Ushbu tadqiqotning haqiqiy mazmuni siqilgan gaz bilan ishlaydigan eksperimental Pneumobile transport vositasining pnevmatik yuritma tizimini MATLAB/Simulink asosidagi parametrik simulyatsiya muhitida modellashtirishdan iborat. Model asosiy bosim bakidan boshlab bosimni tartibga solish, yordamchi rezervuar, klapanlar, ulash elementlari, shlanglar, ikkita ikki tomonlama pnevmatik silindr, reyka-tishli mexanizm, zanjir uzatmasi, erkin muftalar, chiqish momenti, g‘ildirak tortishi va transport vositasi harakatigacha cho‘zilgan pnevmatik hamda mexanik energiya zanjirini birgalikda ifodalaydi. Tadqiqotchilar modelning asosiy maqsadini fizik prototipga o‘zgartirish kiritishdan oldin bosim, sarf, kuch, moment, aylanish tezligi va gaz sarfini virtual muhitda o‘rganish imkonini yaratish deb ta’riflaydi.

Referens mexanizmda ikkita ikki tomonlama pnevmatik silindr mavjud. Har bir silindrning porshen diametri 100 mm, yurish uzunligi 320 mm. Porshen shtoklaridagi reyka mexanizmi chiziqli oldinga-orqaga harakatni tishli va zanjir tizimi orqali doim bir xil yo‘nalishdagi chiqish aylanishiga aylantiradi. Uzayish yurishida bir erkin mufta moment uzatadi, ikkinchi mufta esa erkin aylanadi; qaytish yurishida vazifalar almashadi. Shu tariqa ikki yo‘nalishli chiziqli porshen harakatidan bir yo‘nalishli aylanuvchi chiqish olinadi.

Manbada ruxsat etilgan maksimal 1 MPa bosim va 100 mm porshen diametridan foydalanib bitta silindrning nazariy maksimal kuchi taxminan 7854 N deb hisoblangan. 35 mm qadam radiusi bilan reyka-tishli guruhidagi nazariy moment taxminan 275 N·m, ikki aktuator va uzatma nisbatlari birgalikda hisobga olinganda chiqish valida maksimal nazariy moment esa 84 N·m deb berilgan. Bu qiymatlar analitik dizayn qiymatlaridir; 60 soniyalik dinamik simulyatsiyada grafiklarda ko‘rinadigan real vaqt kuch va moment egri chiziqlari ushbu maksimal nazariy qiymatlardan past va siklik tarzda o‘zgaradi.

Pnevmatik kontur asosiy bosim baki va xavfsizlik tizimi, yordamchi havo rezervuari hamda o‘ng-chap aktuator konturlariga bo‘lingan. Ishlab chiqaruvchi kataloglaridagi nominal sarflardan nisbiy oqim kesimlari hisoblangan; asosiy xavfsizlik konturi uchun 5,78 mm², yordamchi rezervuar konturi uchun 10,56 mm², ikki aktuator tarmog‘i uchun alohida-alohida 10,56 mm² va shlanglarni ham qamrab olgan butun tizim uchun 2,91 mm² ekvivalent nisbiy kesim xabar qilingan. Keyin siqiluvchan va bo‘g‘ilgan oqimni klassik Bernoulli yondashuvi yetarlicha ifodalay olmasligi qabul qilinib, ISO 6358 doirasida sonic conductance \(C\) va kritik bosim nisbati \(b\) qiymatlari taxminan hosil qilingan.

Modelning yakuniy 60 soniyalik simulyatsiyasida gaz sarflangani sari asosiy bak bosimi pasayadi, regulyatordan keyingi bosim taxminan 0,6 MPa atrofida ushlab turishga harakat qilinadi va ikki pnevmatik silindr qarama-qarshi fazada takrorlanuvchi uzayish-qaytish harakatini bajaradi. Ushbu kuchlar mexanik uzatma orqali siklik differensial moment va g‘ildirak tortish kuchiga aylantiriladi. Biroq tadqiqot mustaqil fizik eksperimental tasdiqlashni taqdim etmaydi; natijalarning katta qismi haqiqiy komponent katalog parametrlari va oldingi Pneumobile dizaynlariga tayangan simulyatsiya chiqishlaridir.

Turkiya nuqtayi nazaridan: Tadqiqot Turkiyada ishlab chiqilgan transport vositasi yoki sanoat tizimida tasdiqlanmagan. Shunga qaramay, pnevmatik avtomatlashtirish, mexatronika, kasb-hunar oliy maktablari va muhandislik laboratoriyalari uchun haqiqiy klapan, silindr, quvur va transmissiya parametrlarini bitta Simulink modeli ichida birlashtirishi o‘rgatuvchi namuna hisoblanadi. Turkiyada haqiqiy pnevmatik transport vositasi yoki sanoat yuritmasi dizaynida foydalanish uchun ishlab chiqaruvchiga xos haqiqiy ISO 6358 parametrlari, sizib chiqishlar, harorat o‘zgarishlari, ishqalanish, haqiqiy klapan dinamikasi, mexanik samaradorliklar va fizik prototip o‘lchovlari bilan qo‘shimcha kalibrlash va tasdiqlash zarur.

