CC BY
16
Научный журнал
Вестник Курганской ГСХА
УДК 62-524
А. А. Серебренников, В. В. Конев, Д. М. Бородин
ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ЛОКАЛЬНОЙ ТЕПЛОВОЙ ПОДГОТОВКИ ГИДРОПРИВОДА СТРОИТЕЛЬНО-ДОРОЖНЫХ МАШИН
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЕГАЗОВЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
A. A. Serebrennikov, V. V. Konev, D. M. Borodin THE RESEARCH AND DEVELOPMENT OF LOCAL HEAT PREPARATION
OF HYDRAULIC DRIVE OF ROAD CONSTRUCTION MACHINES FEDERAL STATE BUDGETARY EDUCATIONAL INSTITUTION OF HIGHER EDUCATION «TYUMEN STATE OIL AND GAS UNIVERSITY»
Аннотация: Определено, что при низких отрицательных температурах необходимы средства тепловой подготовки гидропривода строительно-дорожных машин. Показателями их эффективности являются автономность, тепловая производительность, затраты на производство и эксплуатацию. Исследуется схема разогрева гидропривода, содержащая локальный прогрев гидродвигателя и систему утилизации тепла. Результаты теоретических и экспериментальных данных можно использовать при разработке систем тепловой подготовки гидропривода.
Ключевые слова: гидропривод; тепловая подготовка; строительные и дорожные машины; локальный прогрев; утилизация тепла.
Abstract: It has been determined that at low negative temperatures it is necessary to organize means of thermal preparation of hydraulic drive of road construction machines. The indicators of their effectiveness are self-sufficiency, heat rating, the expenditures on production and operation. We investigate the heating circuit of hydraulic drive comprising a local warming of the hydraulic engine and the heat recovery system. The results of theoretical and experimental data can be used in the development of the thermal preparation of the hydraulic drive systems.
Keywords: hydraulic drive; thermal preparation; constructive and road machineries; local heating; heat recovery.
Анатолий Александрович Серебренников
АпаЫу А1екааМгоу^
БегеЪгепткоу
доктор технических наук,
профессор
sereb@tsogu.ru
Виталий Валерьевич Конев
УМу Уа1егуеу^ Копеу кандидат технических наук, доцент
konev@tsogu.ru
Дмитрий Михайлович Бородин
Dmitry Mikhailovich Borodin merdanov@tsogu.ru
Введение. При эксплуатации строительно-дорожных машин (СДМ) на Крайнем Севере и в Арктике значительное количество машин парка являются машинами общего назначения, т. е. не являются машинами северного исполнения. Также расширяется рынок СДМ за счет относительно дешёвой техники производства стран Юго-Восточной Азии и Китая. В связи с этим все проблемы адаптации СДМ к северным условиям перекладываются на эксплуатирующие организации [1; 2]. В соответствии с этим возникает проблема тепловой подготовки ДВС, гидравлических и гидромеханических трансмиссий СДМ [2-4].
Методика. Анализ существующих средств тепловой подготовки гидропривода (дросселирование, уменьшение объема гидробака, электропрогрев отработавшими газами ДВС) показал, что они не обеспечивают оптимальный тепловой режим элементов гидропривода [1; 2]. Поэтому исследуется локальный прогрев гидрооборудования [5; 6]. В предлагаемой конструкции для снижения времени тепловой подготовки в штатную гидросистему гидропривода СДМ дополнительно включен прогрев агрегатов (гидроцилиндров).
В ходе эксперимента сравнивали прогрев двух гидроцилиндров, предлагаемого и контрольного, каждый из них управлялся отдельным распределителем. Замеры температуры и давления рабочей жидкости осуществляли на входе и выходе из гидроцилиндра.
