CC BY
47
УДК 625.7.08.002.5; 616-07
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ БУДІВЕЛЬНИХ МАШИН УДОСКОНАЛЕННЯМ БОРТОВОГО ДІАГНОСТУВАННЯ ЇХ
ГІДРОПРИВОДУ
І.Г. Пімонов, к.т.н., асистент, М.І. Новік, студент, ХНАДУ
Анотація. Показано, що бортова діагностична система з виміром визначального параметра «в одній точці» гідроприводу в поєднанні з кульковим розподілювачем гідротестера дозволяє зменшити кількість устаткування, що необхідно вбудувати в гідропривід, виключає додаткові втрати тиску, викликані присутністю в гідроприводі діагностичного обладнання, дозволяє підвищити надійність та ефективність роботи діагностичного обладнання
Ключові слова: будівельна машина, гідропривід, бортова діагностика.
Вступ
Для підвищення ефективності будівельних машин необхідно одержати якомога більший результат за рахунок менших затрат. Результат визначає експлуатаційна продуктивність будівельної машини; затрати на досягнення результату залежать від якості машини та рівня організації її експлуатації, технічного обслуговування і ремонту [1-4]. Діагностування дозволяє підтримувати експлуатаційну продуктивність будівельних машин на високому рівні, зменшити витрати на технічне обслуговування і ремонт. Експлуатаційна продуктивність будівельних машин залежить від технічного стану їхнього гідроприводу, що знаходить все більше поширення. Тому питанню діагностування будівельних, дорожніх та інших машин присвячено багато досліджень [1, 5, 6].
Аналіз публікацій
Розвиток діагностування гідроприводів будівельних машин здійснювався в напрямку розробки з’ємного, швидкоз’ємного та бортового устаткування [1,5]. З’ємне діагностичне обладнання здійснює поагрегатне діагностування, коли це обладнання послідовно установлюється біля кожного гідроагрегату, що діагностується. Бортове діагностування забезпечує: одержання інформації про технічний стан гідроагрегатів у будь-який час їхньої експлуатації, невисоку трудомісткість,
відсутність втрат робочої рідини, її забруднення і негативного впливу на навколишнє середовище; поліпшує умови праці оператора. Однак реалізація переваг бортового діагностування можлива при проведенні досліджень для установлення властивостей і закономірностей, що визначають його вартість і похибку. У роботах [5], на основі рівняння витрати робочої рідини, був досліджений зв’язок між структурними і діагностичними параметрами гідроагрегатів.
Технічний стан гідроагрегатів визначається їх внутрішніми витоками, значення яких залежить від величини зазорів [1, 2, 3, 5]. В процесі експлуатації ці зазори збільшуються, що приводить до збільшення внутрішніх витоків і перерозподілу витрати робочої рідини у всьому гідроприводі.
п
^0=#0-Ха-пгд=о,
р0=пг0-а
р, і, п,
-а
І=1
і=\
(
Р’ IX “бгд А X5.
мгд м= 1 J
- (1)
-ПГд=°>
де пУг, '¿.О,, Пгд - відповідно подача, внутрішні витоки в гідроагрегатах і продуктивність, що витрачається на виконання робочої опе-
і=1
рації гідромотором або гідроциліндром (гід-родвигун).
При здійсненні статопараметричного методу використовуються такі діагностичні параметри [1, 5]: вимірюються і підтримуються постійними частота обертання насоса, тиск і температура робочої рідини (п, р, ґ - параметри, що відтворюються), а за зміною продуктивності (визначальний параметр), яка вимірюється біля кожного гідроагрегату, що діагностується, визначається технічний стан цих гідроагрегатів. Рівняння витрати (1) перетворюється в таку систему рівнянь
'Рг=пУ,3-а-Пн=0;
^2=^о-вн-вр-Пр=0; і (2) р3=»у0-а-ер- "
гвҐМ-пщ=о,
де Пгд = Пгм^огм - для гідромотора; Пгд = уТц/Тц -для гідроциліндра.
З урахуванням параметрів, які в процесі діагностики залишаються постійними, зв’язок між структурними і діагностичними параметрами визначається отриманими рівняннями. З цих же рівнянь одержуємо систему визначальних діагностичних параметрів для поаг-регатної діагностики: величина зазорів
в насосі оцінюється за його продуктивністю Пн, в розподільнику і гідромоторі (гідроциліндрі) - за різницею продуктивності до і після гідроагрегатів, що діагностуються, - Пн - Пр;
Пр - пгмК0гм .
