Повышение эффективности работы гидропривода мобильных машин

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Повышение эффективности работы гидропривода мобильных машин
Е. Г. Рылякин, А. И. Волошин Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
Аннотация: В статье рассматриваются условия эксплуатации одной из самых важных систем мобильных машин — гидропривода, особенно под воздействием отрицательной температуры окружающего воздуха. Описываются способы предпускового подогрева и поддержания температуры рабочей жидкости в процессе эксплуатации транспортно-технологических мобильных машин. Выявляются основные преимущества и применяемых систем и устройств. Предлагается оригинальная система регулирования температуры рабочей жидкости в гидроприводе, которая позволит повысить эффективность, надежность и точность регулирования температуры.
Ключевые слова: гидропривод, работоспособность, отрицательные температуры, вязкость, трение, мощность, крутящий момент.
Анализ проведенных исследований показывает, что эффективная работа гидропривода мобильных машин возможна только при рациональной температуре рабочей жидкости. Современные транспортно-технологические машины не оснащены системами регулирования температуры масла гидроагрегатов [1]. Их отсутствие становится заметно в основном при эксплуатации техники в условиях отрицательных температур. На большей площади нашей страны — 96… 97% среднемесячная температура окружающего воздуха находится в интервале температур плюс-минус 20оС свыше четырех месяцев в году, причем до 65% машинно-тракторного парка эксплуатируется в зимнее время года. Зимние работы могут достигать 30% от всех выполняемых работ [2].
В автотранспортном секторе, применяются следующие способы повышения эффективности гидропривода: использование масла с более пологой вязкостно-температурной характеристикой- предпусковой подогрев и обеспечение рациональных температур непосредственно при выполнении транспортно-технологических операций [3,4].
Самым эффективным способом можно было бы считать применение масел с улучшенными эксплуатационными свойствами [5,6]. Однако использование таких масел обоснованно лишь в момент пуска и в начале работы. На величину максимально установившейся температуры масла гидропривода это не оказывает заметного влияния. Помимо этого, ассортимент этих марок масел в нашей стране достаточно ограничен и дефицитен, вследствие чего стоимость низкотемпературных масел весьма велика, поэтому их эксплуатируют преимущественно в районах Крайнего Севера для самых ответственных узлов трения [7].
Повышение эффективности работы гидропривода в эксплуатационных условиях обеспечением рациональных нагрузочного и скоростного режимов работы агрегатов совместно с увеличением коэффициента сменности и загрузки гидропривода в течение рабочей смены представляется малоперспективным из-за особенности работ в зимний период.
Хранение машин в зимнее время в теплом гараже значительно уменьшает скорость охлаждения их деталей и к началу пуска температура масла в гидроагрегатах немного выше, чем температура в закрытом помещении. Таким образом, это способствует более легкому запуску машины в работу, облегчает условия труда операторов и, соответственно, увеличению производительности. Однако, в виду того, что парк мобильных машин чаще всего территориально разобщен и их работы в зимних условиях, как правило, осуществляются небольшими группами, для большинства единиц подвижного состава отсутствие отапливаемых гаражей является нормой. И, если для нагревания двигателей развиты различные способы (индивидуальные средства нагревания, групповые, и т. д.), то гидравлические системы мобильных машин чаще всего запускаются в работу, без прогрева, что проводит к известным негативным последствиям [6,8,10].
Сохранение тепла гидроагрегатов, теплоизоляционными материалами очень эффективно, но эта задача технически трудновыполнимая, так как агрегаты гидравлической системы, располагаются по всей длине трактора, на значительном расстоянии друг от друга [9].
Из некоторых способов нагрева рабочей жидкости гидравлической системы можно отметить следующие: горячим воздухом, инфракрасными горелками, дросселированием, изменением области теплообмена, электронагревательными элементами, нагрев за счет тепла выделяемого двигателем внутреннего сгорания, выхлопными газами [1,5].
Нагревание горячим воздухом агрегатов гидравлической системы весьма эффективно, просто и доступно. Водо-воздушный нагреватель Целинного филиала ГОСНИТИ может нагреть сразу шесть автомобилей. С его помощью нагревается масло в картере двигателя, баках гидравлических систем, коробке передач, заднем мосту. Масло разогревают горячим воздухом с температурой 300 … 350 °C [3]. Главные недостатки этого способа — потребность в приобретении дополнительного оборудования и значительных затрат на топливосмазочные материалы.
Нагрев агрегатов гидравлической системы газовыми горелками инфракрасного излучения также не был широко востребован из-за низкой эффективности этих установок и потребности в дополнительных затратах на приобретение топлива. Нужно отметить, что показатели установок, основанных на применении горелок инфракрасного излучения на сжиженном газе значительно, улучшаются, если применяют их к другим целям, например, для отопления зданий [11].
Системы нагревания рабочей жидкости дросселированием [1,5], основаны на принципе прохождения рабочей жидкости через дроссель под большим давлением. Нагревание рабочей жидкости происходит в результате дросселирования, когда рабочая жидкость проходит через гидравлическое
сопротивление (дроссель) и, из-за потери давления в ходе деформации (мятия) жидкости, происходит преобразование механической энергии в тепловую.
