WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

На правах рукописи

Ушаков Николай Александрович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБОВ ЗАЩИТЫ ГИДРОСИСТЕМ

КОЛЁСНЫХ И ГУСЕНИЧНЫХ МАШИН ОТ

АВАРИЙНОГО ВЫБРОСА РАБОЧЕЙ

ЖИДКОСТИ

05.05.03 – Колёсные и гусеничные машины

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Волгоград- 2014 2

Работа выполнена на кафедре «Технологические процессы и машины» в Волжском институте строительства и технологий (филиал) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет».

Научный руководитель доктор технических наук, профессор Рогожкин Василий Михайлович

Официальные оппоненты: Городецкий Константин Исаакович доктор технических наук, профессор, Московский государственный машиностроительный университет, кафедра «Автомобили и тракторы», профессор;

Герасун Владимир Морисович доктор технических наук, профессор, Волгоградский государственный аграрный университет, кафедра «Механика», профессор.

Ведущая организация Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А.

Защита диссертации состоится « 06 » июня 2014 г. в 12 часов на заседании диссертационного совета Д212.028.03, созданного на базе Волгоградского государственного технического университета по адресу: 400005 г. Волгоград, пр. им. В.И. Ленина, 28, ауд. 209.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Волгоградского государственного технического университета.

Автореферат разослан « » 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Ляшенко Михаил Вольфредович

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Анализ условий и режимов работы гидросистем колёсных и гусеничных машин показывает, что гидроагрегаты работают в напряженных условиях, характеризуемых постоянно изменяющимися рабочим давлением, температурным режимом, скоростью нарастания давления, возникновением гидравлических ударов и циклических нагрузок. Это повышает вероятность выхода из строя узлов и деталей гидросистемы и может привести к возникновению неисправностей, вызывающих потери рабочей жидкости. Эти обстоятельства делают актуальной задачу разработки эффективных схем защиты гидросистемы от выброса рабочей жидкости при разрушении рукавов высокого давления и проблему охраны окружающей среды.

По имеющимся литературным данным на машинах с гидрофицированным приводом в год происходит около 1,3 порывов рукавов высокого давления. Каждый порыв сопровождается выбросом рабочей жидкости в количестве до 10-12литров.

При стоимости рабочей жидкости 50-70 руб. за литр (в ценах 2013 года) общая сумма потерь составит около 1000 руб. в год на одну машину.

Степень разработанности темы. В ранее выполненных исследованиях разработаны теоретические основы совершенствования работы гидросистемы машин.

Предложены различные способы защиты гидросистем от аварийных потерь рабочей жидкости при разгерметизации рукавов напорной гидролинии и некоторые конструкторские решения защитных устройств.

Цель и задачи исследования: Разработать способ защиты гидросистемы колёсных и гусеничных машин от аварийных потерь рабочей жидкости при нарушении герметичности рукавов напорной гидролинии.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. На основании анализа известных способов защиты разработать математическую модель рабочего процесса гидромеханической части предлагаемого защитного устройства, позволяющую, в отличие от известных способов, определить время срабатывания защитного устройства и скорость движения клапана при различных параметрах работы гидросистемы колёсных и гусеничных машин.

2. Разработать методику расчёта основных параметров защитного устройства, учитывающую турбулентный характер движения рабочей жидкости в полости защитного устройства.

3. Разработать способ защиты гидросистем колёсных и гусеничных машин, основанный на применении в гидромеханической части упругого элемента переменной жёсткости и использования герметичной оболочки на рукавах высокого давления.

4. Проверить работоспособность предлагаемого устройства защиты гидросистемы колёсных и гусеничных машин в стендовых и эксплуатационных условиях.

Научная новизна.

1. Разработана математическая модель рабочего процесса защитного устройства с упругим элементом переменной жёсткости, учитывающая основные параметры гидросистемы и защитного устройства и позволяющая с высокой точностью и надёжностью определить время срабатывания защитного устройства и скорость движения клапана.

2. На основе теоретических и экспериментальных исследований получены зависимости основных параметров предлагаемого защитного устройства от величины давления в гидросистеме, длины рукавов, вязкости гидрожидкости и др; получены теоретические зависимости для определения времени срабатывания защитного устройства.

3. Установлено, что в полости защитного устройства движение рабочей жидкости носит турбулентный характер, с учётом этого предложена методика расчёта основных параметров защитного устройства.

4. Гидромеханическая часть защитного устройства, в отличие от известных конструкций, снабжена упругим элементом переменной жёсткости.

Теоретическая и практическая значимость работы.

1. Разработана, изготовлена и проверена на практике усовершенствованная конструкция защитного устройства для гидросистем, позволяющего исключить загрязнение окружающей среды и сократить потери рабочей жидкости при аварийной разгерметизации гидросистемы колёсных и гусеничных машин.

2. Экспериментально получена зависимость для определения необходимой жёсткости пружин защитного устройства, обеспечивающей требуемое быстродействие устройства, при известном давлении рабочей жидкости в гидросистеме.

