Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор исследований в области проектирования гидрофицированных грузоподъёмных механизмов подъемно-транспортных и строительно-дорожных машин 8
1.1. Обзор существующих конструкций и гидропривода грузоподъемных механизмов подъемно-транспортных и строительно-дорожных машин 8
1.1.1. Обзор конструкций и гидропривода грузоподъемных механизмов контейнеровозов-перегружателей 8
1.1.2. Обзор конструкций рабочего оборудования и гидропривода грузоподъемных механизмов фронтальных погрузчиков сыпучих грузов 22
1.2. Анализ существующих экспериментальных данных об эксплуатационных режимах гидропривода рабочего оборудования подъемно-транспортных и строительно-дорожных машин 29
1.3. Обзор существующих методов расчета основных параметров и математического моделирования, применяемых при проектировании гидропривода грузоподъемных механизмов подъемно-транспортных и строительно-дорожных машин 39
1.4. Выводы по первому разделу и постановка задач исследования 47
2. Разработка имитационных математических моделей усовершенствованных конструкций гидропривода грузоподъёмных механизмов подъемно-транспортных и строительно-дорожных машин 49
2.1. Разработка кинематической схемы усовершенствованной конструкции гидропривода рабочего оборудования контейнеровоза-перегружателя 49
2.1.1. Вывод функции нагрузочного режима исполнительного гидроцилиндра гидропривода грузоподъемного механизма контейнеровоза-перегружателя 54
2.2. Разработка кинематической схемы усовершенствованной конструкции гидропривода рабочего оборудования фронтального погрузчика 58
2.2.1. Вывод функции нагрузочного режима исполнительного гидроцилиндра гидропривода грузоподъемного механизма фронтального погрузчика 58
2.3. Разработка имитационной математической модели функционировани исполнительного гидроцилиндра гидропривода грузоподъемны механизмов 63
2.4. Разработка имитационной математической модели функционирования гидросистемы управления рабочим оборудованием грузоподъемных механизмов подъемно-транспортных и строительно-дорожных машин 68
2.5. Выводы по второму разделу 79
3. Разработка программного обеспечения имитационных математических моделей гидропривода грузоподъемных механизмов 80
3.1. Разработка алгоритмов и программного обеспечения имитационных математических моделей гидропривода грузоподъемных механизмов подъемно-транспортных и строительно-дорожных машин. 80
3.1.1. Разработка алгоритма и программного обеспечения имитационной математической модели исполнительного гидроцилиндра 80
3.1.2.Методика теплового расчета, разработка алгоритма и программного обеспечения имитационной математической модели гидросистемы 84
3.2. Аппроксимация обобщенных параметров гидросистем подъемно транспортных и строительно-дорожных машин . 99
3.3. Результаты расчетов, анализ сходимости алгоритмов и адекватности имитационных математических моделей экспериментальным данным. 116
3.4. Выводы по третьему разделу 119
4. Расчеты эффективности от внедрения результатов исследования 120
4.1. Расчет эффективности от внедрения конструктивных предложений по усовершенствованию конструкции гидропривода рабочего оборудования контейнеровоза-перегружателя 120
4.2. Расчет эффективности от внедрения конструктивных предложений по усовершенствованию конструкции гидропривода рабочего оборудования фронтального погрузчика 133
4.3. Расчет эффективности от внедрения имитационных математических моделей и программного обеспечения автоматизированного расчета параметров гидропривода усовершенствованных грузоподъемных механизмов подъемно-транспортных и строительно-дорожных машин 139
Заключение 144
Библиографический список 145
Приложения
- Анализ существующих экспериментальных данных об эксплуатационных режимах гидропривода рабочего оборудования подъемно-транспортных и строительно-дорожных машин
- Разработка кинематической схемы усовершенствованной конструкции гидропривода рабочего оборудования фронтального погрузчика
- Аппроксимация обобщенных параметров гидросистем подъемно транспортных и строительно-дорожных машин
- Расчет эффективности от внедрения конструктивных предложений по усовершенствованию конструкции гидропривода рабочего оборудования фронтального погрузчика
Введение к работе
В практике грузоперевозок, и строительства широко применяются
