Содержание к диссертации
СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ДИССЕРТАЦИИ 6
ВВЕДЕНИЕ 7
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ ИССЛЕДОВАНИЙ В ОБЛАСТИ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ И РАБОЧЕГО
ПРОЦЕССА ГИДРОГП-ШВМОАГРЕГАТОВ УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ
1.1. Общие сведения и терминология 10
1.2. Классификация машин ударного действия 11
1.3. Обзор конструктивных решений гидро- и гидропневмомолотов 14
1.3.1. Обзор конструктивных решений гидро- и гидропневмомолотов отечественного производства
1.3.2. Обзор конструктивных решений гидро- и гидропневмомолотов зарубежного производства
1.3.3. Обзор технических решений гидромолотов и гидропневмомолотов по патентной литературе
1.4. Обзор конструкционных материалов, применяемых для изготовления уплотнений подвижных соединений гидропневмо агрегатов ударного действия
1.4.2. Резина 66
1.4.3. Комбинированные уплотнения 69
1.4.4. Плазмомодифицированные уплотнения 71
1.5 Анализ конструкций и существующих методов проектирования уплотнительных устройств гидропневмоагрегатов
1.5.1. Классификация известных способов герметизации и анализ конструкций уплотнительных устройств подвижных соединений возвратно-поступательного действия
1.5.2. Обзор существующих математических моделей герметизации подвижных соединений возвратно-поступательного действия уплотнениями контактного типа
1.5.3. Обзор существующих математических моделей контактных напряжений эластомерных уплотнителей
1.5.4. Обзор существующих математических моделей трения и износа уплотнений контактного типа
1.5.5. Обзор существующих методов оптимизации конструктивных параметров уплотнительных устройств
1.6. Обзор существующих математических моделей рабочего процесса гидропневмоагрегатов ударного действия
1.7. Выводы по главе и постановка задач исследования. 102
2. АНАЛИЗ НАДЕЖНОСТИ И РАЗРАБОТКА ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ И РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ГИДРОПНЕВМОУДАРНЫХ АГРЕГАТОВ
2.1. Анализ технических характеристик гидромолотов, статистика и характер отказов гидромолотов и выявление функции надежности уплотнений гидромолотов
2.1.1, Анализ технических характеристик гидромолотов 104
2.1.2. Статистика и характер отказов гидромолотов 109
2.2. Разработка имитационных математических моделей рабочего процесса гидропневмоударных агрегатов
2.2.1. Разработка математической модели рабочего процесса контактных уплотнений подвижных соединений возвратно поступательного действия
2.2.2. Разработка имитационной математической модели одно-массового гидропневмоударного агрегата
2.2.3. Разработка имитационной математической модели 133 самобалансного адаптирующегося двухмассового гидропневмоагрегата
2.3. Разработка методики расчета теплового режима гидросистемы привода гидропневмоударных агрегатов
2.4. Разработка методики инженерного расчета проектных параметров 154 контактных уплотнителей
2.5. Выводы по главе 159
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ПАРАМЕТРОВ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ГИДРОУДАРНЫХ УСТРОЙСТВ
3.1 Описание конструкции экспериментальной установки 161
3.2. Методика И результаты экспериментальных исследований 162
3.3. Планирование эксперимента по определению зависимости гидродинамического давления от параметров режима работы гидромолота
3.4. Оценка погрешности экспериментальных исследований 177
3.5. Выводы по результатам экспериментальных исследований 178
4. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ И ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ГИДРОПНЕВМОУДАРНЫХ
АГРЕГАТОВ НА ЭВМ
4.1. Разработка алгоритма и программы расчета параметров режима работы однобойковых гидропневмоударных агрегатов
4.2. Разработка алгоритма и программы расчета параметров режима 186 работы самобалансных двухбойковых гидропневмоагрегатов
4.3. Разработка алгоритма, программы инженерной методики расчета и номограммы определения конструктивно-режимных параметров уплотнителей контактного типа
4.4. Анализ сходимости алгоритмов и адекватности имитационных математических моделей
4.5. Выводы по главе 206
5. РАЗРАБОТКА ПРЕДЛОЖЕНИЙ И РЕКОМЕНДАЦИЙ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ КОНСТРУКЦИЙ И РАБОЧЕГО ПРОЦЕССА ГИДРОАГРЕГАТОВ УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ
5 Л Разработка предложений и рекомендаций по совершенствованию конструкций уплотнительных устройств подвижных соединений гидроагрегатов ударного действия
5.2 Разработка предложений и рекомендаций по совершенствованию конструкций и рабочего процесса гидроагрегатов ударного действия
5.3. Разработка предложений и рекомендаций по созданию испытательных и диагностических стендов
5.4. Выводы по главе 238
6. РАСЧЕТЫ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОТ ВНЕДРЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЯ
6.1. Расчет эффективности от внедрения конструктивных предложений по усовершенствованию конструкции уплотнительного узла бойка гидропневмомолота, как навесного оборудования экскаватора