3. Разработана методика расчёта основных параметров гидромеханической части защитного устройства гидросистем машин, учитывающая наличие упругого элемента переменной жёсткости и турбулентность потока рабочей жидкости и позволяющая определить конструкторские параметры защитного устройства.

4. Предложена методика расчёта параметров герметичной оболочки защитного устройства, позволяющая определить необходимую прочность материала оболочки и возможность сбора выбрасываемой гидрожидкости при аварийном разрушении рукавов высокого давления.

Методология и методы исследований. Методология исследований предусматривает использование метода системного анализа и статистических методов исследований. Общая методика исследований основывается на комплексном экспериментально-теоретическом подходе, включающем математическое моделирование и теоретическое исследование рабочего процесса защитного устройства.

Положения, выносимые на защиту:

- математическая модель рабочего процесса гидромеханической части защитного устройства с упругим элементом переменной жёсткости.

- методика расчёта основных конструкторских параметров усовершенствованного защитного устройства с учётом турбулентности движения рабочей жидкости в полости защитного устройства;

- математические зависимости для определения времени срабатывания защитного устройства при различной вязкости рабочей жидкости, давлении в гидросистеме, жёсткости пружин клапана, длине хода клапана и других параметров;

- способ защиты гидросистем колёсных и гусеничных машин, основанный на использовании усовершенствованной конструкции защитного устройства (патент РФ №125279) и позволяющий сократить потери рабочей жидкости и исключить загрязнение окружающей среды.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность теоретических исследований обеспечена использованием общеизвестных положений теории упругих тел, достаточным количеством экспериментальных исследований и общепринятыми методами обработки экспериментальных данных. Сравнение теоретических и экспериментальных данных выполнено на основе F-критерия Фишера.

Результаты исследований докладывались на VIII всероссийской научнопрактической конференции «Современные технологии в машиностроении» (г. Пенза, 2004 г.), международной научно-технической конференции «Интерстроймех-2005» (г.

Тюмень, 2005 г.), IV Международной научно-технической конференции «Итоги строительной науки» (г. Владимир, 2005 г.) и др. конференциях. В полном объёме работа заслушана на совместном заседании кафедр «Строительные и дорожные машины и оборудование» и «Высшей и прикладной математики» Волжского института строительства и технологий (филиал) ГОУВПО «Волгоградский государственный архитектурностроительный университет» и на кафедре «Строительные и подъёмно-транспортные машины» Московского государственного строительного университета. По итогам заслушивания получены положительные заключения.

Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 10 работ, в том числе из списка ВАК РФ 4 работы. На разработанное защитное устройство выдан патент РФ №125279 от 27.02.2013 г.

Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, глав, общих выводов, списка использованной литературы (127 источников), содержит 184 страницы, в т.ч. машинописного текста 149 страниц, 15 таблиц, 56 иллюстраций, приложений 8 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цели и задачи исследования, научная новизна и практическая значимость представленной работы.

В первой главе дан анализ различных способов совершенствования гидросистем колёсных и гусеничных машин, условий и режимов их работы, а также факторов, вызывающих аварийные потери рабочей жидкости.

Различные аспекты проблемы совершенствования работы гидросистем машин и способов их защиты от аварийных потерь рабочей жидкости рассмотрены в работах И.П. Ксеневича, В.П. Шевчука, В.М. Шарипова, К.И. Городецкого, А.И. Кубарева, Е.М. Кудрявцева, А.В. Рустановича, В. А. Коробкина, С.М. Борисова, И.Л.

Беркмана, О. А. Смирнова, Д.С. Фаермана, М.А. Степанова, Ю.И. Густова, Н.А.

Фоменко, В.М. Герасуна и др. учёных.

Анализ показал, что основными недостатками известных защитных устройств гидросистем являются следующие:

- не ликвидируют полностью потери рабочей жидкости при аварийной разгерметизации;

- не устраняют загрязнение окружающей среды;

- значительные ударные нагрузки в момент закрытия клапана защитного устройства, что вызывает повышенный износ посадочной поверхности гнезда клапана;

- не учитывают турбулентный характер потока жидкости в полости защитного устройства.

Отмеченные недостатки известных схем защиты делают их недостаточно эффективными и надёжными в процессе эксплуатации, поэтому требуется их дальнейшее совершенствование.

Проведённый анализ известных защитных устройств гидросистемы показывает, что величина аварийных потерь рабочей жидкости при их использовании колеблется в широких пределах (от 1 до 9 л). С учётом достигнутого в ранее выполненных исследованиях научного уровня решения рассматриваемой проблемы была поставлена цель и сформулированы задачи данного исследования.

Во второй главе на основании анализа ранее выполненных исследований по проблеме защиты гидросистем машин от аварийного выброса рабочей жидкости теоретически обоснованы основные направления исследований в области совершенствования способов защиты и положения методики расчёта параметров защитных устройств, обеспечивающих необходимое быстродействие, снижение потерь рабочей жидкости и требования экологической безопасности. Разработана математическая модель рабочего процесса защитного устройства. Расчётная схема приведена на рис. 1.

Рис. 1. Расчётная схема клапана защитного устройства жидкости; Fсж – сопротивление сопротивление внутреннего трения жидкости; F1пр – усилие основной пружины; F2пр – усилие дополнительной пружин.