Поагрегатна діагностика вимагає установки діагностичного устаткування біля кожного гідроагрегату, що істотно збільшує витрати і зменшує ефективність діагностики. Для вимірювання діагностичних параметрів, що визначають технічне полягання гідромоторів і гідроциліндрів (Пр - ПгмУогм, Пр - Кп/гц), потрібен спеціальний дорогий, складний і металомісткий гальмівний стенд, який дозволяє створити необхідний тиск в гідропри-воді і зміряти обороти гідромотора при цьому тиску або швидкість руху штока гідроциліндра. Для гідромотора, як і для гідроциліндра, неприйнятно, на відміну від насоса або розподільника, створення необхідного тиску за допомогою дроселя, оскільки такий дросель порушує його роботу і спотворює характер внутрішніх витоків.
Розглянувши, як змінюватиметься витрата на виході насоса, якщо в зону високого тиску, створюваного цим насосом, послідовно підключати гідроагрегати, що діагностуються (розподільник, потім гідромотор або гідроциліндр), визначимо
пн=иг0-ен,
Пр =nV0-Qu-Qp = Рр, (3)
«гм^огм =nV0-Qn-Qv-QIU= Ргы,
де Пн, Рр, Ргм, Ргц - відповідно значення витрати, яке показує один і той же витратамір при діагностиці насоса, потім розподільника, гідромотора або гідроциліндра при послідовному підключенні цих гідроагрегатів до зони високого тиску, створюваного насосом.
Було одержано рівну за значеннями систему визначальних діагностичних параметрів, але вимірюваних не біля кожного гідроагрегату, а в одній точці гідроприводу:
Пн, - для насоса;
Пн - Пр = Пн - Рр, - для розподільника;
Пр - nmVo™ = Рр - Ргм, - для гідромотора, оскільки внутрішні витоки в гідромоторі від частоти його обертання практично не залежать [2].
Використовуючи це явище, вдалося зменшити кількість вбудовуваного устаткування, здійснюючи діагностику таким чином. Після вимірювання продуктивності насоса Пн, відкривається доступ робочої рідини до розподільника машини, що діагностується, і потім, за допомогою двопозиційного розподілювача, до заздалегідь загальмованого гідромотора (гідроциліндра).
Необхідні діагностичні параметри (Пн - Рр, Рр - Ргм) визначаються за зменшення потоку робочої рідини на величину внутрішніх витоків спочатку в розподільнику, потім в гідромоторі. В цьому випадку одним і тим же гідротестером визначається технічний стан всіх основних гідроагрегатів і відпадає необхідність у вживанні спеціальних навантажувальних стендів. Діагностику вимірюванням визначальних параметрів в одній точці гід-роприводу можна назвати тестовою, оскільки в цьому випадку гідропривід будівельної машини виводиться на спеціальний режим роботи, що забезпечує ефективність його діагностики. Значення витоків визначаються за залежностями, описаними у роботі [З].
Дослідженнями встановлено, що діагностика «за продуктивністю», основана на вимірюванні системи визначальних діагностичних параметрів в одній точці гідроприводу, зменшує необхідну кількість вбудовуваного устаткування і знижує витрати на діагностику. Проте вартість витратаміра складає в середньому 80-90% від загальної вартості засобів вимірювань діагностичних параметрів
[1, 2, 5].
Використовувати тиск як визначальний діагностичний параметр необхідно, встановивши його зв'язок з продуктивністю, стандартним діагностичним параметром, стосовно якого розроблено на теперішній час більшість нормативів технічного стану гідроагрегатів. Встановивши цей зв’язок, одержуємо нормативи по тиску, тобто інформацію: якому тиску відповідає справний, несправний гідроагрегат або, що знаходиться в проміжному стані.
