Введение

Динамический анализ является важным этапом при проектировании гидравлических приводов и трансмиссий различных машин и механизмов (автомобилей, самоходных шасси, тракторов, кранов, тягачей, погрузчиков, экскаваторов, скреперов, станков, гидравлических стендов и т.д.) и позволяет задолго до создания опытного образца смоделировать рабочие процессы и получить необходимые данные о динамических свойствах гидросистемы и особенностях протекания рабочих процессов, обратить внимание на наличие слабых мест в гидросистеме,  и до проведения испытаний осуществить оптимизацию проектного решения на базе результатов математического моделирования и вариантного анализа.

Математическое моделирование различных современных технических систем определенного класса (механических, гидравлических, электрических и др.) связано с построением моделей, обеспечивающих формализованное описание любой такой системы произвольной структуры.

Для построения формальной динамической модели гидросистемы в целом используется метод, основанный на представлении системы в виде конечной элементно-узловой структуры . В основе такого подхода лежит идея метода конечных элементов, когда сложную по конфигурации систему можно условно разделить на отдельные функциональные элементы , математическое описание которых известно и для которых в рамках рассматриваемой системы можно однозначно определить условия связей этих элементов друг с другом ( вход – выход ). Тогда для описания системы в целом достаточно указать имя ( идентификатор типа) элемента , пронумеровать его узлы на входе и выходе , задать необходимые физические, геометрические и конструктивные параметры (константы) и записать уравнения, преобразующие переменные на входе элемента в переменные на выходе.

В качестве таких базовых элементов в гидравлических системах могут быть: насос, гидромотор, гидроцилиндр, клапан прямого действия, клапан непрямого действия, местное сопротивление ( дроссель ) , трубопровод (в том числе, тупиковый участок трубопровода или полость ) , тройник ( делитель или сумматор потоков ) , регулятор мощности, гидроаккумулятор, золотниковый гидрораспределитель, гидрозамок, дизельный двигатель с центробежным регулятором, колесный движитель, линейные динамические звенья систем автоматического регулирования ( САР ) .

Тогда структура любой произвольной гидросхемы может быть описана посредством идентификации элементов, нумерации узлов (точек соединения элементов в схеме по принципу вход – выход ) и формирования на основе этого матриц связей , отражающих структуру (топологию) схемы.

Таким образом, для моделирования динамических процессов в гидросистемах произвольной структуры необходимы:

– алгоритм структурного описания произвольных гидросхем;

– библиотека базовых гидроэлементов и их математических моделей;

– систематизация исходных данных, и способ их формирования и подготовки;

– алгоритм автоматического формирования системы уравнений, описывающих гидросхему произвольной структуры в целом;

– метод решения сформированной системы уравнений;

– программная реализация динамического расчета произвольных гидросхем;

– способ представления и анализа полученных результатов.

Программа анализирует исходную информацию и в зависимости от состава элементов и структуры исследуемой гидросхемы выбирает из библиотеки базовых гидроэлементов и их математических моделей необходимые уравнения, формируя общую математическую модель гидросистемы и решая ее при заданных внешних воздействиях.