Содержание к диссертации
Введение
1. Современное состояние вопроса и задачи исследования 10
1.1. Анализ параметров приводов и рабочей жидкости гидрофицированных машин 10
1.2. Факторы, способствующие растворению газов в рабочей жидкости .. 12
1.3. Роль рабочей жидкости в повышении работоспособности гидрофицированных грузоподъемных машин 19
1.4. Анализ способов дегазации рабочей жидкости 20
1.5. Анализ конструктивных и эксплуатационных особенностей гидроприводов грузоподъемных машин 27
1.6. Объект исследований 28
Выводы по главе 1, цель и задачи исследований 31
2. Разработка математической модели гидропривода грузоподъемной машины 33
2.1. Постановка задачи для создания математической модели 33
2.2. Разработка математической модели гидропривода с учетом влияния газовой фазы рабочей жидкости 34
Выводы по главе 2 , 50
3. Экспериментальные исследования, методы и средства 51
3.1. Реализация математической модели влияния газовой фазы на динамические характеристики гидропривода на ЭВМ 51
3.2. Исследование влияния вибрации на скорость всплытия пузырька воздуха в гидравлическом масле 56
3.3. Описание стенда и методика исследований
3.4. Обработка экспериментальных данных 64
Выводы по главе 3 72
4. Разработка гидропривода с закрытой циркуляцией, аккумуляторной подпиткой и устройством дегазации рабочей жидкости 73
4.1. Анализ устройств для дегазации рабочей жидкости 73
4.2. Разработка нового устройства для дегазации рабочей жидкости 88
4.3. Расчет системы подпитки и дегазации рабочей жидкости 92
Выводы по главе 4 97
Основные результаты и выводы 98
Список использованных источников
- Факторы, способствующие растворению газов в рабочей жидкости
- Анализ конструктивных и эксплуатационных особенностей гидроприводов грузоподъемных машин
- Разработка математической модели гидропривода с учетом влияния газовой фазы рабочей жидкости
- Описание стенда и методика исследований
Введение к работе
Актуальность работы. Совершенствование гидроприводов машин с целью повышения их эксплуатационной надежности и увеличения производительности весьма актуальны, а исследования в области влияния состояния рабочей жидкости на выходные параметры гидрофицированных машин очень своевременны. Из многочисленных факторов, влияющих на свойства рабочей жидкости, многие исследователи указывают на наличие газовой фазы и ее влияние на снижение подачи насосов, а как следствие, и изменение выходных параметров рабочих гидроцилиндров, определяющих производительность гидрофицированных машин. Большинство исследований направленно на установление негативного влияния температуры и инородных включений в рабочей жидкости, а содержание газовой фазы в рабочей жидкости не учитывается. В связи с вышеизложенным, основной задачей работы, требующей экспериментальных и теоретических исследований, является изучение влияния газовой фазы на скорость движения поршня гидроцилиндра грузоподъемной машины, а также изменение газовой фазы с учетом вибрации элементов гидропривода.
Цель работы - повышение производительности гидрофицированных грузоподъемных машин путем уменьшения нерастворенной газовой составляющей рабочей жидкости в гидробаке.
Задачи исследования.
Выполнить анализ способов дегазации рабочих жидкостей гидроприводов машин.
Разработать математическую модель влияния нерастворенной газовой составляющей рабочей жидкости на подачу жидкости в нагнетательную полость гидроцилиндра.
Установить зависимость изменения времени страгивания поршня и его скорости перемещения с уменьшением нерастворенной газовой составляющей рабочей жидкости.
Экспериментальным путем установить влияние вибрации гидробака на интенсивность дегазации рабочей жидкости.
Разработать, изготовить и применить стенд для решения 4-й задачи.
Предложить устройство дегазации рабочей жидкости в гидробаке с использованием одновременного влияния способов вакуумирования и вибрации.
Объект исследования - гидропривод грузоподъемной машины.
Предмет исследования - способ дегазации рабочей жидкости при совместном воздействии вакуумирования и вибрации.