Недостатком этих систем является то, что, когда дросселируемая жидкость под давлением на высокой скорости перетекает через каналы, направляюще-регулировочное гидрооборудование и другие местные сопротивления, она многократно сминается, что очень пагубно влияет на физические и химические свойства рабочей жидкости. В ходе дросселирование масла под большим давлением происходит разрушение молекулярных цепей, в результате чего уменьшается вязкость, ухудшаются смазывающие свойства, и наблюдается потемнение масла.
Известны системы нагревания рабочей жидкости изменением емкости гидробака и области теплоотдачи [1,5], которые включают маленькие и большие баки, главные и дополнительные распределители, насос, тепловой датчик, гидравлический двигатель.
Недостатком этих систем является то, что после достижения рациональной температуры во время работы на маленьком баке при сообщении с большим баком температура рабочей жидкости резко понижается и становится намного ниже рациональной, так как массы холодного масла намного больше массы горячего. Кроме того, это направление теплового регулирования рабочей жидкости требует достаточно существенных конструктивных изменений гидравлической системы, которая приводит к усложнению технологий производства, увеличения размеров, веса и стоимости автомобиля.
Главным недостатком систем нагревания рабочей жидкости электронагревательными элементами [1,5,8] является обязательное существование источников электроэнергии для питания электронагревательных элементов гидравлической системы, что не всегда
возможно обеспечить, особенно, в условиях значительного удаления машины от постоянных источников электроэнергии. Нагреватели же, приводимые в действие от бортовой сети, имеют низкую эффективность и значительно увеличивают нагрузку автомобильной электрической системы.
Конструкция устройства обеспечивающего нагрев масла за счет высокой температуры выделяемой двигателем [1], применена на белорусском тракторе МТЗ-1221, и состоит из трубчатого теплообменника и прикрепленного крышкой к блоку-картеру двигателя посредством болтов. Масло, подаваемое гидравлическим насосом, нагревается в теплообменнике за счет высокой температуры выделяемой двигателем.
Необходимо отметить, что к недостаткам этого способа относится следующее. В начальный момент перекачки масла через теплообменник температура деталей картера двигателя все еще остается довольно низкой. Нагревание рабочей жидкости выполняется только из-за ее хеширования и барбатирования насосом, что проводит к увеличению его изнашивания. В то время, когда температура двигателя увеличится до наибольшей установившейся в ходе теплообмена с окружающей средой, температура блока цилиндров намного превысит рациональную рабочую температуру гидрожидкости, создавая, таким образом, условия для ухудшения эксплуатационных свойств рабочей жидкости.
Системы нагревания рабочей жидкости выхлопными газами двигателя [1,5] также не стали широко применяться, потому что масло гидравлической системы подвергается значительному местному перегреву, так как температура выхлопных газов, после выпуска их от двигателя в несколько раз превышает рациональную температуру рабочей жидкости. Под влиянием высокой температуры масло начинает интенсивно окисляться и полимеризироваться, что является основным фактором старения масла,
кроме того образовавшиеся органические кислоты и асфальтовые вещества, забивают маслопроводы, и каналы и выпадают в осадок.
Описанные ранее организационно-технические мероприятия, при несомненных достоинствах каждого из них, все-таки не до конца решают проблемы, связанные с улучшением выходных показателей гидропривода, в особенности, при отрицательной температуре окружающего воздуха.
Из всех перечисленных способов выдвигаемым требованиям полностью не отвечает ни один. В виду этого, нами была предложена система для терморегулирования жидкости гидропривода оригинальной конструкции. Эту систему можно использовать и для подогрева, и для охлаждения рабочей жидкости в эксплуатационных условиях [10,12].
Система терморегулирования состоит из гидронасоса, сообщенного нагнетательной гидролинией с теплообменником, который сообщается с гидробаком через сливную гидролинию, гидравлическое сопротивление, помещенное в указанной нагнетательной гидролинии, шестеренный насос смазочной системы двигателя и вентилятор блока охлаждения кабины, также связанные с теплообменником, и отличается тем, что для разогрева масла гидропривода применяется тепло моторного масла из смазочной системы двигателя.
Разработанная система терморегулирования лишена обозначенных ранее недостатков, и ее применение увеличит эффективность, надежность и точность регулирования температуры рабочей жидкости гидропривода.
Таким образом, повышение работоспособности гидроагрегатов мобильных машин терморегулированием гидравлического масла в эксплуатационных условиях является весьма эффективным средством, наиболее полно реализующим их потенциальные свойства. Этого можно достичь модернизацией гидропривода путем установки в него системы терморегулирования.
Литература
1. Рылякин Е. Г. Повышение работоспособности гидросистемы трактора терморегулированием рабочей жидкости: дис. … канд. техн. наук: 05. 20. 03: защищена 21. 09. 2007: утв. 07. 12. 2007 / Рылякин Евгений Геннадьевич. Пенза, 2007. — 150 с.
2. Николаенко А. В., Хватов В. Н. Повышение эффективности использования тракторных дизелей в сельском хозяйстве. Л.: Агропромиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. 191 с.