специализированные мобильные машины, осуществляющие кроме
транспортирования еще и погрузочно-разгрузочные операции, что повышает
универсальность данных машин и сокращает эксплуатационные затраты, так
как исключает потребность в дополнительных грузоподъёмных средствах, а,
следовательно, возможные простои и связанные с этим дополнительные
затраты. Наибольшее применение в конструкциях грузоподъёмных
механизмов получил гидропривод, обеспечивающий ряд существенных преимуществ: малые массу и габариты, возможность плавного бесступенчатого регулирования скоростей, упрощение процессов автоматизации и унификация, облегчение труда операторов, уменьшение времени рабочего цикла машины, увеличение усилия на рабочем органе, снижение нагрузок на элементы рабочего оборудования и металлоемкости конструкции в целом. Однако, анализ эксплуатационной надежности, произведенный по результатам обследований строительных машин в эксплуатации, показал, что отказы элементов гидравлического привода составляют половину от общего количества отказов по всей машине, а в гидроприводе максимальный процент отказов приходится на долю гидроцилиндров. Это объясняется отсутствием надежных методов расчета и проектирования элементов машин, учитывающих эксплуатационные нагрузочные режимы уже на этапе проектирования.
Выпускаемые отечественной и зарубежной промышленностью контейнеровозы-перегружатели и фронтальные погрузчики, оснащенные гидравлическим приводом, имеют довольно сложные конструкции, включающие значительное число гидроцилиндров, гидромагистралей, промежуточных рычагов, шарниров, что сдерживает внедрение в практику существующее обилие кинематических схем, приведенных в патентной литературе.
Наличие большого числа стандартных гидроцилиндров предопределяет двукратное увеличение числа гидромагистралей, которые не только затрудняют
монтаж и разводку гидросистемы, увеличивают избыточную массу конструкции, особенно на малогабаритных машинах, но и снижают надежность и экологическую безопасность машин ввиду значительного числа подвижных соединений, требующих герметизации, а также гибких рукавов высокого давления, обладающих на сегодняшний день недостаточным уровнем надежности. Как показала практика эксплуатации строительных машин, наиболее часто гидросистемы выходят из строя из-за разрывов гибких рукавов высокого давления и уплотнений, что в свою очередь снижает экологическую безопасность машин.
Решение задачи снижения трудоемкости и энергоемкости автомобильных перевозок, а также повышение эффективности использования подвижного состава связано, в первую очередь, с расширением специализированного подвижного состава, как одного из звеньев комплексной механизации погрузочно-разгрузочных работ в производственных процессах в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, торговле и других отраслях. Практика перевозок показала, что большую часть номенклатуры грузов целесообразно перевозить контейнерным и пакетным способами.
В первую очередь это касается грузов предприятий торговли, системы материально-технического снабжения и ряда других отраслей, где имеют место наибольшие простои автомобильного транспорта. Например, доставка грузов торговли в пакетированном виде специализированным подвижным составом повышает социальную и экономическую эффективность реализации товаров, что позволяет уменьшить затраты времени населения на покупку товаров в среднем на 20-25 %, на 1/3 сократить количество рабочих, в 1,5-2 раза увеличить уровень механизации труда, на 20-25% повысить эффективность использования торговых площадей.
Экономическая эффективность от внедрения прогрессивной технологии распределяется в следующем соотношении: торговля -15%, промышленность — 36%, автомобильный транспорт - 9%.
При контейнерном и пакетном способах перевозок грузов вопросы
7 комплексной механизации погрузочно-разгрузочных работ на предприятиях с
постоянно крупными грузопотоками решаются за счет оснащения их подъемно-транспортными механизмами в местах отправки и доставки.
Расширение пакетных и контейнерных перевозок грузов вовлекает сферу все большее число предприятий с небольшим грузооборотом, где установка и содержание подъемно-транспортных машин невозможна или экономически нецелесообразна.