Методика исследований и решения поставленных задач включает сравнительный анализ, системный подход, математическое моделирование и теорию планирования эксперимента.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций
подтверждается теоретически и экспериментально. Научные положения аргументированы, теоретические результаты работы получены с использованием положений гидравлики, выводы подтверждены проведенными экспериментальными исследованиями, их воспроизводимостью и результатами математической обработки с использованием программ для обработки данных.
Научная новизна:
Рекомендовано совместное применение вакуумирования и вибрации с целью интенсификации процесса дегазации.
Получена математическая модель влияния объема нераствореннои газовой фазы в рабочей жидкости на подачу жидкости в нагнетательную полость гидроцилиндра.
Получены зависимости изменения времени страгивания поршня и его скорости перемещения с уменьшением нераствореннои газовой составляющей рабочей жидкости. На основе этих зависимостей определены оптимальные значения нераствореннои газовой составляющей для увеличения скорости поршня гидроцилиндра.
Получена эмпирическая зависимость скорости всплытия пузырька воздуха в рабочей жидкости под действием виброскорости. На основании полученной зависимости можно более точно вычислить количество нераствореннои газовой составляющей рабочей жидкости в гидробаке.
Практически значимые результаты исследования.
Разработана гидросистема мобильной машины с аккумуляторной подпиткой для циклической дегазации рабочей жидкости, на которую имеется патент РФ: №85920, а также его дополняющие №67203, 67675 и 71154.
Стенд для исследования влияния вибрации гидробака на интенсивность дегазации рабочей жидкости.
Основные положения, выносимые на защиту:
математическая модель влияния нераствореннои газовой составляющей рабочей жидкости на скорость движения поршня гидроцилиндра;
зависимости изменения времени страгивания поршня и его скорости перемещения с уменьшением нераствореннои газовой составляющей рабочей жидкости;
результаты экспериментального исследования влияния виброскорости гидробака на скорость всплытия пузырька воздуха в рабочей жидкости гидропривода машины;
техническое решение способа дегазации рабочей жидкости.
Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждались
на совещаниях отдела главного конструктора Красноярского завода лесного машиностроения (г. Красноярск, 2006-2008); на Всероссийской студенческой научно-технической конференции в МГТУ им. Н. Э. Баумана
«Гидромашины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика» (г. Москва, 2007); на Молодежной научно-технической конференции в СибАДИ «Проблемы будущего машиностроения» (г. Омск, 2008); на Молодежной научно-технической конференции в ПИ СФУ «Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика. Современное состояние и перспективы развития» (г. Красноярск, 2008). Отдельные вопросы диссертации докладывались на заседаниях кафедры «Гидропривод и гидропневмоавтоматика» ПИ СФУ (г. Красноярск, 2006-2011).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 16 научных работ, из них четыре патента и две статьи в журналах, рекомендуемых ВАК.
Практическое использование результатов диссертации.
Результаты научно-исследовательской работы приняты к внедрению на предприятии ООО «Стандарт» при проектировании и производстве гидрофицированных лесозаготовительных машин: лесопогрузчиков, ва-лочно-трелевочных, валочно-пакетирующих, бесчекерных машин (подтверждено актом использования).
Результаты исследования внедрены в учебный процесс Политехнического института Сибирского федерального университета по направлению подготовки студентов «Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика» в виде использования исследовательского стенда и программы для ЭВМ (имеется акт внедрения).
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, заключения, списка использованных источников и трех приложений. Объем работы - 131 страница, в том числе: 99 страниц основного текста; 27 рисунков; 2 таблицы; 120 наименований библиографических источников; 19 страниц приложения.
Факторы, способствующие растворению газов в рабочей жидкости
Гидравлический привод широко применяется как для привода рабочего оборудования в дорожном, энергическом, мелиоративном строительстве, лесном хозяйстве и других областях промышленности.
На грузоподъемных машинах применяются гидроприводы высокого (10-20 МПа) и сверхвысокого (более 20 МПа) давления [35, 51], а в качестве рабочей жидкости используют минеральные масла обладающих хорошими смазочными и антикоррозионными свойствами, и являются незаменимыми средами для передачи давления в гидравлических устройствах. Однако они имеют два существенных недостатка: изменяют свою вязкость под воздействием температуры и растворяют различное количество воздуха в зависимости от избыточного давления [60].
