CC BY
18
Специальные машины и технологии
УДК 625.76:626.226
Е. А. БЕДРИНА
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
К ИССЛЕДОВАНИЮ ДЕЛИТЕЛЕЙ ПОТОКА В АКТИВНЫХ РАБОЧИХ ОРГАНАХ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН
Приведен обзор существующих конструкций делителей потока рабочей жидкости. На основании проведенных исследований проанализированы схемы работы делителя потока рабочей жидкости в активных рабочих органах дорожно-строительных машин. Выявлены значения погрешности деления потока жидкости, обеспечивающие эффективную работу делителя потока в активных рабочих органах ДСМ.
Факторами, сдерживающими широкое применение активных рабочих органов дорожно-строительных машин (ДСМ), например, ковшей активного действия экскаваторов, являются отсутствие научно обоснованных рекомендаций по выбору оптимальных схем гидроударных устройств в ковше, потребность в оригинальных схемных и конструктивных решениях [ 11. Существующая проблема разработки мерзлых и прочных грунтов ковшом активного действия гидравлического экскаватора требует детального изучения и создания промышленных образцов гидроударников при рациональной схеме работы как их самих, так и гидросистемы экскаваторов целом.
Необходимо отметить, что в технической литературе имеется ограниченное количество публикаций, посвященных анализу совместной работы гидродвигателей (гидроцилиндров), ближайших аналогов гидроударников.
Практическую пользу в изучении состояния данного вопроса представляет исследование оптимальных схем совместной работы нескольких гидроударных устройств в ковше с помощью делителей потока рабочей жидкости. Исследование делителей потока в схемах совместной работы нескольких гидроударных устройств необходимо для создания работоспособной конструкции ковша активного действия, позволяющей обеспечивать эффективную разработку мерзлых и прочных грунтов. Использование многопоточного делителя позволяет обеспечить совместную работу нескольких гидроударных устройств в ковше, упростить конструкцию ковша активного действия экскаватора и т.д. [2].
Принципиальная схема ковша активного действия экскаватора, оснащенного тремя гидроударниками с питанием от одного гидропривода приведена на рис. 1 13,4] ■ При работе жидкость из напорной магистрали общего для трех гидроударников насоса 1 (рис. 1) подается во взводящую полость гидроударника 4 и взводит его поршень, сжимая газ в полости пневмо-аккумулятора 6, аналогичный процесс происходит и
с другими гидроударниками в ковше. Многопоточный делитель предназначен для гюдачи одинакового расхода жидкости к нескольким гидроударным устройствам посредством деления ее на п частей, тем самым обеспечивая их эффективную совместную работу в ковше.
Достоинствами делителя потока являются конструктивная простота, малый вес, габариты, компактность, возможность установки в любом месте машины на любом расстоянии от насоса, отсутствие необходимости в нескольких насосных установках,так как с помощью многопоточного делителя рабочую
Рис. 1. Схема совместной работы нескольких гидроударных устройств в ковше активного действия с общим приводом гидроударников: 1 - насос; 2 - гидропневмоаккумулятор; 3 - поршень-боек;
4 - гидроударник; 5,7- регулировочные дроссели; 6 - пневмоаккумулятор; 0 - корпус; 9 - делитель потока; 10 - предохранительный клапан.
13.
111.
jb
3 4
_ \\ H wttv »»\\V\V 11 A.V4ftVNSSSNÎi 1 d,.1 H
х' hi Чо HT i * P TQi 1 ХРЭ » Qi f Qi
Рис. 2. Схема делителя потока: 1 - насос; 2, 13, 14 - входной дроссель; 3,12 - запорно-регулирующий элемент; 4 - корпус; 5, 8, 11 - выходные отверстия; 6,7, 9, 10 - рабочее окно; Ь„ - ширина окна запорно-регулирующего элемента; с1а - диаметр каналов делителя; «1 - диаметр запорно-регулирующего элемента; 1, О -длина и диаметр корпуса соответственно; х - перемещение запорно-регулирующего элемента.
жидкость можно подавать независимыми потоками к ряду потребителей [2].
Основными достоинствами Схем совместной работы гидроударных устройств с помощью делителя потока рабочей жидкости являются простота в эксплуатации и обслуживании, высокая надежность каждого гидроударника, меньшая масса по сравнению со схемами с индивидуальным приводом.
В настоящее время вопросы конструирования многопоточных делителей детально не изучены, отсутствуют исследования, посвященные многопоточным системам на базе делителей потока рабочей жидкости, отсутствует теория деления потоков на несколько частей [2]. Многопоточный делитель представляет собой, с одной стороны, детерминированную систему, в которой элементы взаимодействуют определенным образом, а с другой стороны — стохастическую систему (стохастическую природу имеют трение в регулировочных и уравнительных элементах и перепад давлений в отводах делителя).
Существует многообразие различных конструктивных решений делителей потока рабочей жидкости отечественного и зарубежного типов, например, делительные клапаны английских фирм «Highdrolix and Newmaties», «Fluid Control Inc», «Lockhid Precigion Produkt», американской фирмы «Bendisk Corporation", немецкой «Willi Vogel», шведской «СКФ» идр., позволяющие обеспечивать расходы в диапазоне 1. ..65 л/мин в каждом из каналов делителя. Широкое применение находят отечественные делители потока конструкции ВНИИгидропривода, В зависимости от расхода рабо-
чей жидкости в качестве запорно-регулирующих элементов делителей могут использоваться золотники, плунжеры, мембраны и т.д. [2].