В этих условиях задача повышения уровня механизации погрузочно-
разгрузочных работ может быть решена путем применения
специализированных автотранспортных средств, оборудованных
необходимыми грузоподъемными устройствами, что позволяет снизить транспортные издержки за счет существенного уменьшения простоев подвижного состава при погрузке и выгрузке грузов.
Таким образом, перед отраслями машиностроения и транспорта стоит актуальная задача повышения эффективности транспортировки грузов за счет: снижения удельной материалоёмкости, при одновременном повышении надежности и экологической безопасности специализированных подъёмно-транспортных и строительно-дорожных машин.
Сложность поставленной задачи обусловлена многообразием факторов, требующих детального учета при оптимизации конструктивных и эксплуатационных параметров, что вызывает необходимость использования методов математического моделирования и реализации математических моделей на ЭВМ.
Совершенствованию конструкций и гидропривода грузоподъёмных механизмов подъёмно-транспортных и строительных машин на основе применения новых технических решений и методов имитационного математического моделирования, реализованных в специальном программном обеспечении, применяемом уже на этапе их проектирования и посвящена данная работа.
Анализ существующих экспериментальных данных об эксплуатационных режимах гидропривода рабочего оборудования подъемно-транспортных и строительно-дорожных машин
Основными характеристиками эксплуатационных режимов гидроагрегатов подъемно-транспортных и строительно-дорожных машин являются параметры внешней среды, параметры рабочей жидкости, нагрузочный режим и режим технического обслуживания.
К параметрам внешней среды, влияющим на надежность гидроагрегатов можно отнести: климатические условия, температуру и скорость воздуха, его запыленность. По данным многих исследователей, концентрация взвешенной пыли в воздухе лежит в пределах 0,1 - 2,0 г/м , причем химический состав пыли в основном определяют окись кремния (кварц) - 60-80% и окись алюминия (глинозем) - 10-15%, имеющие значительную твердость (соответственно 7 и 9 единиц по шкале Мооса). Из агрегатов гидросистемы воздействию пыли в наибольшей степени подвергаются гидроцилиндры. Наблюдения за гидросистемами [103] показывают, что основной процент загрязнений вносится в гидросистему после осаждения их на выступающих наружу поверхностях штоков гидроцилиндров. Параметры рабочей жидкости.
В настоящее время в соответствии с инструктивными документами в качестве рабочей жидкости в гидроприводе строительных машин должны применяться: зимой - ВМГЗ ТУ-3 8-1-01-479-74; летом - МГ-20, МГ-30 ТУ 38-1-01-50-70. Заменители: Зимой-АМГ-10 ГОСТ 67-94-75; летом - ИС-20, ИС-30 ГОСТ 20799-75. Надежность гидроагрегатов во многом зависит от свойств применяемой гидравлической жидкости. Эти свойства характеризуются определенными химическими и физическими параметрами, а также режимом работы при эксплуатации. К таким параметрам относятся следующие: плотность; модуль упругости; вязкость; температура вспышки, смачиваемость; зольность; кислотное число и низкотемпературные характеристики. К эксплуатационным характеристикам гидравлической жидкости можно отнести: растворимость воздуха в масле; сопротивление ценообразованию; устойчивость к старению и окислению; смазывающая способность; концентрация и параметры загрязнений. В эксплуатационных условиях в рабочую жидкость гидросистемы постоянно попадают различные загрязнения - продукты износа пар трения и окисления поверхностей гидрооборудования, загрязнения, осаждающиеся на штоках гидроцилиндров и с пленкой масла, попадающие внутрь, а также загрязнения, попадающие через систему заправки. По приведенным в работе [99] данным, содержание механических примесей в рабочей жидкости уже в процессе заправки составляет 0,002 - 0,004% по массе, а в процессе эксплуатации оно достигает в среднем 0,056%, что примерно в 2 раз превышает допустимую норму по ГОСТ 6370-59, которая составляет 0,005% по массе, причем в пробах рабочей жидкости, взятых непосредственно из гидроцилиндров, содержится 0,5 - 0,7% механических примесей, что значительно превышает общий уровень загрязненности рабочей жидкости гидросистемы. Это объясняется тем, что при работе не вся жидкость вытесняется из рабочих полостей гидроцилиндров в бак и часть ее остается в гидроцилиндре даже при крайних положениях поршня."
