CC BY
21
УДК 629.018
СТЕНДОВЫЕ ИСПЫТАНИЯ ГИДРОНАСОСОВ ТРАНСПОРТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ МАШИН
Е. Г. Рылякин, А. Ю. Кузнецов
BENCH TESTS OF HYDRAULIC PUMPS TRANSPORT TECHNOLOGICAL MACHINES
E. G. Rylyakin, A. Yu. Kuznetsov
Аннотация. Актуальность и цели. Для гидросистем мобильных машин оценка условий работы масел и выбор оптимальных параметров режима их работы имеют особую актуальность ввиду широкого интервала условий и режима работы таких машин. Цель работы - исследовать изменение рабочих характеристик шестеренных насосов, установленных в гидроприводах основных транспортно-технологических машин, под действием неблагоприятных эксплуатационных факторов. Материалы и методы. Цель исследований была достигнута путем реализации разработанной методики и осуществления сравнительных стендовых исследований изменения рабочих характеристик шестеренных насосов, выпускаемых различными производственными предприятиями и широко использующихся в гидросистемах современных транс-портно-технологических машин. Результаты. В результате проведения испытаний установлено, что масло в гидросистеме стенда нагревалось с переменной интенсивностью, характер изменения температуры масла для различных марок насосов практически одинаков, а на производительность гидрофицированных машин значительно влияет объемный КПД. Выводы. Необходимый для восприятия эксплуатационных нагрузок температурный режим работы узлов трения серийных гидросистем транс-портно-технологических машин не обеспечивается, что сказывается на износостойкости их деталей и узлов. А снижение величины объемного КПД при повышенных и пониженных температурах рабочей жидкости значительно снижает производительность шестеренных гидронасосов.
Ключевые слова: рабочая жидкость, гидросистема, шестеренный насос, температура, вязкость, объемный КПД, испытания.
Abstract. Background. For hydraulic systems of mobile cars the assessment of oils operating conditions and a choice of optimal parameters of their work mode have a special relevance because of a wide conditions interval and an operating mode of such machines. The work purpose - to investigate change of performance data of the gear pumps installed in the main transport technological machines hydraulic actuators under the influence of adverse operational factors. Materials and methods. The objectives of researches were achieved by realization of the developed technique and the implementation of comparative bench researches of performance data change of the gear pumps released by various manufacturing enterprises and which is widely used in hydraulic systems of modern transport technological machines. Results. As a result of carrying out tests it is established that oil in a hydraulic system of the stand heated up with variable intensity, nature of change of oil temperature is almost identical to various brands of pumps, and, besides, the of cars with hydraulic actuator considerably influences productivity volume efficiency. Conclusions. Temperature condition of work of friction knots of serial hydraulic systems in transport technological machines, necessary for perception of operational loadings, isn't provided that affects wear resistance of their details and knots. And, besides, decrease of volume effi-
ciency, at the increased and lowered temperatures of working liquid considerably reduces productivity of gear hydraulic pumps.
Key words: working liquid, hydraulic system, gear pump, temperature, viscosity, volume efficiency, tests.
Для гидросистем мобильных машин оценка условий работы масел и выбор оптимальных параметров режима их работы имеют особую актуальность ввиду широкого интервала условий и режима работы таких машин.
Известно, что температура масла определяет тепловое состояние агрегатов гидросистемы при всех режимах работы. Температура масла в агрегатах гидросистемы в процессе ее работы изменяется в широких пределах от начальной, равной температуре окружающего воздуха, до установившейся на данном нагрузочно-скоростном режиме. Характер изменения температуры масла во времени является довольно сложным, так как он зависит от нескольких параметров - нагрузочно-скоростного режима, сорта масла, системы смазки, температуры воздуха и т.д., многие из которых в реальных условиях эксплуатации являются нестационарными [1, 2].
Для более детального изучения обозначенной задачи необходимо накопление экспериментальных данных по конкретным конструкциям, которые являются единственно надежным источником для анализа протекания физических процессов в узлах и агрегатах гидросистемы.
Наиболее достоверные данные о влиянии температуры окружающей среды на работу агрегатов гидросистемы можно получить в результате эксплуатационных опытов. Однако длительность эксперимента и невозможность получения данных в зависимости от одной переменной делают необходимым проведение лабораторных и стендовых исследований [3, 4].
В качестве объектов исследования нами были выбраны шестеренные насосы марки НШ-32Д-ЗЛ, выпускаемые Винницким заводом тракторных агрегатов, насосы НШ-50УК-ЗЛ и НШ-10Г-ЗЛ, выпускаемые ОАО «Гидросила» (г. Кировоград). Насосы этих марок широко используются в гидросистемах современных транспортно-технологических машин, а их конструкция является типичной для шестеренных насосов, выпускаемых другими промышленными предприятиями [5].
Изучение динамики изменения температуры масла М-10Г2 ГОСТ 17479-72 и его влияния на работу шестеренных насосов проводилось на специальном стенде для испытания агрегатов гидроприводов сельскохозяйственной техники КИ-4815М [5].
В начале испытаний температура масла соответствовала температуре окружающего воздуха, затем гидронасос, установленный на стенде, запускался и прогревался. Масло в системе при этом прогревалось за счет перемешивания и дросселирования вращающимися шестернями насоса. Прогрев масла осуществлялся до тех пор, пока его температура не достигала максимально установившегося значения. Испытания проводились в двух режимах: работа насоса без нагрузки, при полностью открытом дросселе, смонтированном на стенде, и при номинальном давлении, когда необходимая нагрузка устанавливалась вручную [5].