Определим составляющие сил, действующих на клапан (формула (1)).

Результирующая сила от давления жидкости Fж находится по формуле:

– перепад давления на клапане ; D1 – диаметр клапана.

где Сопротивление жидкости движению клапана Fсж:

где µ – коэффициент динамической вязкости жидкости ; k – коэффициент учитывающий форму клапана ; u – скорость жидкости в полости защитного устройства.

Сопротивление внутреннего трения жидкости Fтр:

где µ – коэффициент динамической вязкости; S – площадь рассматриваемого слоя Усилие F 1пр.пружины 2 и F 2пр пружины 5 находим из следующих выражений:

где с1 и с2 – жёсткость пружин 2 и 5 клапана соответственно; h 0 – величина предварительного сжатия пружин 2 и 5; l – длина хода клапана ; l' – длина хода пружины 5 ; х(t) – величина перемещения клапана при срабатывании защитного устройства.

Подставляя выражения сил из формул (2), (3), (4), (5) и (6) в формулу (1), получим:

Обозначим с1 + с2 = с и приняв в момент действия обеих пружин l= l', получим:

В формуле (7) скорость u движения жидкости будет зависеть от характера поRe тока, т.е. от числа Рейнольдса. Это видно из известной формулы u число Рейнольдса, R – гидравлический радиус сечения потока жидкости; - кинематическая вязкость жидкости.

Уравнение (7) является математической моделью рабочего процесса предложенного защитного устройства.

Третья глава посвящена исследованию характера распределения отказов рукавов высокого давления и разработке устройства для защиты гидросистемы от выброса рабочей жидкости при аварийных ситуациях. Установлено, что наибольшее число неисправностей агрегатов гидросистемы машин приходится на рукава высокого давления – до 44 % (рис. 2).

Для защиты гидросистемы колёсных и гусеничных машин от аварийных потерь рабочей жидкости в работе предложено усовершенствованное устройство, основанное на принципе двойного перекрытия напорной магистрали плунжером и подпружиненным клапаном и использовании герметичной оболочки, расположенной на рукавах высокого давления (рис. 3). Предложенное устройство отличается от известных прототипов наличием упругого элемента переменной жёсткости и защитной оболочки. Важное преимущество его заключается в том, что оно позволяет полностью исключить выброс рабочей жидкости в атмосферу при аварийных ситуациях в гидросистеме за счёт применения герметичной защитной оболочки.

Рис. 2 Распределение неисправностей по агрегатам гидросистемы Рис. 3. Устройство защиты гидросистемы с двумя пружинами и герметичной оболочкой Применение предлагаемого защитного устройства в конструкции машин позволит значительно повысить эксплуатационные свойства гидросистемы машин, что достигается наличием в конструкции гидросистемы запорного устройства и прочной на разрыв герметичной оболочки для сбора рабочей жидкости, выбрасываемой за время срабатывания защитного устройства.

Преимущество предлагаемого защитного устройства состоит ещё и в том, что оно полностью исключает загрязнение окружающей среды.

В отличие от известных конструкций защиты предлагаемое защитное устройство снабжено упругим элементом переменной жёсткости, выполненным в виде двух пружин разной длины и разных характеристик, что позволяет увеличить скорость движения клапана в первоначальный период его закрытия и уменьшить скорость в момент окончания закрытия. Это позволяет увеличить быстродействие устройства, и при этом уменьшить силу удара клапана о гнездо и уменьшить износ посадочного места.

Предлагаемое устройство защиты гидросистемы представлено на рис. 3 Устройство содержит гидромеханический узел 1, прочную на разрыв защитную герметичную оболочку 2. Гидромеханический узел включает в себя корпус 1, подпружиненный плунжер 6 c осевым 7 и радиальными 8 отверстиями и подпружиненный клапан 9, расположенные в корпусе узла. В отличие от известных, в предлагаемом устройстве в гидромеханическом узле установлена дополнительная пружина клапана, которая необходима для стабильной и надёжной работы защитного устройства и уменьшения износа клапана и гнезда. Применение дополнительной пружины предполагает увеличение суммарной жёсткости пружин клапана в начальном его положении и уменьшение – в момент закрытия по сравнению с устройством, где установлена одна пружина.

Устройство работает следующим образом. Рабочая жидкость гидронасосом по напорной гидролинии высокого давления 3 подаётся через полость А и Б гидромеханического узла 1 к гидрораспределителю 5 и далее к гидроцилиндру. При разрушении напорной гидролинии перепад давления в полостях А и Б увеличивается, и равновесие плунжера 6 нарушается. Клапан 9 и плунжер 6, перемещаясь навстречу друг другу, перекрывают отверстие 7 и далее, перемещаясь как единое целое, преодолевая усилие пружин, перекрывают полость Б напорной магистрали, направляя рабочую жидкость через радиальные отверстия 8 из полости А через сливную гидролинию 10 в гидробак.