В [103] отмечается, что ресурс гидроаппаратуры, а также периодичность замены рабочей жидкости в значительной мере определяется температурным режимом работы гидросистемы. Там же указывается, что допустимая температура рабочей жидкости не должна превышать 55С. При увеличении температуры свыше этого значения на каждые 10С - ресурс рабочей жидкости сокращается вдвое. Анализ проб рабочей жидкости из гидросистем экскаваторов показал, что среднестатистический процент механических примесей в рабочей жидкости составляет 0,04%.
В процессе эксплуатации гидросистемы рабочая жидкость, совершая некоторую работу в гидроагрегатах и на пути к ним, постоянно подвергается "мятию" при прохождении через регулирующие щели под высоким давлением.
Вследствие этого жидкость подвергается старению: уменьшается ее вязкость, однако кажущаяся вязкость жидкости (сопротивление сдвигу) из-за растворенного в ней воздуха и увеличения количества загрязнений может и увеличиваться. В работе [118] такое увеличение вязкости рекомендуется оценивать поправочным коэффициентом (1-3,5 F)"2 5, где: F-объемная концентрация инородных включений (без разделения на газосодержащие и механические примеси). Тогда динамический коэффициент вязкости рабочей жидкости, содержащий загрязнения и растворенный воздух /лг определится произведением коэффициента динамической вязкости "чистой" жидкости ju на приведенный выше корректирующий множитель
В рабочей жидкости гидросистемы постоянно присутствует нерастворенный и растворенный воздух, причем их относительное процентное содержание колеблется ввиду перехода этих фаз одной в другую под действием давления и температуры. Экспериментально получен средний процент нерастворенного воздуха в рабочей жидкости гидросистем 7-11% [45]. Наличие загрязнений и нерастворенного воздуха и соответствующее их объемному содержанию повышение вязкости рабочей жидкости неблагоприятно сказывается на надежности уплотнительных устройств гидроагрегатов, так как с повышением вязкости рабочей жидкости увеличиваются ее утечки через уплотнители и увеличиваются потери на трение. Параметры нагрузочного режима.
Нагрузочный режим строительной машины его массой, размерами, технологической схемой работы, категорией разрабатываемого грунта и квалификацией машиниста. Большое влияние на параметры нагрузочного режима оказывает внешняя среда, особенно ее температура. Наиболее важным параметром нагрузочного режима строительных машин следует считать уровень номинального давления в гидросистеме. В настоящее время существует ряд номинальных давлений по ГОСТ 6540-63, применяемых в гидросистемах строительных машин в МПа: 10, 16, 25. Далее в этом ряду находятся перспективные уровни давления в гидросистемах подъемно-транспортных и строительно-дорожных машин: 32, 40, 50 и 63 МПа. Уровень номинального давления в гидросистеме выбирают в соответствии с существующим уровнем качества изготовления и эксплуатации гидроагрегатов, так как с одной стороны увеличение давления ведёт к снижению удельной массы гидропривода, а с другой стороны повышает требования к точности изготовления гидроагрегатов и чистоте рабочей жидкости [99].
При работе строительной машины в исполнительных гидроцилиндрах давление не стабильно по длине хода штока. Можно рассматривать функцию давления в цилиндре от длины хода штока, как состоящую из двух составляющих - низкочастотной и высокочастотной [144]. Низкочастотный тренд давления обусловлен криволинейной траекторией движения плоскорычажных механизмов рабочего оборудования и квалификацией машиниста, а высокочастотный - неоднородностью разрабатываемого грунта, инерционными и вибрационными нагрузками.