В гидроприводах грузоподъемных машин применяются различные рабочие жидкости. Для гидроприводов грузоподъемных машин с аксиально-поршневыми насосами специально вырабатываются рабочие жидкости торговых марок «МГ-15В» (бывшее ВМГЗ) и «МГ-30», которые иногда также применяются для гидросистем с шестеренными насосами [96].
В условиях низких температур рекомендуется применять в качестве рабочих жидкостей гидросистем лесозаготовительных машин масла марок МГ-15В (ГОСТ 17479.3-85), М-8В2 (ГОСТ 10541-78), И-12А и И-20А [48, 58].
В гидроприводах грузоподъемных машин, оснащенных шестеренными насосами, допускается применение дизельных моторных масел марок М-8В2, М-10В2 и М-8Г2 [43, 49, 51, 58].
Опыт эксплуатации гидравлических приводов грузоподъемных машин показывает, что в рабочих жидкостях количество нерастворенного газа во многом зависит от конструктивных и эксплуатационных особенностей гидропривода: параметров всасывающего трубопровода, дроссельного регулирования, вместимости, конструкции и формы гидробака, герметичности подвижных и неподвижных соединений, наличия кавитации в системе и др. [106].
Наличие в рабочей жидкости газа в растворенном и нерастворенном виде отрицательно влияет на показатели надежности и точности выполнения рабочих операций гидравлическим приводом [60, 95, 110].
В рабочих жидкостях гидравлических приводов грузоподъемных машин содержание нерастворенного газа может достигать 6-13% [33, 38, 59].
Часть газа поступает в рабочую жидкость непосредственно из атмосферы. Факторами, способствующими проникновению газа из атмосферы в гидропривод и насыщения им рабочей жидкости, являются:
Поскольку жидкость в объемном гидроприводе содержит различные газы, которые находятся в растворенном и нерастворенном виде, а газообразная фаза состоит из кислорода, водорода, азота и соединений углерода с водородом и кислородом (СН4, С2Н6, С2Н4, СО, СОг). где УУАЗ - объем растворенного количества газа приведенного к температуре 0С и давлению 0,1 МПа, м3; Кмлсл - объем масла, м ; ау - коэффициент Бунзена или растворимость, р2 - конечное давление, МПа; pi - исходное давление, МПа.
Таким образом, при увеличении отношения конечного давления к исходному и наличии нерастворенного газа количество растворенного газа увеличится пропорционально увеличению отношения давлений, а при понижении отношения давлений количество растворенного газа пропорционально снизится. Данные процессы продолжаются до достижения равновесия согласно закону Генри.
При этом продолжительность растворения свободного газа зависит не только от увеличения давления, но и от объема жидкости, площади поверхности раздела сред, длины диффузионного пути, коэффициента молекулярной диффузии, поверхностного натяжения масляной пленки на границе раздела сред, режима течения жидкости и газа [38, 39].
Анализ конструктивных и эксплуатационных особенностей гидроприводов грузоподъемных машин
Представленная в предыдущей главе модель влияния газовой фазы на динамические характеристики гидропривода на примере грузоподъемной машины ЛП-18К2 является системой дифференциальных не линейных уравнений второго порядка. Данная система не имеет аналитического решения [97], поэтому решение модели производилось с помощью численных методов в программе «Mathcad 14». Файл расчета модели подъема стрелы грузоподъемной машины представлен в приложении 2.
Для поиска решения был использован метод Рунге-Кутты четвертого порядка с фиксированным шагом. Для решения системы уравнений в «Mathcad 14» необходимо представить систему уравнений в виде вектора первых производных неизвестных функций. В общем виде для данного случая вектор первых производных содержит три производные
Внутренняя архитектура программы такова, что при подстановке в вектор первых производных выражений из уравнений (3.1) необходимо присвоить значения переменных L, V, Рг одной переменной с нижним индексом 0, 1,2, например, в данном случае вместо L в выражениях фигурирует уо, вместо V - уь вместо Рг - Уг 52
В результате решения системы уравнений «Mathcad 14» возвращает матрицу, в которой первый столбец содержит значения времени в которых были найдены решения и их производные, второй, третий и четвертый столбцы содержат значения пути, скорости и давления соответствующие точкам первого столбца.