Основными параметрами многопоточных делителей являются производительность, максимальное давление перед делителем, максимальная разность давлений и т.д. [2].
Для деления подачи О насоса 1 (рис. 2) на 3 потока О,, 02, 03 с помощью двух запорно-регулирующих элементов 3,12 рабочая жидкость, поступая от насоса 1 базовой машины в делитель 4 через входные дроссели 2, 13,14, дросселируется в рабочих окнах б, 7,9,10, а затем по выходным отверстиям 6,8,11 тремя потоками рабочей жидкости направляется к гидроударным устройствам, т.е. в каждый гидроударник поступит жидкость с расходом, равным расходу насоса базовой машины, поделенному на требуемое число потоков.
Необходимо отметить, что в случае обеспечения теоретически равных расходов, подводимых к гидроударным устройствам в ковше, не требуется сверхточного деления их на несколько частей, как, например, в случае деления потока для питания гидростатических опор металлорежущих станков, следовательно, в качестве запорно-регулирующих элементов целесообразно использовать плунжеры, поршни и т.д.
Статические характеристики делителя потока рабочей жидкости ковша активного действия представляют зависимость значения погрешности деления потока рабочей жидкости от давления и расхода.
Зависимости погрешности деления потока жидкости от расхода рабочей жидкости в каналах делителя и нагрузки на исполнительный рабочий орган представлены на рис. 3 и 4. Анализ влияния рабочих параметров - величины нагрузки (давления) и расхода показывает (рис. 3 и 4), что с увеличением расхода жидкости и уменьшением давления погрешность деления потока уменьшается. При этом погрешность деления потока для экскаваторов II размерной группы составляет 5...8% при величине расхода, подводимому к одному гидроударнику, равном 500 см3/с и изменении давления от 0,5 до 1 МПа, т.е. данная величина погрешности обеспечивает эффективную работу делителя потока в ковше.
На основе проведенных исследований можно сделать вывод, что наиболее перспективным направлением в обеспечении совместной работы нескольких гидроударных устройств в активных рабочих органах ДСМ является использование многопоточных делителей, представляющих собой регуляторы расхода, поддерживающие в ветвях равные сопротивления потокам жидкости путем ее дросселирования.
Использование многопоточного делителя позволяет обеспечить совместную работу нескольких гидро-
Ф,%
р=0,5 МПа р=1 МПа
кд р=1,5 МПа
Q, см /с
200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800
Рис. 3. Зависимость погрешности деления потока жидкости от расхода рабочей жидкости при разных значениях давления.
ударных устройств в активных рабочих органах ДСМ, упростить их конструкцию и т.д.
Скоростная и нагрузочная характеристики системы с делителем потока рабочей жидкости (рис. 3 и 4) позволяют установить зависимость погрешности деления потока от конструктивных и рабочих параметров системы. В связи с этим необходимо знать значение диаметра дросселя делителя, диаметр запорно-регулирующего элемента, его перемещение и рабочие параметры: изменение давление и расход рабочей жидкости.
Результаты исследований использованы при разработке «Технического задания на проектирование ковшей активного действия экскаваторов 1-ГУ размерных групп» и «Методики расчета ковшей активного действия гидравлических экскаваторов НУ размерных групп», которые переданы КБТМ (г. Омск), при выполнении научно-исследовательской работы в планах межвузовской научно-технической программы «Архитектура и строительство» Минобразования РФ в 1999 г., а также при выполнении других НИР СибАДИ. Методика инженерного проектирования, основные результаты исследований используются в учебном процессе, дипломном проектировании при подготовке инженеров по специальности 170900 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и
оборудование» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии.
Библиографический список
1.Янцен И.А. и др. Основы теории и конструирования гидроппевмоударников, —Кемерово.: Кемер. кн. изд-во, 1977. — 245 с.
2. Сахно Ю.А. Многопоточные гидравлические делители, — М.¡Машиностроение, 1988, -160 с.
3. Галдин Н.С., Бедрина Е.А. К исследованию совместной работы нескольких гидроударпых устройств применительно к активным рабочим органам ДСМ // Строительные, дорожные машины, гидропривод и системы управления СДМ, — Омск: Иэд-во СибАДИ, 2000. - С. 80-85.
4. Исследование совместной работы гидроударных устройств применительно к ковшу активного действия экскава-тора/Галдин И.С., Бедрина Е.А. Сиб. гос. автомоб.-дор. акад.— Омск, 2000.-8 с.-Деп. вВИНИТИ 10.02.00, №328-В00.
БЕДРИНАЕлена Анатольевна, кандидаттехнических наук, преподаватель кафедры «Безопасность жизнедеятельности».
Защита диссертаций
В диссертационном совете Д 212.178.06 успешно защищена кандидатская диссертация Баклушиной Ирины Сергеевны на тему «Разработка метода синтеза структур плоских многозвенных групп Ассура» по специальности 05.02.18 - теория механизмов и машин.
Соискателем разработан метод синтеза структур плоских многозвенных групп Ассура с кинематическими парами пятого класса, позволяющий находить все многообразие названных плоских групп; дано доказательство идентичности строительных шарнирных ферм группам Ассура и способ образования конструктивных схем строительных ферм; создан алгоритм построения механизмов высоких классов на основании полученного метода синтеза многозвенных групп Ассура. Результата рекомендуются для использования при проектировании многозвенных рычажных механизмов с новыми более широкими функциональными возможностями, разработке и создании строительных ферм, а также в других отраслях промышленности, использующих многозвенные конструкции.