Разработка кинематической схемы усовершенствованной конструкции гидропривода рабочего оборудования фронтального погрузчика
Для обеспечения управления рассмотренным ранее рабочим оборудованием данного фронтального погрузчика предлагается гидросистема управления рабочим оборудованием [89], включающая в себя: насос и гидробак, сообщенные, соответственно, напорной и сливной магистралями с гидрораспределителем и гидроцилиндр, согласно изобретению, гидроцилиндр выполнен трехсекционным телескопическим, рабочие полости которого, сообщены с гидрораспределителем посредством трех рабочих магистралей, причем гидрораспределитель выполнен трехпоточным и семипозиционным. Гидросистема управления рабочим оборудованием фронтального погрузчика (рис.2.8) содержит шарнирно закрепленную на раме 1 базовой машины стрелу 2 и ковш 3 нижними шарнирами 4 прикрепленный к стреле 2, а верхним шарниром 5 прикрепленный к штоку 6 трехсекционного телескопического гидроцилиндра 7, имеющий внешнюю гильзу 8 и внутреннюю гильзу 9, которые со штоком бис поршнем 10, образуют три рабочие полости 11,12,13.
Внешняя гильза 8 гидроцилиндра одним концом через проушину 14 шарнирно закреплена на раме 1, внутренняя гильза 9 гидроцилиндра 7 выполнена с цапфой 15, а в стреле выполнены прорези, образующие при взаимодействии с цапфой 15 кулисный механизм 16, шток 6 гидроцилиндра 7 соединен через проушину с верхним шарниром 5 крепления ковша 3. Гидросистема управления рабочим оборудованием фронтального погрузчика также включает в себя бак 17, соединенный с насосом 18, термодатчик 19, манометр 20, трехпоточный семипозиционный распределитель 21, сообщенный рабочими магистралями 22, 23, 24 с трехсекционным телескопическим гидроцилиндром 7, фильтр 25 и предохранительные клапаны 26 и 27, установленные, соответственно, на сливной 28 и напорной 29 магистралях. Гидросистема управления рабочим оборудованием фронтального погрузчика работает следующим образом. В начальном цикле работы фронтальный погрузчик с разгона врезается в штабель материала; после наполнения ковша 3, его поворачивают. Включая трехпоточный семипозиционный гидрораспределитель 21 от насоса 18 по напорной магистрали 29 в полость 13, по магистрали 24 подается рабочая жидкость, рабочая полость 12 замыкается, а полость И соединяется со сливной магистралью 28 через рабочую магистраль 22. Шток 6 с поршнем 10 будет задвигаться во внутреннюю гильзу 9, телескопического гидроцилиндра 7 и потянет за собой ковш 3. Подъём стрелы 2 осуществляется в следующей последовательности: управляя гидрораспределителем 21, от насоса из напорной магистрали 29 по рабочей магистрали 22 в рабочую полость И гидроцилиндра 7 подается рабочая жидкость, полость 12 соединяется со сливной магистралью 28, через магистраль 23, а рабочая полость 13 замыкается. Внутренняя гильза 9 совместно с поршнем 10 начнет выдвигаться, благодаря кулисному механизму 16 стрела 2 будет подниматься вверх.