Применяя имитационный метод исследования система уравнений (2.46) решалась в программе «MathCAD» с использованием численного метода Рунге-Кутты четвертого порядка с фиксированным числом шагов, равным 10 000. В результате решения уравнения (2.46 а) нами были получены значения времени ,при максимальной приведенной массе тп?.
На рис. 3.1-3.4 представлены результаты расчета модели гидропривода грузоподъемной машины во время подъема груза в зависимости от различного содержания нерастворенного газа на входе во всасывающую магистраль.
График пути на рис. 3.1 характеризует общий характер изменения пути в зависимости от времени при различном газосодержании. График на рис. 3.4 показывает заметное увеличение времени подъема стрелы при увеличении газосодержания. О 0,85 1,70 2,55 3,40 4,20 5,10 5,90 6,80 7,60 8,50 , С
По рисункам 3.1 и 3.2 построены графики (рис. 3.3 и 3.4) зависимости времени страгивания и времени полного выдвижения штоков гидроцилиндров от содержания нерастворенного газа соответственно. Как видно, эти зависимости для данной машины носят почти линейный характер в исследованном диапазоне газосодержания, и показывают что, при увеличении газосодержания происходит увеличение времени страгивания и полного выдвижения гидроцилиндров. На рис. 3.2 представлены графики зависимости скорости поршня от времени при различном количестве нераство-ренного газа на входе во всасывающую магистраль. Из графиков видно, что скорость поршня не имеет установившего значения на всем протяжении подъема стрелы, что связано с изменением приведенной нагрузки и приведенной массы при изменении положения поршня. Также графики скорости, рис. 3.2 показывают уменьшение скорости при увеличении газосодержания, что связано со снижением подачи насоса из-за сжатия газа под давлением. График зависимости скорости поршня от времени в период пуска при различном количестве нерастворенного газа (рис. 3.2) отображает колебательный характер изменения скорости в период пуска гидропривода. Следует отметить, что газосодержание не влияет на величину ускорения от момента страгивания до достижения максимальной скорости первого периода колебаний, так как линии скоростей здесь практически параллельны, однако большие значения максимальных скоростей достигаются при меньшем газосодержании. При этом время затухания колебаний скорости и амплитуда колебаний увеличиваются при увеличении газосодержания, что свидетельствует об отрицательном влиянии газовой фазы на динамические характеристики гидропривода. По данным, предоставленным отделом главного конструктора Красноярского завода лесного машиностроения, содержание нерастворенного газа в гидросистеме грузоподъемной машины составляет 8-13 %. Таким образом, если применить устройство для дегазации рабочей жидкости и понизить содержание газа с 13 % до 0,5 %, можно сократить время подъема стрелы на 14 %
Разработка математической модели гидропривода с учетом влияния газовой фазы рабочей жидкости
Устройство работает следующим образом. В процессе эксплуатации гидропривода рабочая жидкость насыщается нерастворенными в ней газами.
Удаление газовой фазы осуществляется за счет вакуумирования газовой полости гидробака 3 с помощью эжектора 9. Вакуумйрование производится выхлопными газами, отводимыми от двигателя 4. У среза сопла 8 образуется пониженное давление и по трубопроводу вакуумирования 6 отсасывается газ из газовой полости гидробака 3. Понижение давления в последней способствует отделению газа из рабочей жидкости, который удаляется в атмосферу по трубопроводу 6. Поплавковый предохранительный клапан 20 предотвращает запрос жидкости в дополнительный трубопровод 17, например при чрезмерном колебании уровня жидкости в гидробаке 3. Обратный клапан 11 предотвращает заброс продуктов сгорания в гидробак 3, например, в момент запуска двигателя 4 или в момент резкого изменения режима работы. Для того чтобы разрежение в гидробаке 3 поддерживалось на необходимом уровне, осуществляется регулирование положения сопла 8 относительно диффузора 10. Это достигается за счет работы вакуумного цилиндра 32. Разрежение в дополнительном трубопроводе 17 передается в поршневую полость 16. Если при этом усилие на поршень 13 (с учетом действия пружины 21) уменьшается, то есть разрежение в гидробаке 3 становится чрезмерно большим, то поршень 13 вместе со штоком 14 и тягой 19 перемещается в сторону регулируемой пружины 21 под действием атмосферного давления, действующего в штоковой полости 15. Благодаря такому перемещению тяги 19 сопло 8 перемещается в своих направляющих 18 в сторону двигателя 4. При этом разрежение у среза сопла 8 уменьшается и равновесие сил, действующих на поршень 13, восстанавливается. В случае уменьшения разрежения в гадробаке 3 работа вакуумного цилиндра 12 происходит в обратном порядке.