Tadqiqot aslida nimani o‘rganadi?

Asl sarlavhaga zid ravishda tadqiqotning asosiy mavzusi nazorat hujayrasi emas, balki siqilgan gaz bilan ishlaydigan Pneumobile yuritma tizimining virtual modelidir. Tadqiqotning kirishidan xulosa qismigacha asosiy muhandislik muammosi pnevmatik kontur dinamikasi bilan mexanik quvvat uzatishni bitta parametrik model ichida birlashtirishdir.

Tadqiqotchilar ayniqsa prototip ishlab chiqarishdan oldin quyidagi o‘zgaruvchilarni bashorat qilishni maqsad qiladi:

• bak va liniya bosimlari,
• gaz sarfi va iste’moli,
• pnevmatik silindr kuchlari,
• transmissiya momenti,
• differensial chiqish momenti,
• g‘ildirak tortish kuchi,
• transport vositasi tezlanishi,
• aylanish tezligi,
• umumiy harakat masofasi.

Tadqiqotning yangilik da’vosi pnevmatik kontur mexanik transmissiya bilan birgalikda to‘liq parametrik va qayta konfiguratsiya qilinadigan MATLAB/Simulink arxitekturasida ifodalanganidir.

Referens Pneumobile mexanizmi qanday ishlaydi?

Tadqiqotda Technical University of Košice tarkibida ilgari ishlab chiqilgan Air Force TUKE Pneumobile 2019 mexanizmi referens sifatida olingan. 4-sahifadagi 1-rasm ikki tomonlama pnevmatik silindr reyka, tishli, zanjir va val tizimiga ulangan uch o‘lchamli mexanik tuzilmani ko‘rsatadi. Ayni sahifadagi 2-rasm esa ikki erkin muftaning oldinga va orqaga yurishda navbat bilan moment uzatadigan transmissiya tartibini tushuntiradi.

Silindr oldinga harakat qilganda reyka tishlini aylantiradi. Harakat zanjir orqali birinchi valga uzatiladi. Bir erkin mufta chiqish valini musbat yo‘nalishda haydaydi, ikkinchi mufta esa teskari yo‘nalishda erkin aylanadi. Porshen qaytib tortilganda oraliq vallarning aylanish yo‘nalishi o‘zgaradi, biroq ikkinchi erkin mufta ishga tushib chiqish valini yana ayni musbat yo‘nalishda haydaydi.

Ushbu mexanik tartib tufayli pnevmatik silindrning oldinga-orqaga chiziqli harakati chiqishda uzluksiz bir yo‘nalishli aylanishga aylantiriladi.

Nazariy porshen kuchi qanday hisoblangan?

Porshen kuchi porshen yuzasi bilan bosim ko‘paytmasi orqali hisoblangan:

\[ F= \pi \left( \frac{d_{piston}}{2} \right)^2 p_{max} \approx 7854\;N \]

Manbada:

• \(d_{piston}=100\;mm\)
• \(p_{max}=1\;MPa\)

deb berilgan.

Tishli-reyka mexanizmida qadam aylanasining radiusi 35 mm bo‘lganda:

\[ M_k=F\,r\approx275\;N\cdot m \]

natijasi olinadi.

Ikki aktuatorning mexanik uzatma nisbatlari hisobga olinganda manbada chiqish vali uchun:

\[ M_{k,output}=84\;N\cdot m \]

maksimal nazariy qiymat beriladi.

Ushbu uchta son bir xil turdagi natija emas. 7854 N porshenning nazariy maksimal chiziqli kuchini, 275 N·m bitta reyka-tishli juftidagi nazariy momentni, 84 N·m esa butun mexanik uzatmadan keyingi nazariy chiqish momentini ifodalaydi.

Pnevmatik tizim qaysi asosiy qismlarga bo‘lingan?

7-sahifadagi 5-rasm butun pnevmatik konturini bitta diagrammada ko‘rsatadi. Kontur uchta asosiy guruhdan iborat:

1. asosiy bosim baki va xavfsizlik/regulyatsiya tizimi,
2. yordamchi bosim rezervuari,
3. o‘ng va chap ikki tomonlama aktuator konturlari.

Ushbu bo‘linish keyin Simulink modelida ham saqlangan. Shu tariqa har bir quyi tizimning bosim yo‘qotishi va oqim cheklovi alohida parametrlar bilan ifodalanishi mumkin bo‘lgan.

Asosiy bosim baki qanday modellashtirilgan?

