Введение к работе
Актуальность работы. Эффективность гидрофицированных машин различного технологического назначения во многом зависит от температуры окружающей среды. Эффективность значительно снижается как при низких температурах, так и при высоких.
Высокотемпературный режим работы гидропривода снижает технико-эксплуатационные показатели гидрофицированных машин (строительно-дорожных, горных, сельскохозяйственных и других самоходных машин). Высокая температура является одним из важнейших факторов, влияющих на интенсивное старение рабочей жидкости. Температура выше 70 С приводит к снижению вязкости рабочей жидкости, резкому возрастанию объемных потерь. Наблюдается интенсивный износ вследствие снижения смазывающей способности трущихся поверхностей, снижение объемного КПД гидромашин, изменение линейных размеров нагреваемых элементов, в результате ухудшается точность выполнения технологических операций и значительно уменьшается ресурс гидрооборудования. Все это ведет к снижению параметров производительности и надёжности машин. Гидрофицированные машины, эксплуатируемые в условиях повышенных температур, требуют проведения ряда мероприятий по увеличению теплоотдачи и стабилизации температурного режима.
Вышеуказанные факторы подтверждают актуальность проблемы увеличения эффективности использования гидрофицированных машин, эксплуатируемых в условиях повышенных температур. Одной из распространенных самоходных машин является одноковшовый экскаватор.
Цель работы. Обеспечение оптимального температурного режима рабочей жидкости для повышения эффективности работы гидроприводов самоходных машин при эксплуатации в условиях высоких температур.
Задачи исследования:
-
Проанализировать влияние высоких температур окружающей среды на основные параметры гидропривода и эффективность работы гидрофицированных самоходных машин и возможностей использования технических решений.
-
Разработать математическую модель теплового режима гидропривода экскаватора с учетом теплообменника, оснащенного устройством орошения.
-
Получить расчетные и экспериментальные зависимости температуры рабочей жидкости в гидросистеме в зависимости от режимов работы теплообменника и температуры окружающей среды.
-
Провести сравнительный анализ результатов расчетных и экспериментальных исследований.
Объект исследования - теплообменное устройство гидропривода экскаватора, оснащенное системой орошения.
Предмет исследования - характеристики тепловых процессов в гидроприводе, работающем при высоких температурах окружающей среды.
Методы исследования. Поставленные задачи решались с применением теории теплообмена и теории трения применительно к системам гидроприводов.
При выполнении экспериментальных исследований использовались сертифицированные приборы, обработка результатов производилась с использованием теории планирования экспериментов.
На защиту выносятся следующие положения:
разработанная математическая модель, позволяющая определить тепловой режим гидропривода одноковшового экскаватора с учетом устройства орошаемого теплообменника в зависимости от условий эксплуатации;
результаты экспериментальных исследований процессов охлаждения рабочей жидкости в теплообменном устройстве гидропривода самоходных машин, оснащенном системой орошения;
результаты определения коэффициентов теплоотдачи на поверхности орошаемого теплообменника.
Научная новизна
-
Разработана математическая модель, позволяющая определить тепловой режим гидропривода одноковшового экскаватора с учетом устройства орошаемого теплообменника в зависимости от условий эксплуатации.
-
Установлены зависимости влияния характеристик гидросистемы одноковшового экскаватора и условий эксплуатации на интенсивность охлаждения рабочей жидкости, позволяющие определить параметры орошаемого теплообменника.
-
Определены коэффициенты теплоотдачи на поверхности орошаемого теплообменника, позволяющие повысить точность математической модели гидропривода.
-
Дан сравнительный анализ расчетных и экспериментальных исследований.
-
Предложена и научно обоснована методика расчета теплообменника и его параметров в зависимости от условий эксплуатации машины.
Практическая ценность. Разработаны программы расчета теплового режима гидропривода одноковшового экскаватора и расчета орошаемого теплообменника, которые подготовлены к использованию в системах
автоматизированного проектирования. Разработана методика расчета орошаемого теплообменника и режимные параметры привода в зависимости от температуры окружающей среды и степени разогрева рабочей жидкости.
Достоверность результатов подтверждена использованием поверенных приборов, обеспечивающих необходимую точность измерения параметров в процессе испытаний, а также применением современных средств вычислительной техники и программного обеспечения при обработке результатов экспериментов.
Публикации. Основное содержание работы опубликовано в 8 статьях, 4 из них по списку ВАК. Получены два патента РФ на устройство для орошаемого теплообменника.
Реализация результатов исследований. Результаты диссертационной работе используются при проектировании гидрофицированных машин в ООО «Стандарт» (г. Красноярск). Математическая модель гидропривода используется в учебном процессе СФУ при выполнении дипломных и курсовых работ по гидравлическому приводу самоходных машин.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка используемых источников. Общий объем работы выполнен на 105 страницах, в том числе 62 рисунка, 2 таблицы, использовано 120 литературных источников.