Недостатками этого устройства для отвода газов из емкостей силовой установки транспортного средства является то, что отводимые газы из емкости силовой установки содержат пары масла, которые могут воспламениться при контакте с выхлопными газами. 7. 8 - Принципиальная схема устройства для дегазации рабочей жидкости На рис. 4.11 представлено устройство разработанное автором работы [80] для дегазации рабочей жидкости содержащее гидробак 1, всасывающий и сливной патрубки 2, 3, сообщенными с всасывающей и сливной гидролиниями 4,5. Канал 6 для отвода газов, соединяет верхнюю часть гидробака 1 через обратный клапан 7 с поршневой частью пневмоцилинд-ра 9 и поршневую часть пневмоцилиндра 9 через обратный клапан 8 с атмосферой. На конце штока 10 гидроцилиндра 11 гидропривода прикреплена стойка 12, взаимодействующая со штоком 13 пневмоцилиндра 9, в поршневой части которого установлена пружина 14, одним концом соединенная с поршнем, а другим — с торцом пневмоцилиндра. В качестве гидроцилиндра 11 гидропривода может быть использован любой гидроцилиндр машины.
Блок питания гидропривода работает следующим образом. При работе гидропривода поток жидкости с растворенным и не растворенными газами непрерывно поступает из сливной гидролинии 5 через сливной патрубок 3 в гидробак 1. Газовая фаза интенсивно выделяется со свободной поверхности жидкости в гидробаке 1. Этому способствует увеличение вакуумметрического давления в нем, которое создается за счет выпрямления пружины J 4, установленной в поршневой части пневмоцилиндра 9.
Газовая фаза из гидробака 1 через канал для отвода газов 6 и открытый обратный клапан 7 поступает в поршевую полость пневмоцилиндра 9. При движении штока рабочего гидроцилиндра 9 в обратном направлении, посредством взаимодействия стойки 12 со штоком пневмоцилиндра 9, происходит сжатие газовой фазы в поршневой полости пневмоцилиндра. Одновременно с этим происходит закрытие обратного клапана 7 ,что препятствует проникновению газовой фазы обратно в гидробак 1, и открытие обратного клапана 8, через который происходит удаление газовой фазы из пневмоцилиндра в атмосферу. Недостатками данного устройства является то, что процесс дегазации происходит достаточно медленно и часть нерас-творенной газовой фазы рабочей жидкости не успевает всплыть на поверхность жидкости в гидробаке. Так же ваккумирование рабочей жидкости данного устройства отрицательно влияет на процесс всасывания рабочей жидкости насосом и как следствие - уменьшение производительности гидропривода машины.
Проведенный анализ устройств для дегазации рабочей жидкости в гидроприводе выявил недостатки, препятствующие их применению, тем самым возникла необходимость разработки более эффективного устройства для дегазации рабочей жидкости
Разработка нового устройства для дегазации рабочей жидкости На рис. 4.12 представлена разработанная автором диссертации совместно с научным руководителем способ существенного снижения отрица 89 тельного влияния газовой фазы, содержащейся в рабочей жидкости, путем применения закрытой гидросистемы с аккумуляторной системой подпитки в комплексе с устройством дегазации [81].
Гидросистемы с закрытой циркуляцией, аккумуляторной подпиткой и устройством дегазации обладают рядом достоинств. При эксплуатации таких гидросистем в районах с холодным климатом особо можно выделить улучшение условий всасывания насоса за счет создания избыточного давления на его входе аккумулятором подпитки. Снижается количество газовой фазы рабочей жидкости, увеличивается коэффициент подачи основного насоса.
Основу системы подпитки составят гидроаккумулятор 1, клапан управления 2, гидрораспределитель 3, предохранительный клапан 4.