Введение прочной на разрыв герметичной оболочки 2 обеспечивает сбор выбрасываемой рабочей жидкости при повреждении трубопровода высокого давления за время срабатывания запорного устройства и полностью предотвращает загрязнение окружающей среды.

Предлагаемое устройство позволяет отключить гидропривод при нарушении герметичности линии высокого давления на любом её участке, а также осуществить сбор рабочей жидкости, выбрасываемой из повреждённого участка.

Как следует из приведённого описания, устройство состоит из двух основных частей, имеющих различное назначение. Первая часть – гидромеханическая - предназначена для автоматического отключения подачи рабочей жидкости в гидросистему при разгерметизации нагнетательной магистрали. И вторая - оболочковая – для сбора рабочей жидкости и предотвращения её выброса в окружающую среду при аварийных ситуациях.

В четвёртой главе определено время срабатывания защитного устройства и предложена методика расчёта параметров клапана защитного устройства.

Обозначим составляющие в формуле (7) соответственно:

Подсчитав значения постоянных А, В, С, Е, и приняв в целях упрощения реdx =0, ( т.к. Е – величина очень незначительная Е = 0,310-4); в результате шения Е получим дифференциальное уравнение второго порядка:

где х= х(t).

Воспользуемся способом замены для понижения порядка уравнения (9).

Пусть '= p( ) = ''= рр', тогда уравнение (9) примет вид:

Получено линейное уравнение первого порядка, которое решено методом Бернулли, и получено выражение для определения t (время срабатывания защитного устройства).

С помощью программы Mathcad получено приближённое решение этого уравнения. Время срабатывания защитного устройства складывается из двух величин – t – время срабатывания, когда действуют две пружины и t2 – время срабатывания, когда действует одна пружина.

Для начальных условий (х(0) = 0 и х(0) = 0) и при известных значениях параметров защитного устройства по зависимости (11) получена величина t1 0,085 c.

(время срабатывания защитного устройства на первом участке).

Аналогично по формуле (11) определено время срабатывания устройства на втором участке. На этом участке, где действует одна пружина, начальными условиями будут х = l', х' = 1 = 0,12 м/с.

Следовательно:

Это минимальная величина, которая может быть получена в реальных условиях эксплуатации при данном варианте изготовления защитного устройства. Это время обеспечивает вполне приемлимую величину выброса рабочей жидкости (200 – 250 мл). Математическая модель применима при следующих условиях: давление жидкости в гидросистеме 8…32 МПа, ход поршня 10…20 мм, динамическая вязкость гидрожидкости 0,10…0,35 Нс/м2.

Расчёты показали, что время срабатывания устройства в значительной степени зависит от жёсткости пружин. Используя формулу (11) проведены исследования влияния жёсткости пружин на время срабатывания устройства при различной вязкости жидкости. Результаты представлены на рис. 4, из которого видно, что с увеличением жёсткости пружин время срабатывания защитного устройства уменьшается.

Получено уравнение расхода жидкости при разрыве шланга высокого давления, позволяющее определить величину потерь рабочей жидкости при аварийной разгерметизации, которая с использованием предлагаемого защитного устройства составляет 0,20…0,25 л за один порыв.

Рис. 4. Теоретические зависимости влияния жёсткости пружин В пятой главе обоснован выбор основного объекта исследования – гидросистема колёсных и гусеничных машин, снабжённая защитным устройством от аварийного выброса рабочей жидкости при разгерметизации напорной линии; описана программа и методика стендовых и полевых исследований.

Программа экспериментальных исследований состояла из трёх этапов: стендовые испытания, полевые испытания, обработка опытных данных.

В процессе экспериментальных исследований защитное устройство устанавливали на различных участках напорной гидролинии. Изменяя длину рукавов высокого давления и давление в гидросистеме, регистрировали следующие параметры:

давление в гидросистеме; время срабатывания защитного устройства; объём потерь рабочей жидкости за время срабатывания устройства.

Лабораторные и полевые исследования проводили с использованием методов планирования эксперимента. Для регистрации исследуемых параметров использовалась тензометрическая станции типа УТС-1-ВТ-12, состоящей из усилителя сигналов Н-700 и соединённого с ним девятишлейфового осциллографа марки 9S0-302.

Проведены экспериментальные исследования по выявлению влияния давления в гидросистеме, вязкости жидкости, длины шлангов, температуры жидкости и др.

факторов на показатели работы защитного устройства. Исследования показали, что время срабатывания устройства зависит от вязкости жидкости. Чем больше вязкость, тем больше время срабатывания устройства (рис. 5).

В исследовании использовались рабочие жидкости со следующими значениями кинематической вязкости: 8; 12; 16; 22; 28 и 32 мм2/с. Исследования показали, что с увеличением вязкости с 12 до 30 мм2/с время срабатывания устройства возросло, примерно, на 0,3 с (с 0,09 до 0,42 с) при давлении в гидросистеме 18 МПа. Если давление увеличивать, то время срабатывания устройства будет возрастать при любой вязкости. При этом, как видно из рис. 5, с увеличением вязкости интенсивность роста времени срабатывания устройства увеличивается при любом давлении в гидросистеме.

