенное внимание эффективности систем терморегулирования. Развитие приводных технологий требует совершенствования систем терморегулирования, так как существующие системы терморегулирования неспособны соответствовать постоянно повышающимся стандартам. В работе рассмотрена гибридная система терморегулирования для гидравлических и магнитореологических приводов, применяющая сочетание термоэлектрических элементов и одноступенчатой маломощной компрессорной установки, отличающаяся высокой производительностью, значительной энергоэффективностью и небольшими массогабаритными показателями. Описана численная модель, позволяющая проводить тепловой расчет подобных гибридных систем терморегулирования и определять динамику тепловых процессов, протекающих в их рабочих средах. Даны базовые рекомендации по проектированию и рациональной эксплуатации гибридных систем терморегулирования данного типа.


Ключевые слова


гидравлические приводы; магнитореологические приводы; системы терморегулирования; рабочие среды; энергетические процессы

Полный текст:

PDF

Литература


Popov D.N. Dinamika i regulirovaniye gidro i pnevmosistem [Dynamics and Regulation of Hydraulic and Pneumatic Systems]. Moscow, Mashinostroyeniye Publ., 1976. 424 p.

Sveshnikov V.K., Usov A.A. Stanochnyye gidroprivody [Machine Tool Hydraulic Drives]. Moscow, Mashinostroyeniye Publ., 1988. 512 p.

Chuprakov Yu. I. Gidroprivod i sredstva gidroavtomatiki [Hydraulic Drive and Hydro Automation]. Moscow, Mashinostroyeniye Publ., 1979. 232 p.

Smyk A.F. Fizika. Elektromagnetizm. Kurs lektsiy [Physics. Electromagnetism. Lectures]. Moscow, 2007. 160 p.

Steven R.A., Henry A.S. A Review of Power Harvesting Using Piezoelectric Materials. Smart Mater. Struct, 2007, vol. 16, no. 1, pp. 43–50. DOI: 10.1088/0964-1726/16/3/R01

Denisov A.A., Nagornyy V.S. Elektro Gidro- i elektrogazodinamicheskiye ustroystva avtomatiki [Electro Hydro- and Electro Gas Dynamic Automation]. Moscow, Mashinostroyeniye Publ., 1979. 257 p.

Naigert K.V. The rotating magnetorheological fluid technologies in actuators of industrial automation systems. Innovations in modern science. Neftekamsk, Scientific Publishing Center World of Science; Praha, Publishing house Osvícení, 2017, pp. 102–113.

Naigert K.V. The realization principles of new generation magnetorheological systems. Modern science: current issues and development prospects. Neftekamsk, Scientific Publishing Center World of Science; Sofia, Publishing house SORoS, 2017, pp. 132–147.

Chertovich A.V., Stepanov G.V., Kramarenko E.Y., Khokhlov A.R. New Composite Elastomers with Giant Magnetic Response. Macromolecular Materials and Engineering, 2010, vol. 295, no. 4,

pp. 336–341. DOI: 10.1002/mame.200900301

Kozhushner M.A., Gatin A.K., Grishin M.V. et al. Magnetization reversal of Ferromagnetic Nanoparticles Induced by a Stream of Polarized Electrons. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2016, vol. 414, pp. 38–44. DOI: 10.1016/j.jmmm.2016.04.045

Martinez B., Roig A., Obradors X. Magnetic Properties of Gamma-Fe2O3 Nanoparticles Obtained by Vaporization Condensation in a Solar Furnace. J. Appl. Phys., 1996, vol. 79, pp. 2580–2586. DOI: 10.1063/1.361125

Lyubutin I.S., Gervits N.E., Starchikov S.S. et al. Magnetic and Mössbauer Spectroscopy Studies of Hollow Microcapsules Made of Silica-Coated CoFe2O4 Nanoparticles. Smart Materials and Structures, 2015, vol. 25, no. 1, pp. 015022. DOI: 10.1088/0964-1726/25/1/015022

Brigadnov I.A., Dorfmann A. Mathematical Modeling of Magneto-Sensitive Elastomers. Int. J. Solid. Struct., 2003, vol. 40, pp. 4659–4674. DOI: 10.1016/S0020-7683(03)00265-8

Dubenko I., Quetz A., Pandey S. et al. Multifunctional Properties Related to Magnetostructural Transitions in Ternary and Quaternary Heusler Alloys. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2015, vol. 383, pp. 186–189. DOI: 10.1016/j.jmmm.2014.10.083

Naigert K.V., Tutynin V.T. Reologicheskiy drossel'-termostat [The rheological throttle-thermo¬stat]. Patent RF, no. 173746, 2017.