Устройство дегазации состоит из пневмораспределителя 5, воздушного фильтра 6, обратных клапанов 7 и 8, пневмоцилиндра 9 и стойки 10.
Аккумулятор 1 устанавливается на сливной магистрали, которая соединяется с всасывающей линией насоса через распределитель 3. Гидрораспределитель 3 имеет две фиксированные позиции. С одного торца золотника распределителя имеется полость управления, соединенная через дроссель со всасывающей линией насоса, а также с выходом клапана управления 2 и полостью управления пневмораспределителя 5. С другого торца на золотник воздействует пружина, которая при определенном давлении во всасывающей линии насоса переводит золотник в позицию соответствующую зарядке аккумулятора. При этом жидкость из полости управления вытесняется через дроссель во всасывающую линию насоса. Одновременно с этим под действием пружины, золотник пневмораспределителя 5 перемещается в положение, при котором гидробак сообщается с атмосферой через воздушный фильтр 6. При этом в поршневой полости пневмоцилиндра 9 создается вакуумметрическое давление за счет попеременного открытия/закрытия обратных клапанов 7, 8 и возвратно-поступательного движения штока пневмоцилиндра 9, после чего шток пневмоцилиндра 9 остается в задвинутом положении. Дегазация не осуществляется.
Описание стенда и методика исследований
Расчет устройства дегазации предпочтительней выполнять с аккумулятора как наиболее важной, дорогостоящей, обладающей большей массой и размерами частью схемы. Основной характеристикой, по которой определяют тип, и размер гидроаккумулятора является - рабочий объем. Рабочий объем аккумулятора системы подпитки находится как: (0=2 ШТ+ІХ (4Л) где Кит- максимальная разность объемов камер гидроцилиндров в реальном цикле, Кут - суммарные утечки насосов и гидромоторов через дренажные магистрали за время цикла. С учетом некоторого запаса по объему аккумулятора выражение (4.1) примет следующий вид W-G A+EW - (4-2) где di - диаметр штока г -го гидроцилиндра, Ц - ход штока при реальном цикле, Кзт - коэффициент запаса объема жидкости в аккумуляторе, принимает значения 1,1-1,2.
Время зарядки аккумулятора при нейтральном положении золотника распределителя в гидросистеме с нерегулируемым насосом (во время холостого хода) определится так: o!k (43) где Ка - рабочий объем аккумулятора, м ; Qa - подача насоса, м /с; Q -расход утечек в дренажные магистрали, м /с. Пусть утечки во время погрузки в системе постоянны, и в основном происходят в насосе. Тогда функция изменения объема жидкости в аккумуляторе при его зарядке и последующей работе с учетом утечек в насосе примет следующий вид: (0 = Ка(0-(0 / ?зар) + ( )-(? ?зар)- (0-(0 /ц)) (4.4) Текущий объем жидкости в аккумуляторе с учетом порядка работы и положения гидроцилиндров во время рабочего цикла гидросистемы определится так: где п - кол-во работающих гидроцилиндров за время полного цикла, і -номер работающего в цикле гидроцилиндра, j - индекс принимает значение 1 когда шток гидроцилиндра выдвигается и 2 когда задвигается, с - коэффициент учитывающий разность потоков на входе и выходе z -го гидроцилиндра, а — время начала движения штока гидроцилиндра, Ъ — время конца движения штока гидроцилиндра, /ц - время полного цикла работ.
Вследствие разности рабочих площадей поршня в поршневой и што-ковой полостях гидроцилиндра, потоки на его входе и выходе будут различны. Так как, аккумулятор подключается к сливной линии гидросистемы, то расход жидкости внутри него будет изменяться на некую величину Д 2. Аккумулятор должен компенсировать разность расходов в напорной (всасывающей) и сливной магистралях.
Определим изменение расхода при прямом ходе гидроцилиндра, когда в его поршневую полость рабочая жидкость поступает от насоса, а из што-ковой идет на слив: AQ = Qu-Qc=U„-S1-u-S2 (4.6) где 2H - подача насоса; Qc - поток жидкости поступающий из штоковой полости гидроцилиндра в сливную магистраль;/7п - скорость движения поршня; -S, - площадь поршня в поршневой полости гидроцилиндра; S2 -рабочая площадь поршня в штоковой полости гидроцилиндра определяется так аналогично вычисляется коэффициент расхода при обратном ходе штока: с1Л= . (4.12) Пользуясь формулами (4.4), (4.5), (4.11), (4.12), построим график (рис. 4.13) зависимости объема рабочей жидкости внутри гидроаккумулятора от времени для одной операции грузоподъемной машины ЛП-18 К2П.