Рис. 5. Зависимость времени срабатывания защитного устройства от вязкости рабочей жидкости Проверка адекватности математической модели (7) результатам экспериментальных данных выполнена на основе F-критерия Фишера при доверительной вероятности 1- = 0,99. Для этого определили значение F для экспериментальных данных - FЭ и теоретическое значение – FТ. Если FЭ. FТ. – модель адекватна, если FЭ.

FТ. – неадекватна. Расчёты показали, что для нашего случая FЭ = 696 значительно больше FТ =18. Следовательно, можно утверждать, что математическая модель (7) адекватна полученным экспериментальным данным.

В шестой главе приведены рекомендации по практическому применению результатов исследования.

Предложена методика расчёта параметров клапана защитного устройства.

К основным параметрам, характеризующим работу клапана, относятся усилия, действующие на клапан, характеристика пружин (жёсткость, диаметр проволоки, длина пружины, число и шаг витков), ход и эффективная площадь клапана. Нормальная работа устройства будет обеспечена лишь в том случае, если величины, характеризующие эти параметры, будут находиться в определенном соотношении между собой.

При работе гидравлической системы, снабжённой защитным устройством, в ней возникает турбулентное движение рабочей жидкости. Такой характер потока отмечается, в первую очередь, в полости Б защитного устройства (рис. 3).Силы, действующие на клапан устройства в зоне турбулентного движения определяются по формулам:

где F2 – сила давления жидкости на стержень клапана; F3 – сила давления жидкости на клапан в полости Б; к – коэффициент, учитывающий влияние турбулентности движения жидкости; обозначения D1 и D3 показаны на рис. 1.

Теоретически определено значение коэффициента к для рассматриваемых условий. При турбулентном движении происходят потери давления. Величина этих потерь Р определяется по формуле Вейсбаха:

Потери давления до клапана P1 и после клапана P2 определяются по формулам:

где 1, 2 – коэффициенты Дарси для рассматриваемых участков; 1 и 2 – скорость жидкости до клапана и после клапана соответственно.

Коэффициент для рассматриваемых участков:

где 1 и 2 – длина участка пути гидрожидкости до клапана и в сечении седла соответственно; d1 и d2 - диаметр сечения участка до и после клапана соответственно.

Разделим P1 на P2, тогда получим при известных значениях: 1 =55 мм;

2 =10 мм; d1 =20 мм; d2 = 7 мм; 1 = 18,7 103 мм/с; 2 =27,27103 мм/с.

Таким образом, при прохождении жидкости через отверстие в защитном устройстве давление жидкости на клапан снижается примерно на 10 %. Установлено, что суммарная жёсткость пружин клапана и плунжера защитного устройства при ламинарном движении жидкости должна быть не менее 56,8 Н/мм. С учётом коэффициента турбулентности она составит 63,1 Н/мм. Исходя из этой жёсткости, нами определены параметры пружин защитного устройства, которые обеспечат надёжную работу защитного устройства в условиях турбулентного движения рабочей жидкости.

Экспериментальным путём установлена зависимость между давлением жидкости в гидросистеме и необходимой жёсткостью пружин защитного устройства.

Эта зависимость позволяет определить ещё на стадии проектирования, какой должна быть жёсткость пружин устройства, если известно давление жидкости при работе машины в реальных условиях эксплуатации.

Получены зависимости для определения объёма оболочки защитного устройства и исследовано влияние диаметра шланга и величины выбрасываемой жидкости на размеры оболочки.

В седьмой главе приведён расчёт ожидаемой экономической эффективности применения предлагаемой конструкции защитного устройства.

В общем виде выражение для определения экономического эффекта можно записать так:

где Эр.ж – эффект от экономии рабочей жидкости ; ЭТ - эффект от сокращения простоев машины; Эо – эффект от сохранения окружающей среды.

Первую составляющую экономического эффекта определим по выражению:

где Q – объём сохраняемой жидкости (V = 13 л); Цр.ж. – цена рабочей жидкости (50,3 руб./л); Ен – коэффициент экономической эффективности (Ен= 0.1); Дк - дополнительные капитальные вложения (950 руб.). Эр.ж. = (13х50,3 – 0,1х950) 559 руб.

Эффект от сокращения простоев машины:

где Р – прибыль от работы машины за один час (Р = 250,3 руб./ч); tоб – сокращение потерь рабочего времени (tоб = 2 ч);

Эффект от сохранения окружающей среды Эо = 650 руб.

Экономический эффект на машину в год: Э = 559 + 500,6 + 650 1710 руб.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Практика эксплуатации колёсных и гусеничных машин, а также проведённые ранее научные исследования показывают, что основные потери рабочей жидкости вызваны разрушением рукавов высокого давления гидросистемы. Уменьшить эти потери можно путём создания устройств защиты, уменьшающих аварийный выброс рабочей жидкости.

2. Разработана усовершенствованная конструкция устройства защиты гидросистемы от аварийных потерь рабочей жидкости, состоящая из двух частей: гидромеханической части с упругим элементом переменной жёсткости и прочной герметичной оболочки, расположенной на рукавах высокого давления. Гидромеханическая часть устройства снабжена в отличие от известных устройств двумя пружинами, что позволяет снизить ударные нагрузки и уменьшить износ деталей клапана.