Fizik konturdagi asosiy bak 10 L hajmga ega va boshlanishida 20 MPa bosimli azot saqlaydi. Manbaga ko‘ra, azot oson topilishi va havoga o‘xshash fizik xususiyatlarga ega bo‘lgani uchun ishchi gaz sifatida tanlangan.

Bu yerda manba ichida muhim sozlama farqi mavjud. Analitik kontur tavsifida regulyator bak bosimini:

20 MPa → 1 MPa

darajasiga tushirishi yozilgan.

Bunga qarshi, Simulink modelining 2.4.1 bo‘limida regulyator:

20 MPa → taxminan 0,6 MPa

ko‘rinishida modellashtirilgan va 16-rasmdagi natija grafigi ham taxminan 0,6 MPa qiymatini ko‘rsatadi.

1 MPa bundan tashqari musobaqa qoidalaridagi ruxsat etilgan maksimal bosim sifatida nazariy kuch hisobida ishlatilgan. Manba analitik konturdagi 1 MPa bilan simulyatsiyadagi 0,6 MPa o‘rtasidagi o‘tishni ochiq asoslamaydi.

Yordamchi rezervuarning vazifasi nima?

Asosiy regulyatordan chiqqan gaz aktuatorlarning oniy sarf talablarini muvozanatlash uchun yordamchi rezervuarga yuboriladi. Rezervuar ayni paytda o‘ng va chap pnevmatik konturlarning taqsimlash tugunidir.

Biroq rezervuar hajmida ham manba ichki nomuvofiqlik mavjud:

• 2.3.2 bo‘limda: 25 L,
• 2.4.2 Simulink model tavsifida: 24 L.

Verianla matnida ushbu ikki son bitta qiymatga aylantirilmagan.

Ulash elementlarining oqimi qanday hisobga olingan?

Klapan, ulash qismlari va shlanglarning har biri pnevmatik tizimda bosim yo‘qotishi hosil qiladi. Tadqiqotchilar ishlab chiqaruvchi kataloglaridagi nominal sarf \(Q_n\) qiymatlarini nisbiy oqim kesimiga aylantirish uchun:

\[ S=Q_n\times0.018 \]

munosabatidan foydalangan.

Ketma-ket ulangan elementlarning birgalikdagi ekvivalent kesimi esa manbada:

\[ S_{eq}= \sqrt{ \frac{1}{ \frac{1}{S_1^2}+ \frac{1}{S_2^2}+ \frac{1}{S_3^2}+\cdots+ \frac{1}{S_n^2} } } \]

yondashuvi bilan hisoblangan.

Ushbu usul natijasida asosiy xavfsizlik guruhining ekvivalent kesimi 5,78 mm² deb topilgan. Yordamchi rezervuar va ikki aktuator tarmog‘i 10,56 mm² qiymatiga ega. Shlanglar ta’siri butun konturga qo‘shilganda umumiy ekvivalent cheklov 2,91 mm² gacha tushadi.

Shlang uzunligi nega muhim?

Tadqiqot 12 mm tashqi va 9 mm ichki diametrli poliuretan shlanglar uchun turli uzunlikdagi nisbiy kesim qiymatlaridan foydalanadi. 4-jadvalda 0,5 m uzunlik uchun 51,00 mm², 1 m uchun 43,79 mm² berilgan.

1,5 m shlang uchun to‘g‘ridan-to‘g‘ri referens qiymat bo‘lmagani sababli tadqiqotchilar cheklangan ma’lumot nuqtalaridan taxminiy egri chiziq yaratib:

38,5 mm²

qiymatini baholagan.

Mualliflar bu baho cheklangan referens ma’lumotlariga tayanganini va taqsimlangan oqim qarshiligida kichik og‘ishlarga olib kelishi mumkinligini ochiq cheklov sifatida qayd etgan.

Nega faqat Bernoulli hisobi yetarli deb topilmagan?

Bernoulli va uzluksizlik tenglamalari dastlabki oqim bahosi uchun ishlatilgan; biroq pnevmatik klapan va orifislarda siqiluvchanlik, turbulentlik va bo‘g‘ilgan oqim yuzaga kelishi mumkinligi sababli tadqiqotchilar keyin ISO 6358 yondashuviga o‘tgan.

ISO 6358 doirasida ikkita asosiy parametr ishlatilgan:

• Sonic conductance \(C\): bo‘g‘ilgan oqim hududidagi oqim sig‘imi,
• Kritik bosim nisbati \(b\): kritik va kritikdan past oqim rejimlari o‘rtasidagi chegara.

Ishlab chiqaruvchilarning ko‘pchiligi ushbu ikki parametrni komponentlar uchun to‘g‘ridan-to‘g‘ri bermagani sababli \(C\) nominal sarfdan taxminan hosil qilingan:

\[ C\approx1.5\frac{Q_n}{P_1} \]

Referens yuqori bosim \(P_1=0,6\;MPa\) sifatida ishlatilgan.