Вестник Курганской ГСХА № 4, 2G15 Технические науш 67
Результаты. Теоретические исследования показали, что реакции в гидроцилиндрах и потери давления в гидросистеме при температуре рабочей жидкости до подогрева (-40 0С) и после подогрева (+50 0С) обеспечивают неподвижность поршня при прогреве гидроцилиндра с помощью обвода. Расчет времени прогрева гидроцилиндра рабочей жидкостью составил 5-10 минут в интервале температур окружающего воздуха от минус 40 0С до минус 15 0С. При этом определено снижение температуры в гидробаке на стадии прогрева гидроцилиндра. Это подтверждает качественный массо- и теплообмен.
Выводы. Исследована система прогрева гидродвигателей путем использования дополнительной разводки трубопроводов, при которой начало движения рабочей жидкости в гидроцилиндре осуществляется без движения штока. В ходе теоретических исследований определно, что изменение температур теплоносителя и гидроцилиндра Исследуется гидроцилиндр с дополнительной гидролинией и встроенным электромагнитным клапаном. Это позволяет соединить штоковую и бесштоковую полости при прогреве, а электромагнитный клапан разделяет полости при работе гидроцилиндра [5; 6].
В соответствии с уравнением теплового баланса движущейся среды: полная производная по времени от внутренней энергии выделенной массы теплоносителя равна сумме тепловой мощности, под-
веденной или отведенной от теплоносителя, и мощности внутренних сил. Тепловая мощность, передаваемая от теплоносителя к гидроцилиндру определяется уравнением теплоотдачи [1, 7].
Нестационарные процессы в теплоносителе системы тепловой подготовки и в гидроцилиндре описываются дифференциальными уравнениями для осредненных температур теплоносителя и гидроцилиндра, а также уравнением баланса расходов теплоносителя на входе и выходе из гидроцилиндра. Система уравнений решается методом Рунге-Кутта и определяется изменение температур теплоносителя и гидроцилиндра во времени.
В предложенной модернизации гидроцилиндра при его прогреве значение гидравлических сопротивлений в обводном трубопроводе должно быть меньше значения сопротивления на перемещение штока. Если условие выполняется, то предлагаемая модернизация не повлияет на работу гидравлической системы. Для проверки теоретических расчетов проводили экспериментальные исследования [4; 7]. В во времени при тепловой подготовке гидроцилиндра к запуску определяется решением системы уравнений методом Рунге-Кутта. Экспериментальные исследования показали, что предлагаемая система тепловой подготовки гидродвигателя работоспособна и эффективна по сравнению с контрольным гидродвигателем.
Список литературы
1 Карнаухов Н. Н. Приспособление строительных машин к условиям Российского Севера и Сибири. - М. : Недра, 1994. - 352 с.
2 Мерданов Ш. М., Якубовский Ю. Я., Конев В. В. Исследование и разработка системы тепловой подготовки гидропривода строительно-дорожных машин // Строительные и дорожные машины. - 2013. - № 1. - С. 27-29.
3 V. Konev, Sh. Merdanov, M. Karnaukhov & D. Borodin. Thermal preparation of the trailbuilder fluid drive // Energy Production and Management in the 21st Century - The Quest for Sustainable Energy, 2014, Vol. 1 - Southampton. WIT Press, 2014. - p. б97-70б.
4 Конев В. В. Совершенствование системы предпусковой тепловой подготовки двигателя землеройной машины (на примере двигателя экскава-
тора ЭО-4121А) : автореф. дис. ... канд. техн. наук.
- Тюмень : ТГНГУ, 2002. - 18 с.
5 Система предпусковой тепловой подготовки ДВС и гидропривода: пат. 2258153 Рос. Федерация, № 2004104477/06; заявл. 16.02.2004; опубл. 10.08.2005, Бюл. № 22. 7 с.
6 Гидроцилиндр: пат. 2351810 Рос. Федерация, № 2007142644/06; заявл. 19.11.2007; опубл. 10.04.2009, Бюл. № 10. 6 с.
7 Merdanov Sh., Konev V., Sozonov S., Polovnik-ov E. Experimental research planning heat training hydraulic motors: Scientific enquiry in the contemporary, world: theoretical basks and innovative approach, Vol. 5. - Technical Sciences. Research articles, B&M Publishing (San Francisco, California, USA) 2014.
- p.113-117.