3. Разработана математическая модель рабочего процесса гидромеханической части усовершенствованного защитного устройства, учитывающая основные параметры гидросистемы и защитного устройства (давление и вязкость рабочей жидкости, жёсткость пружин защитного устройства, скорость движения жидкости, сопротивление внутреннего трения жидкости, геометрические параметры клапана защитного устройства и др.) и позволяющая определить время срабатывания защитного устройства, скорость движения клапана и силу удара клапана о седло в момент закрытия.

4. Установлено, что в полости защитного устройства имеет место турбулентное движение рабочей жидкости. Поэтому расчёт параметров защитного устройства следует производить с учётом влияния фактора турбулентности. Показано, что для надёжной работы защитного устройства в условиях турбулентного движения жидкости суммарная жёсткость пружин устройства должна быть на 8…10% больше, чем при ламинарном движении..

5. Получены математические зависимости для расчёта основных параметров предложенного усовершенствованного устройства защиты гидросистемы колёсных и гусеничных машин с учётом турбулентности движения гидрожидкости. Определены конструкторские параметры гидромеханической части защитного устройства.

6. Получены зависимости времени срабатывания защитного устройства от давления в гидросистеме при различной жёсткости пружин защитного устройства, позволяющие определить требуемую жёсткость пружин устройства при заданном давлении рабочей жидкости в гидросистеме, что необходимо при разработке конструкции защитных устройств с учётом эксплуатационных условий их работы. Минимальное время срабатывания устройства составляет 0,09 с.

7. Получены теоретические зависимости для расчёта объёма оболочки защитного устройства, учитывающие величину выбрасываемой из гидросистемы рабочей жидкости при разгерметизации напорной гидролинии, давление в гидросистеме, диаметр шланга и др.

8. Экспериментальными исследованиями подтверждена работоспособность и высокая эффективность предложенного защитного устройства. Экспериментальные значения времени срабатывания защитного устройства отличаются от теоретических, полученных по математической модели, на 5…9 %, что свидетельствует об адекватности полученной математической модели.

9. Снабжение предложенным защитным устройством гидросистемы колёсных и гусеничных машин позволит практически полностью исключить потери рабочей жидкости при разрушении напорной гидролинии и обеспечить экологическую безопасность окружающей среды.

10. Экономический эффект от применения предлагаемого защитного устройства составляет около 1710 руб. в год на одну машину.

Перспективы дальнейшей разработки темы. Дальнейшие исследования по теме следует развивать в направлении повышения долговечности защитных устройств гидросистем, проводя исследования по изучению процесса изнашивания клапана защитного устройства с целью повышения его износостойкости. Перспективным направлением дальнейших исследований является также разработка принципиально новых способов защиты гидросистемы, обеспечивающих увеличение быстродействия устройств и сокращение потерь рабочей жидкости, например, использование, вместо механических электронных блоков.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах.

В изданиях, рекомендованных ВАК РФ:

1. Ушаков, Н. А. Методика расчёта устройства для защиты гидросистемы строительных и дорожных машин / В.М. Рогожкин, Н.А. Ушаков // Строительные и дорожные машины. – 2008. - №8. - С. 37-38.

2. Ушаков, Н. А. Защита гидросистем машин от аварийного выброса рабочей жидкости при разгерметизации напорной магистрали / В.М. Рогожкин, Н.А. Ушаков // Механизация строительства. –2011. - №2. - С. 18-19.

3. Ушаков, Н. А. Метод расчёта параметров защитного устройства для гидросистем строительных, дорожных и других гидрофицированных машин/ В.М. Рогожкин, Н.А. Ушаков // Вестник Волгоградского государственного архитектурностроительного университета. – Волгоград, 2011. - №1. - С.102 -105.

4. Ушаков, Н. А. Математическая модель рабочего процесса защиты гидросистемы от аварийного выброса рабочей жидкости / В.М. Рогожкин, Е.Д. Илларионова, Н.А. Ушаков // Строительные и дорожные машины.- 2011. - №5. - С. 43-45.

В прочих изданиях:

5. Оптимизация стратегии эксплуатации машин / В.М. Рогожкин, Н.А. Ушаков, Н.А. Фоменко [и др.]; Автопрогресс-1998: материалы международной научнотехнической конференции. – Варшава, 1998. – С. 177-179.

6. Ушаков, Н.А. Устройство для защиты гидросистем от аварийных потерь рабочей жидкости / Н.А. Ушаков, Н.А. Фоменко, В.М. Рогожкин // Молодёжь Поволжья – науке будущего: труды заочной молодёжной научно- технической конференции. - Ульяновск, 2003. – С. 51 – 52.

7. Ушаков, Н.А. Защита гидросистем машин в целях обеспечения экологической безопасности окружающей среды / Н.А.Ушаков, Н.А. Фоменко // Интерстроймех-2003: материалы международной научно-технической конференции. – Волгоград - Волжский, 2003. – С. 241-243.