3. Захаров, Ю.А., Ремзин Е. В., Мусатов Г. А. Основные дефекты корпусных деталей автомобилей и способы их устранения, применяемые в авторемонтном производстве // Инженерный вестник Дона, № 4, 2014. URL: ivdon. ru/uploads/article/pdf/IVD48_Zaharov. pdf_b512b82f57. pdf.
4. Рылякин Е. Г., Захаров Ю. А. Повышение работоспособности гидропривода транспортно-технологических машин в условиях низких температур // Мир транспорта и технологических машин. № 1(44). Январь-Март 2014. С. 69−72.
5. Каверзин С. В., Лебедев В. П., Сорокин Е. А. Обеспечение работоспособности гидравлического привода при низких температурах: моногр. Красноярск, 1997. 240 с.
6. Захаров Ю. А., Рылякин Е. Г., Семов И. Н. и др. Обеспечение работы мобильных машин в условиях отрицательных температур // Молодой ученый. 2014. № 17. С. 56−58.
7. Roylance B., Williams J. and Dwyer-Joyce R (2000, February 7). Wear Debris and Associated Wear Phenomena — Fundamental Research and Practice, Proceedings of the IMECHE Part J Journal of Engineering Tribology 214. pp. 79 105.
8. Гугушев И. К., Першин В. А. Универсальный стенд и методы диагностики элементов гидросистем машин коммунального назначения //
Инженерный
вестник
Дона, № 2, 2012. URL:
ivdon. ru/uploads/article/pdf/20122_20. pdf762. pdf
9. Власов П. А., Рылякин Е. Г. Терморегулирование жидкости гидросистемы // Сельский механизатор. 2007. № 6. С. 36.
10. Рылякин Е. Г. Подогрев масла в гидросистеме // Сельский механизатор. 2014. № 8. С. 38−40.
11. Sundberg А. Management aspects on Condition Based Maintenance — the new opportunity for maritime industry / Anders Sundberg // International cooperation on marine engineering systems: Paper presented at the 9™ International Conference on Marine Engineering Systems at the Helsinki University of Technology. 19−21 May 2003. рр. 1−8.
12. Курылев А. В., Рылякин Е. Г. Система регулирования температуры рабочей жидкости в гидроприводе транспортно-технологических машин // Мир транспорта и технологических машин. № 3(46). Июль-Сентябрь 2014. С.
1. Ryljakin E.G. Povyshenie rabotosposobnosti gidrosistemy traktora termoregulirovaniem rabochej zhidkosti [Increase of tractor hydraulic system operability by a thermal regulation of working liquid]: dis. … kand. tehn. nauk: 05. 20. 03: zashhishhena 21. 09. 2007: utv. 07. 12. 2007 Ryljakin Evgenij Gennad'-evich. Penza, 2007. 150 р.
2. Nikolaenko A.V., Hvatov V.N. Povyshenie jeffektivnosti ispol'-zovanija traktornyh dizelej v sel'-skom hozjaystve [Increase of efficiency of use of tractor diesels in agriculture]. L.: Agropromizdat. Leningr. otd-nie, 1986. 191 р.
3. Zaharov, Ju.A. Inzenernyj vestnik Dona (Rus). № 4, 2014. URL: ivdon. ru/uploads/article/pdf/IVD48_Zaharov. pdf_b512b82f57. pdf.
4. Ryljakin E.G., Zaharov Ju.A. Mir transporta i tehnologicheskih mashin. № 1 (44). Janvar'--Mart 2014. р. 69−72.
89−96.
References
5. Kaverzin S.V., Lebedev V.P., Sorokin E.A. Obespechenie rabotosposobnosti gidravlicheskogo privoda pri nizkih temperaturah [Ensuring operability of the hydraulic drive at low temperatures]: monogr. Krasnojarsk, 1997. 240 р.
6. Zaharov Ju.A., Ryljakin E.G., Semov I.N. i dr. Molodoj uchenyj. 2014. № 17. р. 56−58.
7. Roylance B., Williams J. and Dwyer-Joyce R (2000, February 7). Wear Debris and Associated Wear Phenomena — Fundamental Research and Practice, Proceedings of the IMECHE Part J Journal of Engineering Tribology 214. pp. 79 105.
8. Gugushev I.K., Pershin V.A. Inzhenernyj vestnik Dona. № 2, 2012. URL: ivdon. ru/uploads/article/pdf/20122_20. pdf762. pdf
9. Vlasov P.A., Ryljakin E.G. Sel'-skij mehanizator. 2007. № 6. р. 36.
10. Ryljakin E.G. Sel'-skij mehanizator. 2014. № 8. р. 38−40.
11. Sundberg A. Management aspects on Condition Based Maintenance — the new opportunity for maritime industry. Anders Sundberg. International cooperation on marine engineering systems: Paper presented at the 9™ International Conference on Marine Engineering Systems at the Helsinki University of Technology. 19−21 May 2003. рр. 1−8.
12. Kurylev A.V., Ryljakin E.G. Mir transporta i tehnologicheskih mashin. № 3(46). Ijul'--Sentjabr'- 2014. р. 89−96.

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой