Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Анализ конструкций, рабочего процесса гидропривода машин типа ВПР 7
1.1. Вьетнамская сеть железных дорог и её стратегия развития 7
1.2. Конструкции и особенности работы гидроприводов машин типа ВПР
1.2.1. Схемно-конструкторские гидросистемы подбивочного блока 11
1.2.2. Схемно-конструкторские гидросистемы подъемно-рихтовочного устройства (ПРУ) 14
1.2.3. Схемно-конструкторские гидросистемы тормозов и выключения рессор 15
1.2.4. Схемно-конструкторские гидросистемы передвижения 17
1.2.5. Схемно-конструкторские гидросистемы уплотнителей торцов шпал
1.3. Технические требования к гидрообъёмному приводу машин эксплуатирующихся во Вьетнаме 19
1.4. Параметры, влияющие на эффективную работу гидравлического привода
1.4.1. Особенности климата Вьетнама 22
1.4.2. Особенности эксплуатации гидропривода в условиях Вьетнама 25
1.4.3. Влияние температуры на эксплуатационные качества и параметры гидропривода 28
1.4.4. Анализ теплового режима гидропривода, работающего в условиях жаркого климата Вьетнама 34
Выводы 41
ГЛАВА 2. Моделирование статических и динамических параметров гидравлического привода машин типа ВПР 43
2.1. Постановка задачи моделирования приводов подбивочного блока машин типа ВПР 43
2.2. Методика расчета основных параметров гидравлического привода
2.2.1. Методика расчета параметров гидравлического привода с гидроцилиндром 45
2.2.2. Методика расчета параметров гидравлического привода с гидромотором 51
2.2.3. Методика расчета выходных параметров гидравлического привода 54
2.3. Динамические модели гидравлического привода с гидромотором 57
2.3.1. Математическая модель гидравлического привода с открытой циркуляцией рабочей жидкости 57
2.3.2. Математическая модель дизель-гидравлического привода с закрытой циркуляцией рабочей жидкости 62
2.4. Математическая модель гидравлического привода с гидроцилиндром .66
2.5.Методики расчета динамических параметров гидрообъемных приводов путевых машин типа ВПР с учетом температурных условий эксплуатации во Вьетнаме 71
2.5.1. Методика расчета динамических параметров гидравлических приводов с открытой циркуляцией рабочей жидкости 71
2.5.2. Методика расчета динамических параметров дизель-гидравлических приводов с закрытой циркуляцией рабочей жидкости 73
2.5.3. Методика расчета динамических параметров гидравлических приводов с гидроцилиндром 76
2.6. Математическая модель гидравлического привода с дроссельным регулированием 77
Выводы 84
ГЛАВА 3. Расчет и анализ статических и динамических параметров гидропривода машин типа ВПР (Например, гидросистемы подбивочных блоков) 85
3.1. Расчет статических и динамических параметров гидропривода эксцентрикового вала 85
3.1.1. Расчет времени рабочего цикла подбивочного блока машины 86
3.1.2. Расчет момента сопротивления вращению эксцентрикового вала 89
3.1.3. Расчет момента инерции эксцентрикового вала 92
3.1.4. Расчет статических параметров гидропривода эксцентрикового вала... 95
3.1.5. Расчет динамических параметров гидропривода эксцентрикового вала. 98
3.2. Расчет статических и динамических параметров гидропривода вертикального перемещения подбивочного блока 103
3.2.1. Приведенная масса подвижных частей 103
3.2.2. Расчет динамических параметров гидропривода при процессе подъема и опускания 105
3.3. Рекомендации по эксплуатации гидропривода в условиях температур Вьетнама (пример в гидроприводе эксцентрикового вала) 114
Выводы 123
ГЛАВА 4. Экспериментальное определение технического состояния гидропривода машин типа ВПР 124
4.1. Методы диагностирования гидроприводов 124
4.2. Испытание и диагностика гидроцилиндров 131
4.3.Испытание и диагностика гидронасосов и гидромоторов 137
4.4. Диагностирование гидроприводов без снятия агрегатов с машины 139
4.5. Оценка технического состояния гидронасосов и гидромоторов машин типа ВПР на базе результатов эксперимента 140
Выводы 148
Основные результаты работы 150
Список используемой литературы
- Схемно-конструкторские гидросистемы подъемно-рихтовочного устройства (ПРУ)
- Методика расчета параметров гидравлического привода с гидроцилиндром
- Расчет времени рабочего цикла подбивочного блока машины
- Диагностирование гидроприводов без снятия агрегатов с машины
Введение к работе
Актуальность работы. По плану экономического и социального развития до 2020 года, Вьетнамский железнодорожный транспорт предусматривает решение ряда важнейших задач, связанных с обновлением технических средств железных дорог, повышением эффективности работы отрасли на основе внедрения новых технологий. Это резкое увеличение объемов грузовых и пассажирских перевозок, модернизация существующей железнодорожной сети, а так же построение новой двухпутной железной дороги Север - Юг и железнодорожной системы в больших городах {очередная задача в Ханое и Хошимине), закончится объединением Вьетнамской железнодорожной сети с Конмином (Китай) и Камбоджей. Все перечисленные выше работы требуют выполнение больших объёмов работ по ремонту, реконструкции и созданию новых железных дорог и, как следствие, определяет необходимость использования высокопроизводительной путевой техники, в том числе машин типа ВПР.
Работа гидропривода рабочего органа сопровождается ударными нагрузками и колебательными процессами, связанными как с возникновением значительных колебаний давления и расхода рабочей жидкости, так и следствием технического несовершенства схемно-конструкторского решения гидропривода. Колебательные процессы отрицательно влияют на ресурс гидропривода, снижают коэффициент использования установочной мощности привода и производительность, уменьшают надёжность, увеличивают энергоёмкость привода и машины в целом. Негативное влияние на работоспособность гидрообъемного привода оказывают климатические условия Вьетнама. Поэтому при проектировании, эксплуатации гидроприводов одной из важных задач является выбор параметров гидропривода, позволяющих устранить динамические нагрузки и снизить негативное влияние климатических условий Вьетнама. В связи с этим вопрос обоснования статических и динамических параметров гидрообъемного привода рабочих органов путевых машин применительно к условиям эксплуатации во Вьетнаме является актуальным и требует своего решения.
Цель работы. Повышение эффективности эксплуатации объемного гидравлического привода в условиях работы во Вьетнаме на основе анализа режимов нагружения и выбора рациональных статических и динамических параметров привода подбивочного блока машин типа ВПР.
Методы исследований. Математическое моделирование технических систем, теория колебаний и математической статистики, численные методы решения дифференциальных уравнений, натурный эксперимент в условиях ремонта железнодорожного пути.
Научная новизна
+ разработаны технические требования к гидроприводам путевых машин с учетом условий эксплуатации во Вьетнаме;
+ разработаны подходы к построению математических моделей гидроприводов машин типа ВПР:
вращения эксцентрикового вала вибрации подбоек;
подъема и опускания подбивочного блока,
позволяющие анализировать процессы изменения силовых и скоростных параметров приводов при изменении условий эксплуатации во Вьетнаме;
+ обоснована структура и определены рациональные параметры гидропривода подбивочного блока для климатических условий Вьетнама.
+ обоснована система диагностики гидроприводов подбивочного блока машин типа ВПР применительно к техническим возможностям Вьетнамских железных дорог;
+ разработана система и методика оценки технического состояния гидропривода вращения эксцентрикового вала подбивочного блока машин типа ВПР.
Практическая ценность. Разработанные в диссертации методики и программное обеспечение позволяют выбирать структуру и рассчитывать статические и динамические параметры гидрообъёмного привода рабочих органов при проектировании и эксплуатации путевых машин для условий эксплуатации во Вьетнаме.
Реализация работы. Результаты диссертационной работы используются в научно-исследовательских работах кафедры «Строительные машины» и учебном процессе Ханойского Института Транспорта и Коммуникации (ХИИТа) при изучении дисциплин «Гидропривод строительных и путевых машин».
Апробация работы и публикации. Результаты работы по теме диссертации докладывались на девятой научно-практической конференции «Безопасность движения поездов», г. Москва, 30-31 октября 2008 года; на семнадцатой научно-технологической конференции ХИИТа, ноябрь 2008 года; на десятой научно-технической конференции Вьетнамской научно-технической ассоциации в РФ, г. Москва, ноябрь 2008 года.
Основное содержание работы опубликовано в 8 научных работах, в том числе 1 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ для публикации основных результатов кандидатских и докторских диссертаций.
Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы и приложений. Общий объем диссертации составляет 170 страниц машинописного текста, включая 11 таблиц, 58 рисунков, списка литературы из 85 наименований, приложение на 11 страницах.
Схемно-конструкторские гидросистемы подъемно-рихтовочного устройства (ПРУ)
Гидропривод путевой машины должен удовлетворять общим требованиям к качеству приводов механических систем: высокий КПД привода; высокая надёжность в условиях безрегламентного облуживания; агрегатно-модульное построение системы; минимальные масса и габариты; безопасность эксплуатации. Проектирование объемного гидравлического привода включает следующие этапы: - составление кинематической и принципиальной гидравлической схем привода, обеспечивающих выполнение необходимых операций техно логического процесса путевой машины; - расчет величины нагрузки и основных параметров привода, предварительный выбор гидроагрегатов и контрольно-регулирующей аппаратуры; - проверочный расчет статодинамических параметров и имитационное моделирование динамических характеристик привода и алгоритма системы управления для оценки качества переходных процессор при движении рабочего органа; - разработка схемы гидравлических соединений, проектирование узлов и деталей специального назначения и механических элементов привода; - определение требований к управляющим системам.
Типовые структурные решения для гидравлических схем приводов путевых машин: система должна быть защищена от превышения допус -20 тимого давления, для чего необходимо в напорной линии насоса устанавливать предохранительный клапан, настроенный на давление рк=(1.2-1.6)[р] [рпых]; где [р], [ртах] - номинальное и максимально-допустимое давление для гидроагрегатов и трубопроводов. Устанавливать перепускные или предохранительные клапаны непосредственно на гидродвигателе в следующих случаях в гидросистемах с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости, при торможении больших инерционных масс, при значительных реактивных нагрузках, при длине трубопровода от насоса до гидродвигателя более чем 15 м; - необходимо предотвращать возможность разрыва потока жидкости в гидросистеме и возникновения кавитации во всасывающей линии насоса - за счет правильного проектирования бака и всасывающей линии (скорость рабочей жидкости во всасывающей магистрали не должна превышать 0.5-1.5м/с); - гидравлические системы должны быть оборудованы, фильтрами для устранения загрязнений (тонкость фильтрации рабочей жидкости должна составлять 5 мкм для систем, использующих элементы сервопривода с пропорциональным управлением, и 10 мкм для остальных гидросистем). Манометрами и датчиками давления, датчиками температуры и кондиционерами рабочей жидкости для поддержания оптимальной температуры, датчиками уровня рабочей жидкости в баке, устройствами для выпуска воздуха из мест возможного его скопления, а также бортовой диагностической системой; - гидроприводы рабочих органов, имеющих нагрузки с резко выраженным динамическим характером должны быть оптимизированы по динамическим параметрам (жесткости и инерционной массе) с целью стабилизации давления в гидросистеме и тем самым стабилизации крутящего момента на валу гидронасоса и силовой установки; - температура рабочей жидкости в гидросистемах путевых машин не должна превышать 70-80С; - скорость потока во всасывающих трубопроводах не должна превышать 1.5 м/с, а в напорных - 5 м/с; - монтажная схема должна быть приспособлена к техническому обслуживанию, в том числе и к техническому диагностированию, обеспечивающему определение состояния и режимов нагружения гидропривода непосредственно в условиях эксплуатации путевых машин. Для этого все гидролинии должны быть оснащены быстроразъемными муфтами или устройствами аналогичного назначения, обеспечивающими возможность подключения гидротестеров без потерь рабочей жидкости; - размещение гидрооборудования на путевой машине должно обеспечивать удобство проведения осмотров и ремонтов; - в гидросистемах путевых машин должно быть предусмотрено резервирование по расходу (скорости), по давлению (усилию) и дополнительная насосная станция, гарантирующая освобождение железнодорожного перегона в случае внезапного отказа основного гидропривода; - гидросистемы путевых машин должны быть оборудованы, кроме отмеченного выше, устройствами для выпуска воздуха из мест его возможного скопления; указателями уровня рабочей жидкости в баках и резервуарах; датчиками для дистанционного измерения давления, температуры, расхода, а также устройствами для подключения и установки показывающих приборов в кабине машиниста; табличками с надписями, поясняющими назначение и порядок манипулирования рукоятками, кнопками, регулировочными винтами и другими устройствами управления; при необходимости - устройствами для охлаждения рабочей жидкости; - утечки рабочей жидкости через неподвижные соединения и уплотнения, сварные и резьбовые соединения не допускаются во всем диапазоне рабочих давлений. Проникновение воздуха, особенно во всасывающую гидролиню, не допускается; - гидрооборудование путевых машин должно быть стойко против вибрации и коррозии, защищено от пыли, приспособлено к работе в ши роком диапазоне изменения температур окружающего воздуха.
Вьетнам расположен на северной широте земного шара в юго-восточной Азии. Он ограничивается 1021 по 10929 восточной долготы и 2322 по 830 северной широты и по климату относится к жаркому влажному. Типичными характеристиками такого климата являются: средняя максимальная температура самого жаркого месяца, равная или превышающая 25-35 С; средняя относительная влажность воздуха самого жаркого месяца не менее 60%. Для жаркого и влажного климата Вьетнама характерны сравнительно высокие температуры в сочетании с высокой относительной влажностью воздуха. Вьетнам делится на три климатических района: Северный - гористоравнинный, Центральный - гористый и Южный - равнинный. Ввиду разнообразия рельефа и особенностей смены направления ветров в течение года в разных районах прослеживаются существенные внутренние климатические различия.
Северный район, характеризуется влажным жарким летом в период экваториального муссона, дующего с тихого океана, и сырой прохладной зимой, когда сказывается действие холодных северо-западных ветров. На равнинах, включая дельту Красной реки, средние температуры трех зимних месяцев составляют 17-20 С, а средние относительные влажности 80-85%. Но случаются дни, когда столбик термометра опускается ниже 5С. В окрестностях Ханоя в наиболее прохладное время года воздух прогревается до 14-16 С, при средней относительной влажности 78-83%, ночью температура может понижаться до 2,7 С. В горах зимы продолжительные и суровые, в горных районах на границе с Китаем случаются заморозки. В районе Шапа, на высоте около 1570 м, и в других возвышенных местах зимой иногда выпадает снег. С конца января до середины марта обычна постоянная морось. Особенно влажным бывает летний сезон дождей, длящийся с апреля до октября. С июля до сентября выпадает примерно 80% годовой нормы осадков. В самые жаркие месяцы средняя максималь
Методика расчета параметров гидравлического привода с гидроцилиндром
Подбивочный блок - это вибрационное устройство, предназначенное для уплотнения балластного слоя под подошвами шпал. Шпалоподбивочный механизм блока имеет привод вибраций в виде эксцентрикового вала, соединенного через шатунные элементы с концами рычагов подбоек и механизм обжатия лопаток. Дополнительные приводы блока: механизм заглубления (подъема, опускания) блока, механизмы перемещения блока в поперечной оси пути направлению при вписывании в кривые и перемещения машины вдоль пути. Технические расчеты подбивочных блоков выполняются в целях оценки: производительности блока и машины, технологического эффекта работы блока через показатели качества уплотнения, усилий в элементах механизмов при расчете на прочность и надежность, характеристик энергоемкости при выборе параметров приводов и др.
У машин типа ВПР каждый привод вибраций (эксцентриковый вал) осуществляется от отдельной независимой гидросистемы, а привод вертикального и поперечного перемещения блока и обжатия от общей рабочей гидросистемы. Это позволяет гарантировать независимость частоты вращения вала от колебаний давления и расхода рабочей жидкости в общей гидросистеме машины. Основное содержание главы изложено в работах [16,58,59,60,67] 3.1.1. Расчет времени рабочего цикла подбивочиого блока машины
Производительность выправочно - подбивочной машины [59]: П = 3600 (3.1) где П - техническая производительность, шпал/ч; Т - время цикла, с; пш„ -число одновременно подбиваемых шпал, шт. При подбивке и выправке обычного пути машинами ВПР-02 время рабочего цикла [59,60]: Т = і,Іер + іих+іягл+1СА+1П0Я (3.2) где tnep - время на переезд машины; t3ax - время на срабатывание рельсового захвата ПРУ; t3ar.i - время на опускание и заглубление подбоек в балласт; tCVK -время на сжатие; tnfta- время на подъем блока.
Из перечисленных операций, составляющих рабочий цикл подбивочно-выправочных машин, качество уплотнения балласта во многом определяется временем вибровоздействия рабочих органов на уплотняемый материал, т.е. продолжительностью первых двух операций рабочего цикла (заглубление в балласт и сжатие подбоек). ВНИИЖТ экспериментально установил, что минимально необходимое число вибровоздействий для получения достаточно хорошего уплотнения должно быть в пределах 100-130 ударов рабочих органов по уплотняемому материалу. Число вибровоздействий [59,60]: (ft ) =100 130 или (cot) =600-800 (3.3) где (п:упл)тіп или (cot)mjn - минимально-необходимое число вибровоздействий; f - частота колебаний уплотнительных рабочих органов, Гц; tyiIJI - время вибро -87 воздействия рабочих органов на уплотняемый балласт t)njl = twri + ttA, с; со угловая частота колебаний рабочих органов машины, с" .
Одно из основных условий получения хорошего качества уплотнения балласта - обеспечение минимально необходимого числа вибровоздействий, следовательно, минимального времени вибрирования, которое во многом определяет производительность машин. Как известно, частота колебаний подбоек на машине 35 Гц, что соответствует 220 с" . Следовательно, время уплотнения, определяется минимально необходимым количеством вибровоздействий на балласт:
Время подъёма подбивочных блоков из нижнего в верхнее рабочее положение может быть установлено исходя из возможности совмещения рабочих операций раскрытия подбоек и подъема блоков. Автоматического включения раскрытия подбоек и подъема блоков в конце операции сжатия с учетом минимального хода подъема блоков, быстродействия пусковой аппаратуры, а также необходимости синхронной работы обоих блоков и их торможения при подходе к верхнему положению с целью исключения ударов о раму машины. Учет этих факторов показывает, что время подъема подбивочных блоков из нижнего в верхнее рабочее положение даже в перспективе, очевидно, не может быть меньше 0,6 -ь- 0,7 с.
Время передвижения машины от шпалы к шпале определяется временем её разгона и торможения. Даже при условии, что в перспективе все 4 колесные пары машины будут приводными, а тормоза быстродействующими и эффективными, время передвижения не может быть меньше, чем 1,5 + 2 с.