После транспортировки к месту разгрузки, выгрузка ковша 3 осуществляется в следующей последовательности: действуя трехпоточным гидрораспределителем 21 в поршневую полость 11 подается рабочая жидкость от насоса 18 по напорной магистрали 29 и. рабочей магистрали 22, рабочая полость 12 замыкается, а рабочая полость 13, через рабочую магистраль 24, соединяется со сливной магистралью 28. Поршень 10 будет выдвигать шток 6 и ковш 3 в своих шарнирах 4 повернется на выгрузку. Опускание стрелы. Управляя трехпоточным гидрораспределителем 21, соединяя магистраль 22 со сливной магистралью 28 из рабочей полости 11 будет производиться слив рабочей жидкости, а напорную магистраль 29 соединяем с рабочей магистралью 23, тогда в рабочую полость 12 будет подаваться рабочая жидкость, полость 13 замыкается. Внутренняя гильза 9 будет задвигаться во внешнюю гильзу 8 и потянет за собой посредством кулисного механизма 16 стрелу 2 с ковшом 3 вниз. Также может осуществляться одновременный подъём стрелы 2 и поворот ковша 3 на выгрузку: соединяем гидрораспределителем 21 напорную магистраль 29 с рабочей магистралью 22, а сливную магистраль 28 с рабочими магистралями 23, 24, тогда в рабочую полость 11 подается рабочая жидкость, а из полостей 12 и 13 происходит слив рабочей жидкости. Опускание стрелы 2 с одновременным поворотом ковша в исходное положение происходит в следующей последовательности: посредством гидрораспределителя 21 в рабочие полости 12 и 13 телескопического гидроцилиндра подается рабочая жидкость по магистралям 23, 24, а полость 11 по рабочей магистрали 22 соединяется со сливной магистралью 28. Технический результат от реализации предлагаемой гидросистемы управления рабочим оборудованием фронтального погрузчика заключается в упрощении конструкции и повышении его надежности за счет применения в качестве гидропривода одного трехсекционного телескопического гидроцилиндра.
Разработку имитационной модели гидросистемы начнем с составления расчетной схемы рис. 2.9, основанной на чертеже гидросистемы, приведенном на рис.2.8.
Расчетная схема имитационной модели гидросистемы содержит набор элементов, таких как трубопровод, насос, предохранительный клапан, гидрораспределитель, исполнительный гидроцилиндр, фильтр и гидробак.
Каждый элемент имеет вход и выход, обозначенные на схеме цифрами и соответственно, соединенные по условиям синтеза гидросистемы, так что каждый выход предыдущего элемента соединен с входом последующего элемента в соответствии с логикой работы гидросистемы.
Каждый элемент гидросистемы описан собственной подпрограммой, подобно рассмотренной в подразделе 3.1 подпрограмме GYDROZ, реализующей имитационную модель исполнительного гидроцилиндра. Подпрограмма NASOS, реализует типовую диаграмму мощности насоса выбираемого проектировщиком на этапе предварительного расчета, основанного на требуемой мощности привода необходимой для реализации полезной работы грузоподъемного механизма.
Аппроксимация обобщенных параметров гидросистем подъемно транспортных и строительно-дорожных машин
Данная методика расчета параметров гидропривода с учетом всех видов теплообмена по участкам гидросистем с увеличением номенклатуры гидроагрегатов, сложности гидросистемы и рассмотрение процесса с учетом изменения его во времени содержит много расчетов, что затрудняет её использование без привлечения ЭВМ.
Кроме того, для составления программы расчета на ЭВМ требуется нахождение математических зависимостей параметров гидроагрегатов и рабочей жидкости от температуры, давления и условного прохода гидросистемы, который в свою очередь может быть принят за обобщенный конструктивный параметр гидросистемы.
В настоящее время для расчета гидросистем с целью выбора оптимальных параметров агрегатов или оптимальной конструкций гидросистемы в целом, не хватает обобщенных зависимостей в форме удобной для использования при расчетах на ЭЦВМ. Необходимость в обобщенных зависимостях возникает как на стадии проектирования новой гидросистемы, так и при расчетах эффективности имеющихся гидросистем, работающих в различных климатических условиях.
К обобщенным относятся зависимости конструктивных параметров гидроагрегатов и физических свойств рабочей жидкости, материалов гидропривода и окружающей среды от определяющих конструктивных и эксплуатационных параметров рассчитываемой гидросистемы.
Вывод обобщенных зависимостей производился для основных элементов гидросистем таких как: трубопровод, распределитель, гидроцилиндр, фильтр, насос, гидромотор, наиболее распространенных в настоящее время типов и типоразмеров. В качестве обобщающего конструктивного параметра был принят условный проход гидроагрегатов Dy. Вывод необходимых конструктивных параметров производился путем аппроксимаций графических зависимостей искомых параметров от условного прохода, построенных по имеющимся табличным или экспериментальным данным.