Kritik bosim nisbati esa barcha tegishli elementlar uchun:

\[ b=0.3 \]

deb qabul qilingan.

Bu qiymat ishlab chiqaruvchi tomonidan har bir komponent uchun alohida o‘lchangan \(b\) natijasi emas; tadqiqotning model farazidir.

Simulink modeli qaysi bo‘limlardan tashkil topgan?

Model MATLAB 23.2/Simulink, Simscape va Simscape Fluids yordamida to‘rtta asosiy funksional guruhda qurilgan:

1. asosiy bosim baki va xavfsizlik/regulyatsiya modeli,
2. yordamchi rezervuar modeli,
3. ikkita pnevmatik aktuator modeli,
4. klapan va porshen holatiga bog‘liq boshqaruv mantiqi.

Shundan keyin alohida Simulink hisob bloklari aktuator kuchlarini mexanik momentga, g‘ildirak tortish kuchiga, tezlanishga, aylanish tezligiga va masofaga aylantiradi.

Nega ikki aktuator qarama-qarshi holatda boshlanadi?

Aktuator 1 boshlanishida 0 mm, Aktuator 2 esa 320 mm holatga o‘rnatilgan. Shunday qilib, biri uzayganda ikkinchisi qaytadi va mexanizm qarama-qarshi fazada ishlaydi.

21-sahifadagi 18-rasm klapan boshqaruv signallarining +1 va −1 orasida qarama-qarshi fazada almashishini; 19-rasm esa bunga mos ravishda ikki porshenning bir-biriga qarama-qarshi siljish sikllarini ko‘rsatadi.

Ushbu qarama-qarshi fazali ish mexanik erkin mufta tizimi bilan birlashganda chiqish valida uzluksiz bir xil yo‘nalishda moment hosil qilishni maqsad qiladi.

Klapan boshqaruv mantiqi qanday qurilgan?

Simulyatsiyadagi yo‘nalish boshqaruv klapani P, A, B va T portlariga ega. Boshqaruv kirishi:

• \(+1\): P–A va B–T,
• \(-1\): P–B va A–T

oqim yo‘llarini faollashtiradi.

Porshenning haqiqiy holati oldindan belgilangan yurish chegaralari bilan taqqoslanadi. Chekka holatga yetganda klapan yo‘nalishi o‘zgartiriladi. S–R Flip-Flop boshqaruv holatini xotirada saqlaydi, Unit Delay bloki esa teskari aloqa yo‘lidagi algebraik siklni oldini olish uchun ishlatiladi.

Nega klapan tavsiflarida turli nomlar mavjud?

Manbaning turli bo‘limlarida klapan konfiguratsiyasi bir xil terminologiya bilan bayon qilinmagan. 2.2 bo‘limda har bir aktuator 5/2 yo‘nalish boshqaruv klapani bilan ishlashi aytiladi. 2.3.3 bo‘limda fizik komponent 5/3 klapan deb ta’riflanadi va uning ikki chiqishi yopilib 3/3 shaklida ishlatilishi aytiladi. Simulink aktuator modelida esa 4-Way 3-Position / 4/3 klapan bloki ishlatilgan.

Fizik klapanni Simscape dagi abstrakt modelga o‘tkazish texnik jihatdan mumkin bo‘lsa-da, manba ushbu turli tavsiflarni ochiq port moslash jadvali orqali bog‘lamaydi. Shu sababli Verianla matnida uchala ifoda ham manba ichki modellashtirish farqi sifatida saqlangan.

60 soniyalik simulyatsiyada bak bosimi qanday o‘zgaradi?

15-rasmda asosiy bak bosimi boshida taxminan 20 MPa va tizim to‘lgani hamda aktuatorlar azot sarflagani sari 60 soniya davomida uzluksiz kamayadi. Grafik oxirida bosim taxminan 12 MPa atrofga yaqinlashadi.

Bu qiymat grafikdan taxminan o‘qilgan; manba jadval shaklida aniq 60-soniya qiymatini bermaydi.

Regulyator chiqishida nima sodir bo‘ladi?

16-rasmda regulyatordan keyingi bosim boshlang‘ich o‘tishdan so‘ng tezda taxminan 0,6 MPa darajasiga yetadi va kichik davriy tebranishlar bilan shu darajada ushlab turiladi.

Bu grafik simulyatsiyada ishlatilgan haqiqiy regulyator maqsadi analitik bo‘limdagi 1 MPa ifodasidan farq qilishini bevosita ko‘rsatadi.

Sarf grafigidagi manba ichki nomuvofiqlik nima?

Matn 17-rasmni izohlab, boshlanishda taxminan 100 L/min qiymatiga yetadigan keskin cho‘qqi borligini aytadi.