Время захвата рельсов и время установки подбивочных блоков поперек оси пути практически не изменяется при дальнейшем совершенствовании машин, так как время захвата незначительно (0,3 + 0,5 с), а время установки блоков поперек оси пути определяется возможностями ручного управления и не может быть заметно сокращенно. Установку блоков и захват рельсов на стрелочном переводе пока автоматизировать не удается.
Технически возможное время рабочего цикла машин типа ВГТР: Т = (1,5 - 2) + (0,3 0,5) + (2,7 3,б) + (0,6 - 0,7) = 5,1 + 6,8 с; Возможная техническая производительность машин: П = 3600 = 3600 -1060-1410 шпал/ч; Т 5,1-6,8 Изучение процесса заглубления подбивочных блоков в рыхлый и уплотненный щебеночный балласт показало, что время заглубления блоков зависит от максимальной скорости колебаний концов подбоек, усилия и размера заглубления, числа и размеров подбоек и особенно от состояния балласта. Приближенно время заглубления подбивочных блоков [60]: t _ 30k6an"nMZ П CN -га f (А - A)DPU1, l j где кб - коэффициент, учитывающий состояние и род щебеночного балласта; для рыхлого балласта кб = 1; для уплотненного балласта кб — 1+0,007 Тб; 30 - коэффициент, представляющий собой усилие в кН для заглубления одной подбойки в рыхлый балласт; йгАтод " число подбоек, приходящееся на подбивочный блок, приведенное к длине рабочей площадки; Z - заглубление подбоек в балласт от поверхности щебня в шпальном ящике до нижней кромки рабочей площадки подбойки, мм; fx - коэффициент трения сцепления конца подбойки с балластом (fx = 0,8 1); А - амплитуда колебаний концов подбоек, мм; А - значение на которое уменьшается амплитуда колебаний подбоек за счет упругости гидросистемы, а также монтажных и износовых зазоров в подвижных соединениях механизма вибрации машины, мм; со - угловая частота колебаний подбоек, с" ;
Расчет времени рабочего цикла подбивочного блока машины
Анализ полученных результатов на рис. 3.12 показывает, что температура рабочей жидкости оказывает существенное влияние на давление, скорость поршня гидроцилиндра и перемещение подбивочного блока в процессе опускания. При повышении температуры рабочей жидкости, амплитуда колебаний давления в переходном процессе повышается, среднее значение давления и скорости уменьшается.
Как показал анализ выше, путевые машины эксплуатируются в условиях температур Вьетнама, амплитуда колебаний давления в гидравлической системе повышается, колебания продолжаются достаточно длительное время и уменьшается вязкость рабочей жидкости. Известно, что с повышением температуры рабочей жидкости существенно возрастают потери энергии вследствие увеличения утечек жидкости в элементах гидропривода. При этом нарушаются условия надежной смазки сопряженных деталей, и может возникнуть локальный нагрев поверхностей трения, интенсивный износ и даже схватывание сопряженных деталей. Кроме того, повышение температуры активизирует окисление рабочей жидкости и также влияет на качество рабочей жидкости. Поэтому, для повышения производительности путевых машин при эксплуатации в условиях температур Вьетнама требуется охлаждение и поддержания температурного режима гидросистемы. Температуру рабочей жидкости можно снизить при помощи охладителей, но установка их в гидроприводе усложняет эксплуатацию. Поэтому при проектировании стремятся создать такую гидросхему, при которой можно не применять искусственное охлаждение. Для естественного охлаждения рабочей жидкости сливную гидролинию заканчивают в верхней части гидробака, а всасывающую начинают в нижней его части.
Анализ зависимостей по формуле (1.3) показывает, что для повышения эффективности процесса охлаждения, можно увеличить теплопередачу рабочей жидкости через элементы гидропривода к окружающей среде за счет: увеличения мощности вентиляторов системы охлаждения и внешней площади поверхности элементов гидропривода, а также перепада температур между рабочей жидкостью с окружающей средой. Обычно в гидросистемах путевых машин типа ВПР температура рабочей жидкости должна не превышать 60С. При температуре рабочей жидкости выше 60С термочувствительные элементы клапанов открывают проход рабочей жидкости в бак через тепло-обменный аппарат. Особенно при нагревании рабочей жидкости выше 80С её вязкость и смазочные качества значительно снижаются и, как следствие, объемный КПД гидропривода падает, а в элементах, имеющих взаимное перемещение, может наступить полужидкостное трение, и они быстро выйдут из строя.