Для нормализованных жестких металлических трубопроводов получены следующие зависимости: 1. Зависимость наружного диаметра dH (м) трубопровода от условного прохода Dy (м) (рис. 3.5) [66,67,68]: получена путем аппроксимации графика табличных значений наружного диаметра трубопровода от внутреннего при давлении Р 20 МПа. Для гидроцилиндров конструкции ВНИИСтройдормаша с креплением на проушине и рабочим давлением Р=16 МПа получены следующие зависимости: 1. Зависимость наружного диаметра гидроцилиндра DH (м) от диаметра поршня Д, (м) (рис.3.6) [66,67,68]: 2. Зависимость длины гидроцилиндра Ly (м) от диаметра поршня Dn и хода штока h (м) (рис.3.7) [66,67,68]: В качестве определяющей динамического параметра гидросистемы принята температура. Так как в процессе работы гидросистемы имеет место тепло- и массообмен, то с течением времени меняется температура рабочей жидкости, а, следовательно и её физические свойства. В качестве определяющей температуры для физических свойств рабочей жидкости принята средняя температура на рассматриваемом участке гидросистемы t = 095-(tl+t2); (3.62) где tj и t2 -температура рабочей жидкости на входе и выходе. В качестве определяющей температуры для физических свойств материалов гидроагрегатов принята средняя температура стенки: В качестве определяющей температуры для физических свойств воздуха принята средняя температура поверхности гидроагрегатов: Вязкость JJ, минеральных масел в интервале давлений Р = 5-100 МПа и температур / = 1. Приведенные в данном разделе методики, алгоритмы и программное обеспечение позволяют не только определять динамические характеристики гидропривода с более высокой степенью точности благодаря учету ряда дополнительных факторов, таких как индивидуальные конструктивные параметры и режимы работы грузоподъемных механизмов, физико механические свойства и теплотехнические материалов гидроагрегатов и рабочей жидкости, но и решать обратные задачи, такие как определение конструктивных параметров гидропривода и режима работы гидроагрегатов по заданным динамическим характеристикам, т.е. решать задачу динамического синтеза гидропривода грузоподъемных механизмов подъемно-транспортных и строительно-дорожных машин. 2. Полученные аппроксимации теплофизических свойств, а также обобщенные зависимости площадей теплоотдачи, масс и коэффициентов местных сопротивлений гидроагрегатов от условного прохода, позволили реализовать алгоритмы расчета теплового состояния гидросистем и позволяют реализовать алгоритмы оптимизации конструктивных и эксплуатационных параметров гидроагрегатов и гидросистем в целом по критериям тепловой нагруженности и коэффициенту полезного действия. 3. На основе приведенной методики теплового расчета и полученных аппроксимированных зависимостей разработана программа оптимизации параметров универсальной гидросистемы грузоподъемных механизмов подъемно-транспортных и строительно-дорожных машин (GYDROSYS), листинг которой приведен в приложении.
Расчет эффективности от внедрения конструктивных предложений по усовершенствованию конструкции гидропривода рабочего оборудования фронтального погрузчика
Вывод: КПТУ новой техники равен 1,4 следовательно новая конструкция превосходит базовую в 1,4 раза по совокупности показателей. Однако сам по себе КПТУ не может служить критерием оптимальности конструкторского решения, т.к. критерием должен быть показатель эффективности, соизмеряющий полученные результаты (технический уровень техники) с затратами на достижение этого результата.
В качестве результата может быть принята цена потребления, т.е. затраты потребителя за весь срок эксплуатации техники. где W - интегральный показатель качества техники, характеризующий уровень затрат на достижение определенного технического уровня конструкции; Цпотр - цена потребления техники (затраты потребителя за весь период эксплуатации новой техники). Годовой экономический эффект от внедрения новой техники: здесь: Зі, 32-удельные затраты на эксплуатацию по базовому и новому варианту соответственно. Стоимость автокрана 525000 рублей. где С1 и С2- годовые эксплуатационные затраты соответственно базового и проектируемого вариантов, КВ1 и КВ2- капиталовложения. Расчет экономической эффективности производим по стандартной методике [165]. Использование предлагаемого технического решения грузоподъемного механизма позволяет повысить надежность гидросистемы погрузчика за счет снижения вероятности отказов гидроцилиндров вследствие сокращения их количества. За базовый объект принят грузоподъемный механизм строительного погрузчика.