Frayshteter G.B., Danilevich S.Y., Rodionova N.V. Techeniye i teploobmen nen'yutonovskikh zhidkostey v trubakh [Flow and Heat Transfer of Non-Newtonian Fluids in the Pipes]. Kiev: Naukova dumka Publ., 1990. 216 p.

Kramarenko E.Y., Chertovich A.V., Stepanov G.V. et al. Magnetic and Viscoelastic Response of Elastomers with Hard Magnetic Filler. Smart Materials and Structures, 2015, vol. 24, p. 035002. DOI: 10.1088/0964-1726/24/3/035002

Bibik E.E. Reologiya dispersnykh system [Rheology of disperse systems]. Leningrad: Publishing house. Leningr. University, 1981. 172 p.

Stepanov G.V., Chertovich A.V., Kramarenko E.Y. Magnetorheological and Deformation Pro¬perties of Magnetically Controlled Elastomer with Hard Magnetic Filler. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2012, vol. 324, pp. 3448–3451. DOI: 10.1016/j.jmmm.2012.02.062

Dorfmann A., Ogden R.W. Nonlinear Magnetoelastic Deformations. Q. J. Mech. Appl. Math., 2004, vol. 57 (4), pp. 599–622. DOI: 10.1093/qjmam/57.4.599

Bustamante R., Dorfmann A., Ogden R.W. A Nonlinear Magnetoelastic Tube under Extension and Inflation in an Axial Magnetic Field: Numerical Solution. J. Eng. Math., 2007, vol. 59. pp. 139–153. DOI: 10.1007/s10665-006-9088-4

Gusev V.V., Samoilikov V.K. Fizicheskiye osnovy proyektirovaniya oborudovaniya [Physical basis of equipment design]. Moscow, 1999. 141 p.

Bustamante R., Dorfmann A., Ogden R.W. On Variational Formulations in Nonlinear Magnetoelastostatics. Math. Mech. Solids, 2008, vol. 13, p. 725. DOI: 10.1177/1081286507079832v1

Grunin A.A., Mukha I.R., Chetvertukhin A.V., Fedyanin A.A. Refractive Index Sensor Based on Magnetoplasmonic Crystals. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2016. DOI: 10.1016/j.jmmm.2016.03.069

Filipcsei G., Zrínyi M. Magnetodeformation Effects and the Swelling of Ferrogels in a Uniform Magnetic Field. J. Phys. Condens., 2010, Matter 22, p. 276001. DOI: 10.1088/0953-8984/22/27/276001

Bulat L.P., Buzin E.V. Termoelektricheskiye okhlazhdayushchiye ustroystva [Thermoelectric cooling devices]. St. Petersburg, 2001. 41 p.

Shlyakhtin O.A., Leontiev V.G., Young-Jei O., Kuznetsov A.A. New Manganite-Based Mediators for Self-Controlled Magnetic Heating. Smart Materials and Structures, 2007, vol. 16, no. 5, pp. 35–39. DOI: 10.1088/0964-1726/16/5/N02

Bohm V., Naletova V.A., Popp J. et al. Material Transport of a Magnetizable Fluid by Surface Perturbation. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2015, vol. 395, pp. 67–72. DOI: 10.1016/j.jmmm.2015.07.036

Carlson J.D., Jolly M.R. MR Fluid, Foam and Elastomer Devices. Mechatronics, 2000, vol. 10, pp. 555–569. DOI: 10.1016/S0957-4158(99)00064-1

Korolev V.V., Lomova T.N., Maslennikova A.N. et al. Magneto Caloric Properties of Manganese (III) Porphyrins Bearing 2,6-Di-Tert-Butylphenolgroups. Journal of Magnetism and Magnetic Materials, 2016, vol. 401, pp. 86–90. DOI: 10.1016/j.jmmm.2015.10.014

Wilkinson W.L. Nen'yutonovskiye zhidkosti [Non-Newtonian Fluids]. Moscow, Mir Publ., 1964. 216 p.

Taketomi S., Tikadzumi S. Magnitnyye zhidkosti [The Magnetic Fluids]. Moscow, Mir Publ., 1993. 272 p.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.