CC BY
45
УДК 625.7.08.002.5; 616-0
ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ НАДІЙНОСТІ БУДІВЕЛЬНИХ МАШИН УДОСКОНАЛЕННЯМ ДІАГНОСТУВАННЯ ЇХ ГІДРОАГРЕГАТІВ В СТАЦІОНАРНИХ УМОВАХ
Г.Г. Пімонов, доцент, к.т.н.,
В.А. Нестеренко, доцент, к.т.н., ХНАДУ
Анотація. Доведено можливість удосконалення стаціонарного діагностичного обладнання з використанням таких діагностичних параметрів, як тиск і температура робочої рідини у гідросистемі, об ’єм робочої рідини в гідроакумуляторі.
Ключові слова: будівельна машина, гідропривід, стаціонарний стенд, діагностика.
Вступ
Надійність будівельних машин, включаючи їх гідропривід, формується на стадії проектування і виготовлення та підтримується під час експлуатації [1-5, 8, 9, 10, 11, 12]. Система експлуатації машин із застосуванням технічної діагностики досить ефективно забезпечує надійність гідроприводу, якщо вона створена і використовується з урахувавнням витрат, якими ця надійність досягається [6]
П = Р-3, (1)
де П, Р, З - співвідносно прибуток, результат і витрати на досягнення результата.
Тому підвищенню ефективності діагностики присвячено багато досліджень.
Аналіз публікацій
Сучасні наукові дослідження спрямовані на підвищення ефективності мобільної бортової діагностики та за допомогою стаціонарних стендів. Для бортової діагностики пропонується методика діагностики виміром визначального параметра в одній точці гідроприводу та необхідне обладнання для її здійснення [7]. Існуючі стенди, що призначені для діагностування масової продукції, на базах механізації використовуються нераціонально. Удосконалення цих стендів відбувається
зміною принципу їх дії, спрямованою на зменшення вартості діагностичного обладнання, ваги стендів, витрати енергії, робочої рідини та забезпеченні їх універсальності.
Мета та постановка задачі
Метою роботи є підвищення ефективності будівельних машин удосконаленням діагностики їх гідроагрегатів на базах механізації. Для досягнення цієї мети удосконалюються засоби діагностики у напрямі поліпшення показників, що визначають їх якість.
Удосконалення стаціонарного обладнання для діагностування гідроприводу будівельних машин
Значно зменшити вартість стаціонарного діагностичного устаткування можна зміною принципу його дії. Ця зміна полягає у такому.
У традиційному діагностичному стенді насос, що діагностується, забирає робочу рідину по всмоктуючій лінії з гідробака і нагнітає її в гідросистему стенда, одержуючи обертання від електрородвигуна. Технічний стан насоса визначається за його продуктивністю за допомогою лічильника рідини при номінальному тиску і при постійній температурі робочої рідини.
Замість традиційного, пропонується стенд, що забезпечує діагностику безперервною тестовою дією, продавлюючи робочу рідину через зазори в гідроагрегаті або здійснюючи імпульсну тестову дію за допомогою гідроакумулятора. Об’єм робочої рідини з гідроакумулятора прямує до насоса, що діагностується. За допомогою спеціального вимірювального блока визначається реакція струму робочої рідини, що продавлюється через зазори в насосі. По значенню цієї реакції визначається технічний стан насоса: чим більше зазори, тим більше значення реакції і навпаки. Основні технічні показники стендів наведені в табл. 1.
Розрахунки показують, що в розробленому стенді рівність А1=Ы1-12 може бути забезпечено практично будь-яким поєднанням значень потужності приводу насосної станції стенду і часу заповнення гідроакумулятора. Це дозволяє, задавшись часом заповнення гідроакумуляторів (30-180 с), одержати необхідну потужність приводу стенда 300-600 Вт, замість 15-36 кВт, необхідних для діагностики традиційним методом. Це дозволяє поліпшити показники стенда: значно зменшується загальна маса, вартість, необхідна для роботи та кількість робочої рідини.