8. Ушаков, Н. А. Устройство для защиты гидросистем строительных и дорожных машин от аварийного выброса рабочей жидкости / В.М. Рогожкин, Н.А.

Ушаков // Интерстроймех-2008:материалы международной научно- технической конференции. – Владимир, 2008. – С. 167- 9. Ушаков, Н. А. Математическая модель рабочего процесса устройства для защиты гидросистем строительных и дорожных машин от аварийного выброса рабочей жидкости / В.М. Рогожкин, Е.Д. Илларионова, Н.А. Ушаков // Наука и образование: проблемы, решения и инновации : сб. ст. науч.-практ. конференции. - ВИСТех филиал ВолгГАСУ.— Волгоград, 2010. — С. 207 – 214.

10. Ушаков, Н. А. Устройство для защиты гидросистем машин с элементом переменной жёсткости / Н.А. Ушаков, В.М. Рогожкин, // Интерстроймехматериалы международной научно- технической конференции. – Ижевск, 2012.

– С. 153-157.

11. П. м. 125279 Российская Федерация, МПК F15B20/00. Устройство защиты гидросистемы / Н.А. Ушаков, В.М. Рогожкин. - №2011138135/06; заявл.

16.09.2011; опубл.27.02.2013.

в Волжском институте строительства и технологий по адресу:



 


Похожие работы:

«НАТИГ АДИЛ оглы НАБИЕВ РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ПОВЫШЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ СКВАЖИННЫХ ШТАНГОВЫХ НАСОСОВ. 05.02.13- Машины, агрегаты и процессы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора философии по технике БАКУ 2010 1 Работа выполнена в Азербайджанской Государственной Нефтяной Академии Научный руководитель : член АННА, д.т.н профессор...»

«ДЯТЧЕНКО СЕРГЕЙ ВАСИЛЬЕВИЧ РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ ПРОЕКТНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ НОРМАТИВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ВИБРАЦИИ НА СУДАХ ПРОМЫСЛОВОГО ФЛОТА Специальности: 05.08.03 – Проектирование и конструкция судов 05.08.01 – Теория корабля и строительная механика Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Калининград Диссертационная работа выполнена на кафедре...»

«СУЛТАНМАГОМЕДОВ СУЛТАНМАГОМЕД МАГОМЕДТАГИРОВИЧ ОБЕСПЕЧЕНИЕ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ И ДОЛГОВЕЧНОСТИ ПРОМЫСЛОВЫХ ТРУБОПРОВОДОВ, ПОДВЕРЖЕННЫХ КАНАВОЧНОМУ ИЗНОСУ Специальности: 05.26.03 – Пожарная и промышленная безопасность (нефтегазовая отрасль) 05.02.13 – Машины, агрегаты и процессы (нефтегазовая отрасль) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Уфа - 2003 2 Работа выполнена в Уфимском государственном нефтяном техническом университете....»

«РОМАШОВ МАКСИМ АЛЕКСАНДРОВИЧ ПУСКОВЫЕ ПРОЦЕССЫ В ДРОССЕЛЬНЫХ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СИСТЕМАХ ПРИ РАБОТЕ НА СМЕСЕВЫХ ХЛАДАГЕНТАХ Специальность 05.04.03. – Машины и аппараты, процессы холодильной и криогенной техники, систем кондиционирования и жизнеобеспечения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2012 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования...»

«АСТАХОВА Татьяна Валентиновна ПОВЫШЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ РАМ КАРЬЕРНЫХ АВТОСАМОСВАЛОВ НА ОСНОВЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ИХ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ 05.05.06 – Горные машины АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Кемерово – 2007 Работа выполнена в Институте цветных металлов и золота ФГОУ ВПО Сибирский федеральный университет и Отделе машиноведения Института вычислительного моделирования СО РАН Научный руководитель : кандидат технических...»

«УДК 677.021:677.051 МАЯНСКИЙ Станислав Евгеньевич РАЗВИТИЕ ТЕОРИИ ПРОЦЕССОВ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МАШИННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОДГОТОВКИ ЛЬНА К ТРЕПАНИЮ Специальность 05.19.02 Технология и первичная обработка текстильных материалов и сырья Специальность 05.02.13 Машины, агрегаты и процессы (легкая промышленность) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Кострома, Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Костромской государственный технологический университет...»

«Идрисова Юлия Валерьевна МЕТОД ОПЕРАТИВНОЙ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ПРИВОДОВ МЕТАЛЛООБРАБАТЫВАЮЩИХ СТАНКОВ 05.02.07 – Технология и оборудование механической и физико-технической обработки Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Оренбург 2012 2 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждение высшего профессионального образования Уфимский государственный авиационный технический университет...»

«МОСТОВАЯ ЯНА ГРИГОРЬЕВНА ОБЕСПЕЧЕНИЕ КАЧЕСТВА АЛМАЗНО-АБРАЗИВНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ С ГАЗОТЕРМИЧЕСКИМИ ПОКРЫТИЯМИ ПУТЕМ ВЫБОРА РАЦИОНАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ОСНОВЕ ИМИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ Специальность 05.02.08 – Технология машиностроения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Барнаул – PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего...»

