Введение к работе
Актуальность работы. Проблема аварийных утечек рабочей жидкости из гидроприводов механизмов навески тяговых и специальных транспортных машин на сегодняшний день является одной из главных и остаётся до конца не решённой. В основном аварийные утечки рабочей жидкости происходят при разрушении рукавов высокого давления.
Работа гидропривода тяговых и специальных транспортных машин сопровождается динамическими процессами, оказывающими отрицательное влияние на безотказность его элементов и, в первую очередь, напорных магистралей. Снижению ресурса способствуют механические напряжения в материале гибких рукавов высокого давления и трубопроводов из-за изгибов, вибрационных нагрузок-и внешних механических воздействий. Всё это зачастую приводит к внезапномуИх разрушению, аварийному выбросу рабочей жидкости, существенному экономическому ущербу из-за потерь дорогостоящих горюче-смазочных материалов и отрицательным экологическим последствиям (загрязнению окружающей среды, снижению плодородия почвы, урожайности, ухудшению экологических показателей выращенном продукции).
По данным исследований в научно-исследовательских институтах (НАТИ, BUM, МАДИ, ВНИИСТРОЙДОРМАШ) и на предприятиях (Волгоградский, Липецкий, Харьковский, Минский тракторные заводы) в среднем на рукава высокого давления приходится до одного отказа в год, причем в 50% случаев отказов происходит аварийный выброс рабочей жидкости, единовременные потери которого превышают 20-25л на одігу машину. По данным ВИМ среднестатистігческие потери всех тяговых и специальных транспортных машин при сегодняшнем парке в 600000 единиц техники со средним возрастом 10 лет превышают 18000 тонн При сегодняшней стоимости 1 кг масла 16 руб. 80 коп. общая стоимость чотерянного по стране масла в год превышает 300 млн. руб.
Проблема защиты гидравлических механизмов навески тяговых и специальных зрзнспорткых машин от несанкционированного выброса рабочей жидкости может быть решена за счёт повышения надёжности и долговечности узлов и агрегатов гидропривода или разработки их систем защиты от азарийных потерь рабочей жидкости.
Работы по созданию таких систем ведутся с 70-х годов. Авторами изобретён ряд конструкций систем защиты, однако имеющиеся на сегодняшний день системы до конца не решают проблему сокращения аварийных потерь рабочей жидкости.
Изложенное выше убедительно показывает, что направление создания систем защиты гидроприводов актуально и требует новых подходов и решений.
Цель работы. Уменьшение аварийных потерь рабочей жидкости путём разработки принципов защиты, создания пщроппевматнческой быстродействующей системы зашиты гидроприводов механизмов навески тяговых и специальных транспортных машин, совершенствования математических моделей, методов расчёта и стендового оборудования.
Научная новизна. Предложен тракторный гидропривод с системой защиты от аварийных потерь рабочей жидкости при несанкционированной разгерматизации напорных гидролиний, действие которой основано на принципе гидропнсвматнче-ского управления перераспределением потоков рабочей жидкости между полостями слива и всасывания.
Разработаны: классификация оснащения гидроприводами тяговых и специальных транспортных машин; классификация имеющихся на сегодняшний день систем защиты от несанкционированных выбросов рабочей жидкости; методика определения эффективности способов ограничения аварийных потерь рабочей жидкости на тракторе с помощью оператора; математическая модель процессов, протекающих в гидроприводе механизмов навески тяговых и специальных транспортных машин, позволяющая производить расчёты аварийных потерь рабочей жидкости при различных параметрах как исследуемых систем защиты так и всего гидропривода в целом; методика и программные средства для расчета параметров элементов системы защиты.
Разработана конструктивная схема гидропневматической системы защиты, как мало нзучешгого способа защиты - 5,4% от всех патентных решений в данной области, и изготовлен макетный образец.
Получены расчётные зависимости аварийных утечек рабочей жидкости при различных диаметрах проходного сечения рукавов высокого давления (<і=12мм, d=16.MM, (1=20мм) и комбинациях дросселей системы защиты.
Практическая ценность. Усовершенствована стендовая установка КИ-4200 путем оснащения ее гидропневмагической системой защиты. Стендовая установка смонтирована в лаборатории гидравлики кафедры «Строительные и дорожные машины и оборудование» Волжского инженерно-строительного института Волгоградской государственной архитектурно-строительной академии.
Разработана стендовая установка на базе тракторов семейства ДТ, ВТ производства ОАО «ВгТЗ» для экспериментального исследования гидропневматической системы защиты от аварийных потерь рабочей жидкости, смонтированная в лаборатории кафедры «Тракторостроение» Волгоградского государственного технического университета.
Проведены эксперименты по определению времени реагирования операторов различных возрастных групп при возникновении аварийной ситуации на тракторе и наиболее быстродействующего способа ограничения утечек рабочей жидкости. Проведены экспериментальные исследования разработанной системы защиты на стендовой установке КИ-4200 и тракторе ДТ-75. Подобраны оптимальные значения диаметров проходного сечения дросселей испытываемой конструкции для тракторов семейства ДТ, ВТ.
Разработанные программные средства и стендовое оборудование могут использоваться разработчиками конструкторских бюро для решения практических инженерных задач, для выполнения расчётов основных узлов и агрегатов гидропривода, исследований проектируемых и имеющихся систем их защиты.
Имеются положительные решения о выдаче свидетельств на полезные модели «Гидравлическая система» и «Система защиты гидропривода» к заявкам № 2000111395/20, № 2000111396/20.
Реализация работы. Имеются акты внедрения результатов научных исследований в учебные процессы Волжского инженерно-строительного института Волгоградской государственной архитектурно-строительной академии и Волгоградской государственной сельскохозяйственной академии, а также конструкторские бюро и технические отделы заводов.
Методы исследования. Математическое моделирование, машинный и натурные эксперименты.
Объект исследования. Трактор ДТ-75 с гидропневматической системой защиты от авзрийных потерь рабочей жидкости.
Апробання. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на международной конференции «AUTOPROGRES-98» (Польша, Варшава, 1998г.); на международной конференции «MOTAUTO-98» (Болгария, София, 1998г.); на международной конференции «CITY, ECOLOGY, CONSTRUCTION» (Египет, Каир, 1999г.); на международной конференции в МГТУ «МАМИ» (Россия, Москва, 1999г.); на международной конференции «Прогресс транспортных средств и систем» (Россия, Волгоград, 1999г.); на VII международном симпозиуме Института авто-бронетанковой техники (Польша, Варшава, 1999г.); на международной конференции в ВИМе (Россия, Москва, 2000г.); на международной научно-технической конференции «Высокие технологии в экологии» (Россия, Воронеж, 2000г.); на международной научно-технической конференции «Комплексное обеспечение показателей качества транспортных и технологическігх машин» (Россия, Пенза. 2000г.); на IV межвузовской конференции студентов и молодых ученых Волгограда и Волгоградской области (Россия, Волгоград, 1998г.), а также внутривузовских конференциях.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 15 печатных работ.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав основной части, общих выводов, списка использованной литературы и приложений. Содержит 167 страниц машинописного текста, 49 рисунков и 6 таблиц. Список использованной литературы включает 241 источник, в том числе 5 на иностранных языках.