Определяем экономическую эффективность: где: Зі, 32 - удельные затраты на эксплуатацию гидроцилиндров по базовому и новому варианту соответственно; А2 - количество выпускаемых машин в год. Сі, С2 - годовые текущие затраты на эксплуатацию гидроцилиндров по базовому и новому варианту соответственно; Ен - нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений. Ввиду того, что годовой выпуск машин остается неизменным, а капитальные вложения также практически не меняются, получаем: Aj=A2 иКі = К2, причем годовые текущие затраты С/, и С2 отличаются друг от друга за счет изменения затрат на техническое обслуживание и ремонт элементов гидросистемы. Выражая С/, через С2 для подстановки в уравнение имеем Ci = С2 - АС, где АС- разность затрат на текущий ремонт гидросистемы погрузчика, определяемая по формуле здесь Г/ и Т2 - расчетный период эксплуатации по базовому и новому вариантам. Межремонтный цикл работы погрузчика остается без изменений 7/ = Ті =5760 часов и периодичность ремонта по базовому варианту ti = 960 часов согласно рекомендации по техническому обслуживанию и ремонту строительных машин.
Из расчета, проведенного по данным исследований 1г = 1250 часов. Средняя стоимость часа простоя погрузчика в ремонте по данным ВНИИСДМ для колесных фронтальных погрузчиков 144 руб., с продолжительностью ремонта 4 часа. Отсюда стоимость текущего ремонта Определяем годовой экономический эффект на одну машину в год: Потребность в использовании предложенного гидропривода обусловлена годовым выпуском погрузчиков, 1990 году их выпуск составил не менее 2600 штук. Ожидаемый технико-экономический эффект от максимального объема использования предлагаемого гидропривода таким образом составит Расчет экономической эффективности от внедрения программного обеспечения имитационных моделей гидропривода грузоподъемных механизмов Программа позволяет с помощью ЭВМ по заданным параметрам нагрузочного режима рассчитывать оптимальные, с точки зрения долговечности, конструктивные параметры исполнительных гидроагрегатов и гидросистемы. Расчет базируется на сокращении сроков и трудозатрат в проектировании, экономии материалов и трудозатрат в последующей эксплуатации проектируемого гидропривода грузоподъемных механизмов. Дот - отпуска очередные и дополнительные. Расчет трудозатрат в проектировании производится следующим образом. Экономия трудозатрат в проектировании от внедрения методики и программ расчета на ЭВМ оптимальных проектных параметров гидропривода где Vi - общий объем проектных работ с применением методики и программ расчета на ЭВМ (тыс. руб./год); Bi - выработка проектировщика в базовом варианте при выполнении каждого вида работ с применением ЭВМ (тыс. руб./год); q - расчетный период времени (год); а - планируемый коэффициент роста выработки проектировщиков за счет внедрения методики и программ с применением ЭВМ (экспертная оценка).
Общее изменение (снижение) себестоимости проектирования рассчитывается по зависимости: где Зі - средняя дневная заработная плата проектировщика в базовом варианте при выполнении каждого вида проектных работ (с учетом начисления на зарплату) по данным планового отдела (рубУчел.день). стоимость материалов, входящих в структуру изделий, охватываемых объемов проектных работ, с реализацией программ на ЭВМ: Где Дмі - доля данной стоимости рабочей жидкости и резино-технических изделий и общей стоимости материалов в изделиях ; Дм2 - доля стоимости материалов в структуре производства; Ди - доля стоимости изготовления проектируемых изделий в структуре капитальных вложений; Дпр - доля проектных работ в структуре капитальных вложений. Экономия рабочей жидкости и резино-технических изделий, достигаемая при использовании оцениваемых программ на ЭВМ вычисляется по формуле