Задача обґрунтування переваг тестового діагностування відповідним конструктивним рішенням вирішувалася в напрямках пошуку необхідного принципу дії та конструктивного виконання силового та вимірювального блоків.
У таблиці прийняті такі позначення: А, А, N, N - енерговитрати на діагностику і не-
обхідна потужність приводу стендів традиційного і розроблюваного відповідно; п, п, -частота обертання привідних насосів стендів; ґ, ^ - час діагностики; ґ2 - час зарядки
гідроакумулятора; О , О, V , VI, С , С , -маса, об’єм баків і відносна вартість стендів; рср- середній тиск в гідроакумуляторі;
бтх - найбільші внутрішні витоки в насосі.
Влаштування силового блока вдалося поліпшити за рахунок дослідження переваг і недоліків вагових; пружинних та газогідравліч-них гідроакумуляторів не тільки в розрахунковому плані, але і в розробці відповідного конструктивного виконання гідроакумуляторів. Ваговий гідроакумулятор, що має великі розміри і вагу, є єдиним видом гідроакумуляторів, який дає постійне зусилля на робочу рідину. Газогідравлічний - найлегший з гідроакумуляторів, але він занадто складний в обслуговуванні, має підвищену небезпеку при роботі і експлуатації (посудина з газом під тиском), має високу вартість і в ньому існує можливість перетікання газу в робочу рідину гідроакумулятора. Пружинний гідроакумулятор має більшу вагу ніж газогідравлічний, але меншу ніж ваговий. Цей гідроакумулятор має відносно невелику вартість, високу надійність в роботі.
Враховуючи, що для стаціонарних умов баз механізації вага стенда не має такого значення, як його вартість, приходимо до висновку, що у більшій мірі для тестового стенда підходить пружинний гідроакумулятор (рис. 1, а).
Таблиця 1 Основні технічні показники стендів
Найменування по- Традиційний Розроблений
казників Розрахункова формула Значення Розрахункова формула Значення
Подача, см3/с. «■V 1480 «1-^01 280
Потужність приводу , кВт. Н = ря-п-Г0 36 2 0.3...1
Енерговитрати, кДж. А = Ш-ґ 2200 ІА II "а о ч^ II "*3 О 43 вЮ X 36,2
Час діагностики, с. ї 60 І І, ?2 180
Маса стенда, кг О 1920 180
Об’єм бака, л V 90 VI 15
Відносна вартість С 1 С 0,15
а
б
Рис. 1. Основні блоки стенда: а - пружинний силовий; б - вимірювальний блок з п’єзоелектричною системою індикації
Силовий блок складається з корпусу 1, в який установлена робоча пружина, що верхнім торцем впирається у верхню кришку корпусу, а нижнім торцем впирається в стакан
2. Стакан верхнім днищем давить на шток 3, що має ущільнення 7 в своїй нижній частині. Плунжер пересувається по циліндру 4, який кріпиться до опори 5 з амортизатором 6. Силовий блок з’єднує пристрій, що створює необхідний тиск в імпульсі робочої рідини, що протискується через зазори гідроагрегата, з мультиплікатором, який підвищує цей тиск.
Конструктивне виконання вимірювального блока вдалося поліпшити за рахунок заміни визначального діагностичного параметра. Замість часу протиснення постійного об’єму робочої рідини як визначального діагностичного параметра застосовано силу реакції струменю, що витікає з вимірювального блока. Використовуючи цій параметр, вдалося розробити конструкції вимірювальних блоків з механічною та п’єзоелектричною (рис.1, б)
системами індикації. Вимірювальний блок з п’єзоелектричною системою індикації складається з п’єзоелектричного блока 1, корпусу з системою клемів 2, сопла в зборі 3, стакана
4, нажимного поршня 5, пружини 6, планки з’єднальної 7, яка з’єднується з корпусом 2 за допомогою гвинта 8.