Все потери мощности в гидроприводе: на трение в гидрооборудовании, деформацию рабочей жидкости в трубопроводах и агрегатах, дросселирование жидкости в зазорах и специальных дросселях, в конечном итоге превращаются в тепло, которое идет на нагревание рабочей жидкости и оборудования, а также за счет конвективного теплообмена рассеивается в окружающую среду. По уравнению теплового баланса, тепловое состояние гидропривода в любой момент времени после пуска машины можно представить в виде [58]: и рабочей жидкости на температуру dT. С - теплоемкость рабочей жидкости, дж/(кг. С); Сі - теплоемкость металла, дж/(кг. С); к - коэффициент теплопе-редачи от рабочей жидкости в окружающий воздух, Вт/м". С; m - масса рабочей жидкости, кг; т\ - расчетная масса гидробака, кг; F - расчетная пло-щадь поверхности гидробака, м ; dT - приращение температуры рабочей жидкости в гидробаке за время dt; Т - установившаяся температура рабочей жидкости в баке, С; Тв - температура окружающего воздуха,С.
Расчетная площадь поверхности гидробака определяется следующим образом: вся смачиваемая поверхность гидробака принимается в расчет с коэффициентом, равным 1, остальная поверхность, не соприкасающаяся с рабочей жидкостью с коэффициентом, равным 0,5. Расчетная площадь поверхности гидробака связана с объемом масла в гидробаке следующей зависимостью [58]:
Коэффициент теплопередачи от гидробака к воздуху определяется по формуле [58]: — + —+ — а, X а2 где аі - коэффициент теплопередачи от рабочей жидкости к стенке гидробака; 5 - толщина стенки гидробака; X - коэффициент теплопроводности стенки гидробака; а2 - коэффициент теплопередачи от стенки гидробака к воздуху.
Значения коэффициентов а] и а2 изменяются в широком диапазоне в зависимости от вида рабочей жидкости, характера и скорости движения её в гидробаке, а также от температуры рабочей жидкости, стенок гидробака и окружающего его воздуха. Коэффициент X также изменяется в зависимости от температуры стенок гидробака.
Рабочая жидкость в гидросистеме нагревается вследствие дросселирования её в различных элементах гидросистемы. Особенно значительный нагрев жидкости происходит при отсутствии разгрузки насоса, значительных сопротивлениях на сливной гидролинии, низком КПД насоса или гидродвигателя, а также при дроссельном регулировании скорости движения рабочих органов. При отсутствии разгрузки насоса и слива всей жидкости через предохранительный гидроклапан количество выделяемого тепла определяется по формуле [16]:
Диагностирование гидроприводов без снятия агрегатов с машины
Метод анализа состояния рабочей жидкости основан на определении свойств рабочей жидкости, количества и состава механических примесей и продуктов износа счетчиками частиц, микроскопами, спектральными анализаторами или специальными индикаторами. 4.2. Испытание и диагностика гидроцилиндров
Погрешность измерения параметров при приемо-сдаточных испытаниях согласно ГОСТ 17108-79 не должны превышать ±2,5% для давления; ±2% для хода; ±1% для времени; ±5С для температуры. Параметры следует измерять при установившемся тепловом режиме, указанном в технических условиях на гидроцилиндры.
Перед испытаниями всех видов следует осмотреть гидроцилиндры на соответствие требованиям их изготовления. При осмотре необходимо проверить состояние монтажных поверхностей и присоединительных отверстий. Перед испытанием гидроцилиндров производят их обкатку на холостом ходу.