Biroq 17-rasmning ko‘rinadigan y o‘qi 0–1600 L/min oralig‘ida va boshlang‘ich o‘tkinchi javob taxminan 1500 L/min tartibidan boshlanib tez pasayadi. Taxminan 100 L/min darajasi dastlabki o‘tishdan keyingi davriy ish hududiga yaqinroq ko‘rinadi.

Demak, “boshlang‘ich cho‘qqi ≈100 L/min” bayonoti grafik bilan mos emas. Verianla bu qiymatni grafikdan yangi aniq son bilan almashtirmagan.

Aktuator kuchi va differensial moment qanday tutadi?

20-rasmda ikki qarama-qarshi pnevmatik yurish hosil qiladigan jami aktuator kuchi muntazam sikllarda ko‘tarilib-pasayadi. Kuch grafigi nazariy 7854 N maksimal qiymatidan past qoladi.

21-rasmda ayni siklik tuzilma differensial momentda ko‘rinadi. Grafikda moment taxminan 25–80 N·m diapazonida davriy o‘zgaradi, analitik maksimal chiqish qiymati esa 84 N·m deb berilgan.

Bu natija mexanizm ikki qarama-qarshi aktuator bilan musbat chiqish momentini saqlab tursa-da, moment doimiy emasligini; yurish sikliga bog‘liq ravishda tebranishini ko‘rsatadi.

Nega 22–25-rasmlarni ehtiyotkorlik bilan o‘qish kerak?

Natijalar bo‘limidagi so‘nggi to‘rtta grafik manba ichida aniq rasm-izoh nomuvofiqligini o‘z ichiga oladi.

• 22-rasm “Wheel traction forces over time” deb nomlangan; biroq ko‘rinadigan y o‘qi “Vehicle acceleration [m/s²]”.
• 23-rasm “Vehicle acceleration over time” deb nomlangan; biroq ko‘rinadigan y o‘qi “Tractive force on the driven wheel [N]”.
• 24-rasm “Rotational speed of the drivetrain over time” sarlavhasiga ega, biroq ko‘rinadigan grafik “Distance [m]” o‘qiga ega.
• 25-rasm “Total distance traveled over time” sarlavhasiga ega, biroq ko‘rinadigan y o‘qi “Rotational speed [rev/s]”.

Grafik o‘qlari natijalar qaysi fizik o‘zgaruvchini ifodalayotgani haqida kuchli ko‘rsatma bersa-da, manbada rasm raqamlari va izohlar aynan shu tarzda bosilgan. Shu sababli Verianla ularni yashirincha qayta raqamlamagan.

Model haqiqatan energiya samaradorligini o‘lchaydimi?

Model gaz sarfi, oqim cheklovlari, bosim yo‘qotishlari va mexanik chiqish o‘rtasidagi munosabatlarni o‘rganish uchun ishlab chiqilgan; shu sababli energiya boshqaruvi va samaradorlik optimallashtirishida foydalanish mumkin bo‘lgan infratuzilmani beradi.

Biroq tadqiqotda butun tizim uchun kirish energiyasi va foydali mexanik chiqish energiyasidan hisoblangan yagona tajribaviy umumiy energiya samaradorligi foizi xabar qilinmagan. “Energy-efficient” ifodasi optimallashtirish maqsadi va dizayn yondashuvini ta’riflaydi; bu tadqiqotning muayyan foiz bilan isbotlangan yakuniy samaradorlik natijasi emas.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlaydigan natijalar

• Haqiqiy Pneumobile komponent parametrlariga tayangan modulli MATLAB/Simulink–Simscape Fluids modeli yaratilgan.
• Ikkita 100 mm diametrli, 320 mm yurishli ikki tomonlama pnevmatik silindr modellashtirilgan.
• 1 MPa nazariy maksimal bosimda bitta porshen kuchi taxminan 7854 N deb hisoblangan.
• Reyka-tishli juftidagi nazariy moment taxminan 275 N·m deb hisoblangan.
• Uzatmadan keyingi nazariy maksimal chiqish momenti 84 N·m deb berilgan.
• Pnevmatik quyi tizimlarning nominal sarflaridan ekvivalent oqim cheklovlari hisoblangan.
• Butun kontur shlanglar bilan birga ekvivalent nisbiy kesimi 2,91 mm² deb hisoblangan.
• ISO 6358 yondashuviga ko‘ra sonic conductance va kritik bosim nisbatlari taxminan modelga qo‘shilgan.
• 60 soniyalik simulyatsiyada bak bosimi, regulyator bosimi, oqim, porshen holati, kuch va momentning dinamik xatti-harakati olingan.
• Ikki aktuatorning qarama-qarshi fazali ishlashi model ichida barqaror tarzda amalga oshirilgan.