Висновок
Система діагностичних параметрів з визначальним (реакція струменя робочої рідини, що протискується через гідроагрегат) та відтворними діагностичними параметрами (тиск і температура робочої рідини, постійний об’єм робочої рідини в гідроакумуляторі) дозволяє розробити стаціонарне обладнання, яке потребує для визначення технічного стану гідроагрегатів на порядок меншу потуж-ностість, дозволяє зменшити масу стенда, кількість робочої рідини, необхідної для його роботи, вартість стенда і є перспективною для забезпечення надійності будівельних машин в експлуатації.
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. Технические средства диагностирования:
Справочник / В.В. Клюев, П.П. Пархоменко, В.Е. Абрамчук и др.; Под общ. ред. В.В. Клюева. - М.: Машиностроение, 1989.- 672 с.
3. Техническая диагностика тракторов и зер-
ноуборочных комбайнов / А.В. Аллилуев, Н.С. Ждановский, А.В. Николаенко и др. Под общ. ред. В.М. Михлина. - М.: Колос, 1978.- 287 с.
4. Башта Т.М. Машиностроительная гидрав-
лика: Справочное пособие. - М.: Машиностроение, 1971.- 672 с.
5. Васильченко В.А. Гидравлическое обору-
дование мобильных машин: Справочник. - М.: Машиностроение, 1983. - 301 с.
6. Методика визначення економічної ефекти-
вності витрат на наукові дослідження і розробки та їх впровадження у виробництво. Наказ Міністерства економіки та з питань європейської інтеграції та Міністерства фінансів України, № 218/446 від 26.09.2001 р.
7. Пимонов И.Г. Повышение эффективности
эксплуатации строительных машин совершенствованием бортового диагностирования их гидроприводов // Вестник Харьковского национального автомобильно-дорожного университета: Сборник научных трудов. - Харьков: ХНАДУ. -
2004. - Вып. 27. - С. 187 - 192.
8. Александровская Л. Н., Афанасьев А. П.,
Лисов А. А. Современные методы обеспечения безотказности сложных технических систем. - М.: Логос, 2001.- 206 с.
9. Анилович В.Я., Карпов В.Г. Обеспечение
надёжности машин сельскохозяйственной техники. - К.: Техніка, 2001. - 125 с.
10. Пимонова Т.Г. Совершенствование мето-
дов диагностирования гидроагрегатов. // Актуальні проблеми сучасної науки у дослідженнях молодих вчених м. Харкова: Збірник доповідей першої міської науково-практичної конференції. - Харьков: АТ «Бізнес Інформ». - 1997. -С. 73 - 75.
11. Пимонов Г.Г., Романенко Л.Г. Повыше-
ние эффективности строительных машин диагностированием их гидроагрегатов при техническом обслуживании и ремонте // Строительство. Материаловедение. Машиностроение // Сб. науч. тр. № 33 «Интенсификация рабочих процессов строительных и дорожных машин. Серия: Подъёмно-транспортные, строительные и дорожные машины и оборудование». - Днепропетровск: ПГАСА, 2005. - С. 208 - 212.
12. Пимонов И. Г. Обеспечение точности бо-
ртового диагностирования гидроприводов строительных машин // Автомобильный транспорт: серия «Совершенствование машин для земляных и дорожных работ»: Сб науч. тр. - Харьков: ХНАДУ. - 2003. - Вып. 6. - С. 91 - 93.
13. Пимонов И.Г. Влияние невоспроизводи-
мости гидропривода на погрешность бортового диагностирования строительных машин // Строительство. Материаловедение. Машиностроение // Сб. науч. тр. «Интенсификация рабочих процессов строительных и дорожных машин. Серия: Подъёмно-транспортные, строительные и дорожные машины и оборудование». - Днепропетровск: ПГАСА. -
2005. - № 33. - С. 203 - 208.
Рецензент: В.В. Нічке, професор, д.т.н.,
ХНАДУ.
Стаття надійшлала до редакції 7 червня 2007 р.