В качестве рабочих жидкостей должны использоваться гидравлические масла типа МГ-30 или в зимний период ВМГЗ. Тонкость фильтрации рабочих жидкостей 25мкм. Максимальная температура рабочей жидкости в баке стендов допускается не выше +65С для ВМГЗ и не выше +75С для МГ-30.
Параметры измеряются следующими средствами: - давление в поршневой и штоковой полостях гидроцилиндра - манометром типа МТИ 1,0 и 1,5 и тензометрическим датчиком типа ТДД; диапазон измерения давлений 0,3 - 48 МПа; - давление в демпфирующих камерах - тензометрическим датчиком типа ТДД с диапазоном измерений 25 - 60 МПа; - перемещение штока вне зоны демпфирования - потенциометриче скими датчиком с диапазоном измерения до 1400 мм типа ДЛП; - перемещение штока в зоне демпфирования - индуктивным датчиком с диапазоном измерений 0,5 - 50 мм; - число двойных ходов - счетчиком типа 563 - ЧП; - наружную герметичность - взвешиванием фильтрованной бумаги на аналитических весах с точностью 0,001 г; - внутренние утечки - мерной емкостью и секундомером. Наиболее часто употребляемая схема стенда для испытаний и диагностики гидроцилиндров приведена на рис.4.1 Прочность гидроцилиндров при статической нагрузке проверяют под давлением не менее 1,5 номинального при двух крайних положениях поршня для двустороннего гидроцилиндра: при упоре его в глухую крышку гидроцилиндра и при упоре штока в раму стенда, при этом поршень должен находиться на расстоянии 25 - 39 мм от проходной крышки. Для одностороннего гидроцилиндра прочность проверяют при одном крайнем положении поршня. Продолжительность испытаний для каждого положения поршня по 3 мин. Каждое испытание проводится по 3 раза.
В результате испытаний гидроцилиндр не должен иметь остаточных деформаций, должны отсутствовать течи, потения. Давление холостого хода не должно превышать 1,0-1,5 МПа при вязкости рабочей жидкости (30±5) мм"/с.
Давления страгивания и холостого хода определяют при очередном соединении рабочих плоскостей с насосом, при этом другая полость соединяется с атмосферой. Постепенно увеличивая давление, доводят его до значения, соответствующего началу движения штока. Давление начала перемещения считается давлением страгивания.
При определении давления холостого хода необходимо установить манометры непосредственно в штуцеры гидроцилиндра. Давление холостого хода определяют при движении штока в обоих направлениях до упора поршня в крышки. При подводе рабочей жидкости в одну из плоскостей гидроцилиндра постепенно увеличивают давление от 0 до давления, при котором поршень начнет перемещаться. В дальнейшем давление снижают до такого значения, при котором поршень начнет перемещаться рывками. Давление, при котором начинаются рывки, считается давлением холостого хода. Ориентировочно давление холостого хода не должно превышать при втягивании штока 0,5 МПа, а при выдвижении 0,3 МПа. Абсолютное давление в полостях гидроцилиндра во время проверки давления холостого хода не должно превышать 0,8 МПа.
Прочность штока гидроцилиндра при динамической нагрузке проверяют на стенде в процессе опускания поднятого груза и резкого торможения. Нагрузка на испытуемый гидроцилиндр изменяется в зависимости от массы и расположения груза. Торможение осуществляется быстрым перекрытием окон гидрораспределителя при подходе стрелы к горизонтальному положению. Испытания начинаются при скорости перемещения штока 0,05 м/с, затем при номинальной 0,3 м/с и заканчивают при максимальной скорости 0,5 м/с. Скорость штока гидроцилиндра регулируют дросселем, установленным на стенде.
При остановке штока максимальное давление может достигать 40 МПа для гидроцилиндров с р„ом = 25 МПа и 50 МПа для гидроцилиндров с р1ЮМ = 32 МПа. При этом пиковое давление не должно превышать 2рпом.