Tadqiqot qo‘llab-quvvatlamaydigan yoki bevosita sinamagan natijalar

• Tadqiqot universal nazorat hujayralarining samaradorligini tajribaviy baholamaydi.
• Ushbu tadqiqotda qurilgan Simulink modeli natijalari yangi fizik Pneumobile tajribasi bilan bevosita taqqoslanmagan.
• Haqiqiy transport vositasida o‘lchangan 84 N·m uzluksiz chiqish momenti ko‘rsatilmagan; 84 N·m nazariy dizayn qiymatidir.
• Model barcha haqiqiy sizib chiqishlar, harorat o‘zgarishlari va mexanik yo‘qotishlarni to‘liq ifodalashi isbotlanmagan.
• Butun tizim uchun tajribaviy umumiy energiya samaradorligi foizi berilmagan.
• 1,5 m shlang parametri bevosita o‘lchov emas, cheklangan referens ma’lumotlaridan olingan taxminiy qiymatdir.
• Har bir komponentning haqiqiy ISO 6358 kritik bosim nisbati alohida tajriba bilan o‘lchanmagan; \(b=0,3\) deb faraz qilingan.
• Simulyatsiya natijasi haqiqiy transport vositasi masofasining tasdiqlangan dala o‘lchovi emas.
• O‘zgaruvchan yo‘l nishabligi, haqiqiy haydash yuki va adaptiv havo boshqaruvi joriy modelning asosiy tasdiqlashida sinovdan o‘tkazilmagan.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

Asosiy fizik va simulyatsiya parametrlari

Analitik kuch va moment natijalari

Asosiy xavfsizlik konturidagi oqim elementlari

Asosiy bakdan keyin o‘chirish klapani, ulash qismlari, regulyatsiya birligi, ko‘ndalang ulanish, xavfsizlik klapani, manometr liniyasi, tez chiqarish klapani va susturuvchi kabi komponentlar mavjud. Ishlab chiqaruvchi nominal sarflari taxminan 131 L/min dan 8443 L/min gacha o‘zgaradi.

Ketma-ket asosiy oqim yo‘lida ishlatilgan elementlardan hisoblangan ekvivalent nisbiy kesim:

\[ \sum S_1=5.78\;mm^2 \]

deb berilgan.

Yordamchi rezervuar konturi

Yordamchi rezervuar kirishida 3/2 o‘chirish klapani va ulash elementlari mavjud. Raqamli PE5 bosim sensori rezervuar ichki bosimini kuzatadi.

Ushbu bo‘lim uchun:

\[ \sum S_2=10.56\;mm^2 \]

hisoblangan.

Aktuator konturlari

Har bir pnevmatik silindrning ikki tomoni alohida klapan yo‘llari orqali ta’minlanadi. Fizik CD12 komponenti manba jadvalida 5/3 klapan sifatida ko‘rsatilgan va nominal sarfi 3800 L/min deb berilgan.

Chap va o‘ng aktuator ta’minot tarmoqlarining hisoblangan ekvivalent qiymatlari:

\[ \sum S_3=10.56\;mm^2 \]

\[ \sum S_4=10.56\;mm^2 \]

deb xabar qilingan.

Butun konturning ekvivalent kesimi

0,5 m, 1 m va 1,5 m shlang bo‘laklarining oqim cheklovlari ham qo‘shilganda:

\[ \sum S_{total}=2.91\;mm^2 \]

natijasi olingan.

Bu natija alohida quyi konturlar yuqoriroq oqim sig‘imiga ega bo‘lsa-da, ko‘plab ketma-ket element va shlanglar butun tizimda umumiy cheklovni oshirishini ko‘rsatadi.

ISO 6358 parametrlari

Manbada tanlangan ayrim sonic conductance qiymatlari quyidagicha:

Barcha \(b\) qiymatlarining 0,3 bo‘lishi ushbu komponentlarning barchasida tajribaviy ravishda bir xil qiymat o‘lchanganini anglatmaydi; bu tadqiqotning umumiy model farazidir.

Asosiy bak Simscape modeli

14-sahifadagi 7-rasmda asosiy bak modeli quyidagi asosiy bloklarni o‘z ichiga oladi:

• Gas Properties,
• Constant Volume Chamber,
• Perfect Insulator,
• Pressure Sensor,
• Orifice,
• Pressure Reducing Valve,
• Pipe,
• Solver Configuration,
• Scope va Display bloklari.

Model bakning 20 MPa boshlang‘ich bosimi bilan regulyatordan keyingi bosim farqini birgalikda kuzatadi.

Yordamchi rezervuar Simscape modeli

15-sahifadagi 8-rasm regulyator chiqishidan yordamchi bakka cho‘zilgan quvur, orifis, sarf sensori, bosim sensori va doimiy hajmli kamera bloklarini ko‘rsatadi. Ushbu modelda yordamchi bak 24 L deb ta’riflangan; bu analitik kontur tavsifidagi 25 L qiymatidan farq qiladi.