Мета та постановка задачі
Будь-яке теоретичне дослідження не може бути впроваджене в виробництво без вдалої конструктивної пропозиції. Бортова діагностична система постійно вмонтована в гідроп-ривід будівельної машини. Втрати тиску, визвані присутністю діагностичного устаткування, зменшують ефективність діагностики, які б малі вони не були. Тому, з метою підвищення ефективності будівельних машин, удосконалення бортової системи діагностики, спрямовані на:
- розробку конструкції устроїв системи, що не викликають додаткових втрат тиску, викликаних присутністю в гідроприводі діагностичного обладнання;
- підвищення надійності та ефективності роботи діагностичного обладнання шляхом використання в конструкціях перевірених на надійність рішень.
Удосконалення бортового діагностування гідроприводу будівельних машин
У відповідності з розробленим методом діагностування, бортовий гідротестер повинен мати такі робочі положення: вільний прохід робочої рідини; діагностування насоса; послідовне діагностування усіх секцій розподілювача. Для діагностування гідроприводів будівельних машин застосовуються гідротес-
тери з найбільш поширеним плунжерним дроселем та з найбільш надійним в роботі плоским дроселем та інші. Всі вони викликають додаткові втрати тиску в положенні «вільний прохід робочої рідини».
Одночасно широкого розповсюдження набули за кордоном і в нашій країні гідравлічна апаратура з кульковим розподільником (HY-DAC, SOCLA та інші). Вони використовуються при робочому тиску 50 Мпа і мають елементи, надійність яких перевірена тривалою експлуатацією.
Гідротестер з визначальними параметрами «тиск » показано на рис. 1. Його будову пояснюють надписи під рисунком. Удосконалений гідротестер з визначальним параметром - тиск має більш просту і, як наслідок, надійну конструкцію. Переріз, по якому тече робоча рідина, не змінюється і тому гідроте-стер не викликає додаткової втрати тиску.
Рис. 1. Бортовий гідротестер з визначальним параметром - тиск: 1 - корпус, 2 - розподільна кулька, 3 - вхідний штуцер, 4 -дросельний штуцер з’єднання з баком, 5 - штуцер з’єднання з розподільником, 6, 7, 8 - система управління розподільною кулькою, 9 - дросель постійного перетину, 10 - ущільнюючі прокладки розподіляючої кульки, 11 - ущільнення штуцерів, 12 - ущільнення механізму управління
Висновок
Бортова діагностична система, що включає відтворні діагностичні параметри (тиск і температуру робочої рідини, кількість обертів насоса), та визначальний діагностичний параметр (продуктивність або тиск), що визна-
чаються «в одній точці» гідроприводу в поєднанні з кульковим гідро тестером, має переваги, які полягають:
- в зменшенні необхідного устаткування, що вбудовується в гідропривід без втрати інформативності діагностики;
- в виключенні додаткових втрат тиску, викликаних присутністю в гідроприводі діагностичного обладнання;
- в підвищенні надійності та ефективності роботи діагностичного обладнання шляхом використання в конструкції перевірених на надійність рішень.
Література
1. Техническая диагностика гидравлических
приводов / Т.В. Алексеева, В.Д. Бабанская, Т.М. Башта и др.; Под общ. ред. Т.М. Башты. - М.: Машиностроение, 1989. - 264 с.
2. Башта Т.М. Машиностроительная гидрав-
лика: Справочное пособие. - М.: Машиностроение, 1971. - 672 с.
3. Васильченко В.А. Гидравлическое обору-
дование мобильных машин: Справочник.
- М.: Машиностроение, 1983. - 301 с.
4. Методика визначення економічної ефекти-
вності витрат на наукові дослідження і розробки та їх впровадження у виробництво. Наказ Міністерства економіки та МФ України, № 218/446 від
26.09.2001 р.
5. Пимонов И.Г. Повышение эффективности
эксплуатации строительных машин совершенствованием бортового диагностирования их гидроприводов // Вестник Харьковского национального автомобильнодорожного университета / Сб. науч. тр. -Харьков: ХНАДУ. - 2004. - Вып. 27. -С.187 - 192.
6. Новик И.Н., Пимонов И.Г. Улучшение
охраны труда и окружающей среды совершенствованием диагностирования гидроприводов строительных машин // Матеріали міжнародної студентської науково практичної конференції «Безпека життя і діяльності людини», БЖД -2007 - Харків, ХНАДУ, 2007. - с. 74 - 75.
Рецензент: В.В. Нічке, професор, д.т.н.,
ХНАДУ.
Стаття надійшла до редакції 7 червня 2007 р.