«Ковальков Алексей Александрович ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕХАНИЗМОВ ПОДЪЕМНО-ТРАНСПОРТНЫХ МАШИН НА ОСНОВЕ СПИРОИДНЫХ ПЕРЕДАЧ С УЧЕТОМ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА РАБОТЫ Специальность 05.05.04 - “Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины” Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Новосибирск – 2006 Работа выполнена в Сибирском государственном университете путей сообщения Научный руководитель – доктор технических наук, профессор Анферов Валерий...»

«Бегляков Вячеслав Юрьевич ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ПОВЕРХНОСТИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИСПОЛНИТЕЛЬНОГО ОРГАНА ГЕОХОДА С ПОРОДОЙ ЗАБОЯ Специальность 05.05.06 – Горные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Кемерово – 2012 2 Работа выполнена в Юргинском технологическом институте (филиале) федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Национальный исследовательский Томский...»

«ЯНТУРИН РУСЛАН АЛЬФРЕДОВИЧ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДОВ РАСЧЕТОВ ПАРАМЕТРОВ КОМПОНОВОК НИЗА БУРИЛЬНОЙ КОЛОННЫ И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ БЕЗОРИЕНТИРОВАННОГО БУРЕНИЯ Специальность 05.02.13 – “Машины, агрегаты и процессы” (нефтегазовая отрасль) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук УФА - 2005 Работа выполнена на кафедре нефтегазопромыслового оборудования Уфимского государственного нефтяного технического университета. Научный руководитель доктор...»

«Шашев Александр Валентинович СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ДИЗЕЛЯ С ОБЪЕМНО-ПЛЕНОЧНЫМ СМЕСЕОБРАЗОВАНИЕМ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ В КАЧЕСТВЕ ТОПЛИВА РАПСОВОГО МАСЛА 05.04.02 – тепловые двигатели Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Барнаул – 2007 Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова (АлтГТУ) Научный...»

«СМИРНОВ Аркадий Борисович ОСНОВЫ ТЕОРИИ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕХАТРОННЫХ СИСТЕМ МИКРОПЕРЕМЕЩЕНИЙ С ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ ПРИВОДАМИ 05.02.05 – Роботы, мехатроника и робототехнические системы АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук Санкт-Петербург 2004 Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургский государственный политехнический университет. Научный консультант : - доктор...»

«Нафиз Камал Насереддин ОРГАНИЗАЦИЯ РЕКОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПЕРСПЕКТИВНОГО КОМПЛЕКСА ИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ (на примере Палестины) Специальность: 05.02.22 – Организация производства (строительство) АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва – 2007 2 Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московском государственном строительном университете (ГОУ ВПО МГСУ). Научный...»

«Данилов Павел Алексеевич ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ИЗНОШЕННЫХ ДЕТАЛЕЙ НА ОСНОВЕ ОБОСНОВАННОГО ВЫБОРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИХ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ Специальность 05.02.08 Технология машиностроения АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Москва 2010 Работа выполнена в ГОУ ВПО Московский государственный технологический университет СТАНКИН Научный руководитель : кандидат технических наук,...»

«Паршута Евгений Александрович ОЦЕНКА ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВИБРОЗАЩИТНЫХ СИСТЕМ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ И ПРОЕКТИРОВАНИИ ОБЪЕКТОВ МАШИНОСТРОЕНИЯ Специальность 05.02.02 – Машиноведение, системы приводов и детали машин АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Братск - 2014 Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Иркутский государственный университет путей сообщения....»

«Туркин Александр Владимирович ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГРУЗОВЫХ СИСТЕМ ТАНКЕРОВ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА РИСКА Специальность: 05.08.05 – Судовые энергетические установки и их элементы (главные и вспомогательные) Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Новороссийск – 2011 Работа выполнена в ФГОУ ВПО Морская государственная академия имени адмирала Ф.Ф. Ушакова. Научный руководитель : доктор технических наук, профессор Берёза Ирина...»

«Басманов Сергей Владимирович ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ КАРЬЕРНЫХ АВТОСАМОСВАЛОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ТЕХНИЧЕСКОГО УРОВНЯ Специальность 05.05.06 – Горные машины Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Кемерово 2012 2 Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачёва. Научный руководитель – доктор...»

«Гончаров Антон Александрович РАЗРАБОТКА МЕТОДА ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНСТРУКТИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ САМОТОРМОЖЕНИЕ КЛИНОВЫХ МЕХАНИЗМОВ СВОБОДНОГО ХОДА 05.02.02 - Машиноведение, системы приводов и детали машин Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Волгоград 2013 2 Работа выполнена на кафедре Прикладная математика федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования Волгоградский...»

«МИХАЙЛОВ Александр Анатольевич ПОВЫШЕНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ГИДРОФИЦИРОВАННЫХ ГРУЗОПОДЪЕМНЫХ МАШИН ДЕГАЗАЦИЕЙ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ 05.02.02 – Машиноведение, системы приводов и детали машин АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Братск – 2011 2 Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Сибирский федеральный университет Научный руководитель : доктор технических наук,...»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.