6.2. Расчет эффективности от внедрения имитационных математических моделей и программного обеспечения
6.3. Расчет эффективности от внедрения имитационных математических моделей и программного обеспечения
ЗАКЛЮЧЕНИЕ, ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ 248
ИССЛЕДОВАНИЯ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 251
ПРИЛОЖЕНИЯ
Введение к работе
Ежегодный рост объемов строительных работ, особенно в районах Сибири и Севера, требует применения оборудования, способного эффективно разрабатывать мерзлые грунты при проведении земляных работ в "нулевом цикле" строительства зданий и сооружений и разрушать прочные, например бетонные и асфальтобетонные сооружения, при проведении ремонтных работ. Оборудованием, позволяющим добиться сокращения сроков проведения работ и ресурсосбережения за счет значительного уменьшения объемов подготовительных работ и снижения расхода энергетических ресурсов, являются молоты. По виду преобразуемой энергии молоты делятся на пневматические, пороховые, гидравлические, гидропневматические, электромагнитные и др. Одним из перспективных видов являются гидравлические и гидропневматические молоты, так как их привод осуществляется непосредственно от любой машины с гидроприводом, что обеспечивает лучшее использование мощности базовой машины и снижение эксплуатационных затрат. К достоинствам гидромолотов относятся простота и компактность конструкции, высокий коэффициент использования ударной массы, отсутствие элементов механических передач, модульная компоновка ударного блока и распределителя и возможность реализации агрегатного метода ремонта. Применение этих машин для разрушения мерзлых и прочных грунтов открыло путь, на котором существенный рост производительности достигается не за счет наращивания мощности базовой машины, а за счет увеличения энергии единичных ударов и более полного использования имеющейся мощности базовых машин. Гидропневмомолоты и гидромолоты применяются в качестве навесного сменного рабочего органа для любой гидрофицированной машины или как ручной механизированный инструмент в строительстве в комплекте с передвижной насосной станцией. В настоящее время многими зарубежными фирмами освоен серийный выпуск гидро- и гидропневмомолотов. Принципиальная схема одинакова: в корпусе перемещается боек, возвратно-поступательное движение которому сообщает поршень, перемещающейся в цилиндре под действием давления рабочей жидкости, поступающей от насоса, при этом происходит сжатие газа в пневмоаккумуляторе. Затем под действием давления рабочей жидкости, поступающей от насоса и давления газа пневмоаккамулятора, происходит разгон поршня с бойком и удар по инструменту, после чего цикл повторяется. ФГУП «СибНИИСтройдормаш» разработан и внедрен в серийное производство ряд гидромолотов с пневмо аккумулятором ГПМ-50, ГПМ-120, ПМ-150, ГПМ-300, ГПМ-600, ГПМ-900, принципиальная схема которых не уступает лучшим образцам зарубежных фирм по удельным энергетическим показателям. Анализ существующих конструкций гидро- и гидропневмолотов показал, что одной из причин сдерживающих их широкое применение является несовершенство конструкции уплотнения бойка, приводящее к появлению течи рабочей жидкости через направляющую втулку бойка, уже через 100 мото- часов работы.
Анкетирование около 30 строительных министерств и ведомств в целях оценки годовой потребности в гидромолотах выявило их годовую потребность только для нужд строительного производства 6-7 тысяч штук, кроме того, следует учитывать достаточно широкое использование гидромолотов в металлургической, горнодобывающей промышленности, коммунальном хозяйстве. Следовательно, задача совершенствования конструкции с целью повышения надежности гидр опневмоуд арных агрегатов, является достаточно актуальной и своевременной. Повышение уровня надежности уплотнений подвижных соединений может быть достигнуто уже на этапе проектирования машин применением методов математического моделирования и систем автоматизированного проектирования, позволяющих имитировать эксплуатационные режимы работы уплотнений на этапе проектирования.
Результаты диссертационного исследования получены при выполнении научно-исследовательских работ по целевым комплексным программам правительства: "Импульс" ГКНТ СССР, "Инерционно-импульсные системы" MB и ССО СССР №162 от 08.02.1982 г., "Гидропривод" Минвуза РСФСР №92 от 30.04.1986 г., тематическому плаиу НИР на 2003 Министерства образования России тема № 2.1.03. "Построение информационной модели и системы управления качеством уплотнений подвижных соединений механических систем".
Теоретическим основам создания системы совершенствования конструкций гидропневмоударных агрегатов, включающей комплекс вопросов повышения надежности и эффективности использования гидропневмоударных агрегатов, а также разработку рекомендаций по конструированию уплотнений гидромолотов повышенной надежности.
