Введение к работе
Актуальность работы.
Анализ условий и режимов работы гидросистем строительных и дорожных машин показывает, что гидроагрегаты работают в напряженных условиях, характеризуемых постоянно изменяющимися рабочим давлением, температурным режимом, скоростью нарастания давления, возникновением гидравлических ударов и циклических нагрузок. Это повышает вероятность выхода из строя узлов и деталей гидросистемы и может привести к возникновению неисправностей, вызывающих потери рабочей жидкости. Эти обстоятельства делают актуальной задачу разработки эффективных схем защиты гидросистемы от выброса рабочей жидкости при разрушении рукавов высокого давления и проблему охраны окружающей среды.
Цель работы: Совершенствование способов защиты гидравлических систем строительных и дорожных машин путём применения специальных устройств для защиты гидросистемы от выброса рабочей жидкости при нарушении герметичности линии рукавов высокого давления.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Усовершенствовать схему и конструкцию устройства, позволяющего сократить потери рабочей жидкости при аварийной разгерметизации напорной магистрали гидросистемы современных строительных и дорожных машин и исключить загрязнение окружающей среды.
Разработать математическую модель рабочего процесса усовершенствованного защитного устройства, позволяющую определить время срабатывания защитного устройства.
Произвести расчёт основных параметров усовершенствованного защитного устройства с учётом турбулентного движения рабочей жидкости в полости защитного устройства.
4. Исследовать работоспособность усовершенствованного устройства защиты гидросистемы строительных и дорожных машин и составить рекомендации по его практическому применению.
Объект исследования. Строительные и дорожные машины с гидравлическим приводом рабочих органов.
Научная новизна.
1. Новизна исследования состоит в том, что предложено усовершенствованное устройство защиты гидросистем строительных и дорожных машин, состоящее из двух частей - гидромеханической и оболочковой, что позволяет обеспечить надёжное перекрытие напорной гидролинии при её разгерметизации и полностью исключить выброс рабочей жидкости в атмосферу и загрязнение окружающей среды при аварийных ситуациях. Гидромеханическая часть защитного устройства снабжена упругим элементом переменной жёсткости.
2. Получена математическая модель рабочего процесса гидромеханической части защитного устройства, учитывающая основные параметры работы гидросистемы и защитного устройства (давление и вязкость рабочей жидкости, жёсткость пружин защитного устройства, скорость движения жидкости, сопро-
тивление внутреннего трения жидкости, геометрические параметры клапана защитного устройства и др.) позволяющая определить время срабатывания защитного устройства.
Предложена методика расчёта основных параметров защитного устройства гидросистем строительных и дорожных машин, учитывающая наличие упругого элемента переменной жёсткости и турбулентность потока рабочей жидкости.
Разработана методика расчёта оболочковой части защитного устройства.
Получены теоретические зависимости для определения времени срабатывания усовершенствованного защитного устройства при различной длине рукавов гидролинии, вязкости рабочей жидкости, давлении в гидросистеме, жёсткости пружин устройства.
Практическое значение работы.
1. Разработана, изготовлена и проверена на практике усовершенствован
ная конструкция защитного устройства для гидросистем, позволяющая исклю
чить загрязнение окружающей среды и потери рабочей жидкости при аварий
ной разгерметизации гидросистемы строительных и дорожных машин.
2. Предложены математические зависимости для расчёта основных пара
метров предложенного защитного устройства, учитывающие особенности тур
булентности движения рабочей жидкости в полости защитного устройства.
3. Получена регрессионная зависимость, с помощью которой можно оп
ределить необходимую жёсткость пружин защитного устройства, обеспечи
вающую требуемое быстродействие устройства, при известном давлении рабо
чей жидкости в гидросистеме.
4. Разработана методика расчёта гидромеханической и оболочковой частей защитного устройства, позволяющая определить конструкторские параметры защитного устройства и выбрать материал оболочковой части, обеспечивающий необходимую её прочность. На защиту выносятся:
способ защиты гидросистемы строительных и дорожных машин от аварийных потерь рабочей жидкости и разработанная на его основе усовершенствованная конструкция защитного устройства;
математическая модель рабочего процесса гидромеханической части предложенного устройства для защиты гидросистемы строительных и дорожных машин от аварийного выброса рабочей жидкости;
методика расчёта основных параметров усовершенствованного защитного устройства (жёсткость пружин, диаметр клапана, диаметр пружин, число витков пружин и др.) с учётом турбулентности движения рабочей жидкости в полости защитного устройства;
- математические зависимости для определения времени срабатывания защитного устройства при различной вязкости рабочей жидкости, давлении в гидросистеме, жёсткости пружин клапана, длине хода клапана и других параметров;
- методика расчёта прочности и определения размеров герметичной оболоч
ки защитного устройства;
- рекомендации по практическому применению предлагаемого устройства.
Апробация работы. Результаты исследований докладывались на межвузовской научно-практической конференции молодых учёных и студентов (г.Волжский, 2003 г.); VIII всероссийской научно-практической конференции «Современные технологии в машиностроении» (г.Пенза, 2004 г.), международной научно-технической конференции «Интерстроймех-2005» (г.Тюмень, 2005 г.), IV международной научно-технической конференции «Итоги строительной науки» (г.Владимир, 2005 г.). В полном объёме работа заслушана на совместном заседании кафедр «Строительные и дорожные машины и оборудование» и «Высшей и прикладной математики» Волжского института строительства и технологий (филиал) ГОУВПО «Волгоградский государственный архитектурно-строительный университет» и на кафедре «Строительные и подъёмно-транспортные машины» Московского государственного строительного университета. По итогам заслушивания получены положительные заключения.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 9 работ, в том числе по списку ВАК РФ 4 работы.
Структура и объём работы. Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка использованной литературы (159 источников), содержит 194 страницы, в т.ч. машинописного текста 152 страницы, 17 таблиц, 43 иллюстрации, приложений 13 страниц.