Aktuator Simscape modeli

16-sahifadagi 9-rasmda ikki tomonlama pnevmatik aktuator, ikki kamera bosimini o‘lchash, klapan, atmosfera rezervuari, translatsion ishqalanish, porshen/reyka massasi va holat chiqishi ayni fizik model ichida bog‘langan.

Oldinga va orqaga yo‘nalishdagi nazariy kuchlar ikki silindr kamerasining oniy bosimlaridan hisoblanadi.

Boshqaruv tizimi

17-sahifadagi 10-rasm porshen holatiga asoslangan almashtirish mantiqini ko‘rsatadi. Compare To Constant bloklari chekka holatlarni aniqlaydi. S–R Flip-Flop klapanning joriy holatini saqlaydi. Unit Delay algebraik siklni oldini oladi.

Manba ushbu boshqaruv tashqaridan murakkab boshqaruvchi talab qilmasdan porshen holati orqali o‘z-o‘zidan sikl hosil qilishini modelning afzalliklaridan biri deb hisoblaydi.

Pnevmatikadan transport vositasi harakatiga aylantirish

18–19-sahifalardagi 11–14-rasmlar hisoblash zanjirini bosqichma-bosqich ko‘rsatadi:

1. silindrning oldinga/orqaga kuchlari birlashtiriladi,
2. tishli va zanjir nisbatlari orqali val momenti hisoblanadi,
3. differensial chiqish olinadi,
4. g‘ildirak tortish kuchi hisoblanadi,
5. transport vositasi tezlanishiga aylantiriladi,
6. porshen holatidan val aylanish tezligi olinadi,
7. umumiy g‘ildirak aylanishi va siljish integratsiya orqali olinadi.

60 soniyalik simulyatsiyaning asosiy kuzatuvlari

Hisoblash xarajati

Mualliflar modelning batafsil fizik tuzilmasi sezilarli hisoblash xarajati keltirib chiqarishini bildiradi. Haqiqiy tizim vaqtining bir necha daqiqasini simulyatsiya qilish, solver sozlamalari va apparatga qarab, bir necha soat hisoblash vaqtini talab qilishi mumkin.

Bu holat modelning fizik tafsiloti bilan tez optimallashtirish o‘rtasida murosa borligini ko‘rsatadi.

Sonli barqarorlik muammolari

Ayniqsa teskari aloqa va mantiqiy almashtirish bloklari algebraik sikllar hosil qilishi mumkin. Tadqiqotchilar Unit Delay kabi kechikish elementlari va mos solver konfiguratsiyasi bilan ushbu muammoni kamaytirgan.

Model aniqligi bundan tashqari qo‘lda kiritilgan:

• shlang kesimlari,
• ulanish yo‘qotishlari,
• klapan xususiyatlari,
• silindr parametrlari,
• tishli nisbatlari

kabi ma’lumotlarga bevosita bog‘liq.

Kelajakdagi ishlar

Tadqiqotchilar keyingi bosqichlarda adaptiv yoki PID asosidagi klapan boshqaruvi, o‘zgaruvchan haydash ssenariylari, nishab sharoitlari, rivojlangan siqilgan havo boshqaruvi, MATLAB Workspace asosidagi batafsil optimallashtirish va Simscape Multibody bilan mexanik harakatni vizualizatsiya qilishni taklif etadi.

Manba va Usul Haqida Izoh

To‘liq asl tadqiqot nomi: Design and Optimization of Universal Inspection Cells with Energy-Efficient Pneumatic Actuation

Sarlavha–mazmun izohi: Asl sarlavha manbada aynan shu shaklda va o‘zgartirilmagan. Biroq ilmiy tadqiqotning asosiy qismi “Universal Inspection Cells” haqida emas, balki Air Force TUKE Pneumobile pnevmatik transport vositasi yuritma tizimini modellashtirish va simulyatsiya qilish haqidadir. Sarlavhadagi mavzu bilan maqolaning haqiqiy usuli va natijalari o‘rtasidagi ushbu aniq nomuvofiqlik manba tadqiqotning o‘zida mavjud.

Mualliflar: Marek Sukop, Rudolf Jánoš, Jakub Brna, Jaroslav Melko.

Mualliflar tartibi: Manbada berilgan tartib aynan saqlangan.

Teng birinchi / teng hissa: Manbada teng birinchi yoki teng hissa bayonoti mavjud emas.

Mas’ul muallif: Rudolf Jánoš.

Muassasa: Faculty of Mechanical Engineering, Department of Production Technology and Robotics, Technical University of Kosice, Košice, Slovakia.

Manba turi: Taqrizli tadqiqot maqolasi; pnevmatik yuritma, analitik parametr baholash va MATLAB/Simulink–Simscape Fluids asosidagi muhandislik simulyatsiyasi.