Давление нагрузки измерялось манометром высокого давления стенда МГнОШ-160 ГОСТ 8625-77. Температура окружающего воздуха и температура масла в гидросистеме стенда измерялись ртутным термометром ТТ 0...100 °С ТУ 25-2021.010-89. Для определения теоретической и действительной подач насосов использовались счетчики жидкости ШЖУ-40С-6 ГОСТ 12671-71, для измерения подач насосов в пределах 40.120 л/мин, и ШЖУ-25М-16 ГОСТ 12671-71, для измерения подач насосов в пределах 7.40 л/мин [5, 6].
Динамика температуры масла, используемого в рассматриваемых гидросистемах, выявленная в результате стендовых испытаний, приведена на рис. 1.
Рис. 1. Динамика температуры масла (Т) в баке гидросистемы стенда при различных температурах окружающего воздуха (4)
В результате проведения испытаний установлено, что масло в гидросистеме стенда нагревалось с переменной интенсивностью. Характер изменения температуры масла для различных марок насосов практически одинаков. Наиболее интенсивно оно нагревается в первые 40.80 минут работы системы. Температура масла для разных моделей насосов и условий испытаний стабилизируется через 120.140 минут непрерывной работы насосов и остается практически постоянной [5, 6].
Стабилизация температуры масла свидетельствует о равенстве тепла, выделенного гидросистемой, и тепла, отданного в окружающую среду. Очевидно, что установившаяся температура масла гидросистемы при неизменной температуре окружающего воздуха может меняться с изменением условий теплообмена (скорости ветра, солнечной радиации и т.п.) и режима нагружения.
На производительность гидрофицированных машин значительно влияет объемный КПД. Он сказывается на производительности в течение всей работы гидросистемы как при низких, так и при высоких температурах. Нами опытным путем была установлена зависимость объемного КПД шестеренных насосов от температуры рабочей жидкости на стенде (рис. 2) [7, 8].
п, об 1
0,98
0,96 0,94 0,92 0,9 0,88 0,86 0,84
0 20 40 60 80
Рис. 2. Зависимость объемного КПД от температуры рабочей жидкости
Шестеренные насосы при более низких температурах имеют лучшую всасывающую способность, но более чувствительны к повышенным температурам. Уменьшение объемного КПД при низких температурах вызвано неполным заполнением рабочих камер насоса из-за инертности жидкости, пониженного внутреннего трения вязкой жидкости и трения ее о стенки всасывающего трубопровода, а при положительных температурах - внутренними утечками из напорной линии во всасывающую через торцевые, радиальные и осевые зазоры [7, 8]. Таким образом:
- необходимый для восприятия эксплуатационных нагрузок температурный режим работы узлов трения серийных гидросистем транспортно-технологических машин не обеспечивается, что сказывается на износостойкости их деталей и узлов;
- снижение величины объемного КПД при повышенных и пониженных температурах рабочей жидкости значительно снижает производительность шестеренных гидронасосов.
Список литературы
1. Рылякин, Е. Г. Повышение работоспособности гидросистемы трактора терморегулированием рабочей жидкости : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.20.03 / Рылякин Евгений Геннадьевич. - Пенза, 2007. - 17 с.
2. Курылев, А. В. Изменение технического состояния гидропривода мобильных машин в процессе эксплуатации / А. В. Курылев, Е. Г. Рылякин // Новый университет. Серия «Технические науки». - 2014. - № 03-04 (25-26). - С. 43-46.
3. Рылякин, Е. Г. Повышение работоспособности гидропривода транспортно-технологических машин в условиях низких температур / Е. Г. Рылякин, Ю. А. Захаров // Мир транспорта и технологических машин. - 2014. - № 1 (44). - Январь-март. - С. 69-72.
4. Рылякин, Е. Г. Влияние воды на свойства гидравлических рабочих жидкостей / Е. Г. Рылякин // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. - 2014. - № 2 (10). - С. 195-198.
5. Власов, П. А. Теоретическое обоснование терморегулирования рабочей жидкости в гидросистеме / П. А. Власов, Е. Г. Рылякин // Нива Поволжья. - 2008. -№ 1 (6). - С. 25-29.
6. Рылякин, Е. Г. Результаты стендовых испытаний шестеренных насосов / Е. Г. Рылякин // Проблемы развития машинных технологий и технических средств производства сельскохозяйственной продукции : сб. науч. тр. науч.-практ. конф., по-свящ. 50-летию инженерного факультета Пензенской ГСХА. - Пенза : РИО ПГСХА, 2002. - С. 80-83.
7. Пат. 2236615 Российская Федерация, МПК7 Б 15 В 21/04 А. Система регулирования температуры рабочей жидкости в гидропривод / Власов П. А., Рылякин Е. Г. ; заявитель и патентообладатель Пензенская государственная сельскохозяйственная академия. - № 2003118925/06 ; заявл. 23.06.03 ; опубл. 20.09.04, Бюл. № 26. - 6 с.
8. Рылякин, Е. Г. Подогрев масла в гидросистеме / Е. Г. Рылякин // Сельский механизатор. - 2014. - № 8. - С. 38-40.
Рылякин Евгений Геннадьевич
кандидат технических наук, доцент, кафедра эксплуатации автомобильного транспорта,
Пензенский государственный университет архитектуры и строительства E-mail: [email protected]
Rylyakin Evgenij Gennadjevich candidate of technical sciences, associate professor, sub-department of maintenance of motor transport, Penza State University of Architecture and Construction
Кузнецов Александр Юрьевич
студент,
Пензенский государственный университет архитектуры и строительства Е-таЛ: [email protected]
Kuznetsov Alexander Jurjevich student,
Penza State University of Architecture and Construction
УДК 629.018 Рылякин, Е. Г.
Стендовые испытания гидронасосов транспортно-технологических машин /
Е. Г. Рылякин, А. Ю. Кузнецов // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. - 2014. - № 4 (12). - С. 141-145.