Зависимость объема рабочей жидкости в аккумуляторе от работы гидроцилиндров во время погрузки порубочных остатков: 1 - колебания объема рабочей жидкости в гидроаккумуляторе вследствие работы гидроцилиндров; 2- уменьшение объема рабочей жидкости в гидроаккумуляторе из -за утечек в насосе.
Необходимые для построения графика характеристики машины: подача аксиально-поршневого насоса марки 210.25 Q„=2,66 -10" м /с, коэффициент подачи насоса KQ = 0,95. График построен для одной погрузочной операции машины ЛП-18 К2П.
График построен при допущении, что гидроцилиндры по окончанию цикла занимают первоначальное положение.
Из построенного графика следует, что колебания объема рабочей жидкости в аккумуляторе, из-за движения гидроцилиндров, незначительные и не превышают 2 л. время работы гидросистемы от аккумулятора с рабочим объемом 5 литров составляет 32 с. этого достаточно для всплытия нерастворенной газовой фазы из рабочей жидкости с последующим удалением ее из гидробака. Для гидросистем, имеющих в качестве рабочих органов гидроцилиндры с односторонними штоками, рабочий объем аккумулятора необходимо дополнительно увеличить и производить его зарядку не полностью, а с учетом возможного повышения расхода слива при обратном ходе гидроцилиндров согласно рабочему циклу гидропривода. При правильной настройке давления зарядки системы подпитки и достаточном не заряжаемом запасе объема аккумулятора повышение давления в системе подпитки выше допустимого можно полностью исключить, что позволит предотвратить потери энергии при сливе жидкости через предохранительный клапан системы подпитки.
Предпочтительно использовать аккумуляторные системы подпитки в гидросистемах высокого давления, где по сравнению с гидросистемами низкого давления при одинаковых мощностях подача насосов будет меньше, соответственно потребуется аккумулятор меньшего объема.
В то время, когда рабочая жидкость поступает в насос из системы подпитки, а не из гидробака, происходит вакууммирование, что позволяет повысить величину разряжения в гидробаке без ущерба для всасывающей способности насоса. В данных схемах системы не требуется вмешательство в работу оператора - процесс подпитки и дегазации происходит автоматически. Также в данной схеме подпитки отсутствуют механический привод и дросселирование, что позволит более рационально использовать энергию привода.
В данных схемах системы не требуется вмешательство в работу оператора - процесс подпитки и дегазации происходит автоматически. Также в данной схеме подпитки отсутствуют механический привод и дросселирование, что позволит более рационально использовать энергию привода. Выводы по главе 4
1. Выполнен анализ конструкций дегазирующих устройств использующих метод вакуумирования рабочей жидкости. Обозначены недостатки этих устройств.
2. Предложен способ улучшения дегазации рабочей жидкости путем применения закрытой гидросистемы с аккумуляторной системой подпитки, обладающей рядом достоинств: за счет цикличности системы дегазация не оказывает влияния на процесс всасывания рабочей жидкости насосом; снижается количество газовой фазы рабочей жидкости; увеличивается коэффициент подачи основного насоса что в конечном итоге повысит эффективность эксплуатации грузоподъемной машины.
3. Выполнен расчет системы подпитки и дегазации рабочей жидкости, по результатам которого построен график зависимости объема рабочей жидкости в аккумуляторе от работы гидроцилиндров во время погрузки порубочных остатков. Анализ построенного графика показывает, что для работы гидросистемы грузоподъемной машины ЛП-18К2П, достаточно применение аккумулятора с рабочим объемом 5 литров, который осуществит питание гидросистемы по закрытому циклу (без использования гидробака) в течении 32 с. и этого времени будет достаточно для всплытия не-растворенной газовой фазы из рабочей жидкости с последующим удалением ее из гидробака.