Jurnal: Actuators.

Nashriyot: MDPI.

Bibliografik ma’lumot: Actuators 2026, 15(1), 36.

Maqola raqami: 36.

DOI: 10.3390/act15010036.

Rasmiy nashr havolasi:https://doi.org/10.3390/act15010036

Yuborilgan sana: 24 November 2025.

Qayta ko‘rib chiqilgan sana: 18 December 2025.

Qabul qilingan sana: 26 December 2025.

Nashr sanasi: 6 January 2026.

Litsenziya: Creative Commons Attribution (CC BY).

Moliyalashtirish: Slovak Grant Agency VEGA 1/0294/24 “Research and development of a multi-robotic system with distributed intelligence in the cloud” loyihasi hamda 043TUKE-4/2024 “Creating promising educational tools for the field of additive manufacturing with the implementation of progressive virtual reality elements” loyihasi tomonidan qo‘llab-quvvatlangani xabar qilingan.

Ma’lumotlar mavjudligi: Tadqiqotning asl hissalari maqola ichida taqdim etilgani va qo‘shimcha savollar tegishli mualliflarga yo‘naltirilishi mumkinligi aytilgan.

Manfaatlar to‘qnashuvi: Mualliflar manfaatlar to‘qnashuvi yo‘qligini bildirgan.

Muallif hissalari: Konseptualizatsiya M.S. va J.B.; metodologiya M.S. va R.J.; dasturiy ta’minot M.S.; tasdiqlash R.J.; ma’lumotlarni tayyorlash J.M.; ko‘rib chiqish va tahrirlash J.B.; vizualizatsiya J.B.; rahbarlik M.S. deb xabar qilingan.

Ilmiy mazmun chegarasi: Ushbu Verianla maqolasidagi silindr geometriyalari, bak bosimlari, oqim parametrlari, tenglamalar, Simulink bloklari, kuch va moment hisoblari, 60 soniyalik simulyatsiya natijalari va cheklovlar faqat ko‘rib chiqilgan manba tadqiqotga asoslangan. Bibliografik identifikatsiyani tasdiqlashdan tashqari tashqi manbalardan yangi ilmiy natija qo‘shilmagan.

Manba ichidagi muhim nomuvofiqliklar

• Sarlavha–mazmun nomuvofiqligi: Asl sarlavha universal nazorat hujayralari haqida gapirsa-da, tadqiqotning barchasi pnevmatik transport vositasi yuritma modelidir.
• Regulyator bosimi: Analitik tavsifda 20 MPa dan 1 MPa gacha tushirish, Simulink modeli va natijalarda esa taxminan 0,6 MPa maqsad ishlatilgan.
• Yordamchi rezervuar hajmi: Analitik bo‘limda 25 L, Simulink modelida 24 L berilgan.
• Klapan ta’rifi: Tadqiqotning turli bo‘limlarida 5/2, modifikatsiyalangan 5/3→3/3 va 4/3 klapan ta’riflari ishlatilgan; ularning o‘zaro model mosligi ochiq berilmagan.
• 17-rasm sarfi: Izoh boshlang‘ich cho‘qqini taxminan 100 L/min deb aytadi, ko‘rinadigan grafik esa boshida taxminan 1500 L/min tartibida ancha katta o‘tkinchi qiymatni ko‘rsatadi.
• 22-rasm: Izoh g‘ildirak tortish kuchi desa, ko‘rinadigan y o‘qi transport vositasi tezlanishidir.
• 23-rasm: Izoh transport vositasi tezlanishi desa, ko‘rinadigan y o‘qi g‘ildirak tortish kuchidir.
• 24-rasm: Izoh aylanish tezligi desa, ko‘rinadigan y o‘qi masofadir.
• 25-rasm: Izoh umumiy masofa desa, ko‘rinadigan y o‘qi aylanish tezligidir.

Tasdiqlash chegarasi: Tadqiqotchilar model fizik xatti-harakatni realistik ifodalashi va oldingi tajribaviy/nazariy ishlar bilan mos kelishini ta’kidlaydi. Biroq ushbu maqolada model chiqishlari ayni ish sharoitlaridagi yangi fizik Pneumobile tajriba to‘plami bilan tizimli xato tahlili yoki tajriba–simulyatsiya taqqoslashida berilmagan. Shu sababli simulyatsiyani “tasdiqlangan haqiqiy transport vositasi samaradorligi” deb xulosa qilish mumkin emas.

Energiya samaradorligi chegarasi: Tadqiqot siqilgan havo sarfi va tizim parametrlarini optimallashtirishga qaratilgan modelni beradi; biroq butun yuritma zanjiri uchun tajribaviy o‘lchangan yagona umumiy energiya samaradorligi foizini xabar qilmaydi.