Техническое состояние гидроаппаратов в гидросистеме тяжелой техники Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ТЕХНИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ГИДРОАППАРАТОВ В ГИДРОСИСТЕМЕ ТЯЖЕЛОЙ ТЕХНИКИ Кононова Н.А.

Кононова Наталья Александровна - магистрант, кафедра технологического оборудования, машиностроения и стандартизации, Карагандинский государственный технический университет, г. Караганда, Республика Казахстан

Аннотация: в статье рассмотрено влияние температуры рабочей жидкости и времени рабочих режимов на потери мощности. Предложена методика определения целесообразности дальнейшего использования гидроаппаратуры по критерию затрат на потери мощности из-за объемных потерь рабочей жидкости гидросистемы.

Ключевые слова: гидросистема, гидроаппараты, гидроаппаратура, рабочая жидкость, рабочие режимы, мощность, затраты, потери.

При работе тяжелой техники часть мощности, потребляемой гидросистемой, затрачивается на утечки рабочей жидкости через зазоры в гидроаппаратах и не используется для приведения в действие гидродвигателей. Потери мощности в гидросистеме можно разделить на потери мощности на преодоление внутренних сопротивлений в гидросистеме и потери мощности за счёт объемных потерь (утечек) в гидроаппаратах. В гидросистемах тяжелой техники гидроаппаратами, в которых объёмные потери рабочей жидкости максимальны, являются в основном гидронасосы и гидрораспределители. Объёмные потери рабочей жидкости в гидроаппаратах обусловлены наличием в них зазоров между подвижными частями.У шестерённых гидронасосов утечки рабочей жидкости возникают в следующих зазорах: радиальном зазоре между вершинами зубьев шестерён и корпусом,торцовом зазоре между боковыми поверхностями шестерен и уплотняющими деталями, контактной зоне зацепления зубьев шестерён. У аксиально-поршневых гидронасосов утечки рабочей жидкости возникают в кольцевых зазорах между плунжерами и корпусом.У гидрораспределителей утечки происходят через кольцевые зазоры между золотниками и корпусом гидрораспределителя. При длительной эксплуатации машины зазоры в гидроаппаратах с течением времени увеличиваются из-за износа, что ведет к увеличению через них утечек гидравлического масла. Это приводит к увеличению потерь мощности за счёт утечек, а следовательно, и к увеличению расхода топлива, которое затрачивается на объемные потери рабочей жидкости.

Значение расхода топлива в литрах, затрачиваемого на объемные потери рабочей жидкости, можно определить по формуле

v = NVT-Г

Р . (!)

где NyT _ потери мощности за счёт утечек в гидроаппарате, кВт; у - удельный расход топлива, г/(кВтч); t - время работы машины, ч; р - плотность топлива, г/м3.

Потери мощности за счёт утечек можно определить по формуле

ANyj. = АО Р.

, (2)

где AQ - величина утечек в гидроаппа- рате, м3/с; P - давление на выходе из гидроаппарата, Па.

Для гидронасосов формула для определения потерь мощности за счёт утечек будет следующего вида:

Хут =п-Чн (3)

где п - частота вращения вала редуктора отбора мощности, на котором установлен насос, мин-1; Н q - рабочий объём насоса, м3; ц0 - текущее значение объёмного КПД насоса.

Объёмный КПД насоса можно опре- делить как отношение полезной мощности, которая будет расходоваться на приведение в действие гидродвигателей, к полной мощности, потребляемой насосом. Учитывая, что значения полезной и полной мощностей будут отличаться на величину утечек в гидронасосе, можно записать:

и.9я + д д <4)

где AQ - величина утечек в гидроаппарате.

Величину утечек для аксиально поршневых гидронасосов можно определить по формуле расхода рабочей жидкости при соосном расположении поршня в цилиндре при их концентрическом расположении [1]:

ДО = п

Ртр ■ 2 ■ п • г - а0 12 ■//•/

(5)

где п - количество поршней в насосе; РТР - перепад давления во всасывающей и напорной полостях гидронасоса, Па; г -радиус поршня, м; а03 - величина зазора между поршнем и цилиндром, м; I - длина поршня, м; ^ - динамическая вязкость рабочей жидкости, Нс/м2.

Величину утечек для шестерённых гидронасосов можно определить по формулам, приведенным в [2].

Для гидрораспределителя, если из- вестен зазор между золотником и корпусом, потери мощности за счет утечек оп- разделяются по формуле (2), где утечки ДQ можно определить по формуле (6) (учётом того, что в гидрораспределителе оси золотника и корпуса располагаются с некоторым эксцентриситетом, а износ происходит не по всей поверхности зо- лотника и корпуса [3].

и ( 2 ■ Р ■ г\

П тр [ \{К + е-соь<р-г)ъ ¿<р

М I 12

о

(6)

где п - количество зазоров между напорной и сливной полостями гидрораспределителя; ТР Р - перепад давления в напорной и сливной полостях гидрораспределителя, Па; R и г - радиусы отверстия под золотник в корпусе гидрораспределителя и золотника соответственно, м; 1 - длина зазора, м; е - расстояния между центрами окружностей отверстия под золотник в корпусе гидрораспределителя и золотником, м; а -угол наклона прямой, соединяющей ось золотника с точкой, ограничивающей изношенную часть золотника к горизонту, рад [3].

Для неизношенного гидрораспределителя утечки можно определить по формуле [1]:

« Ртр -Ю-я- г-СД-г)

3

ы 12 ■ // /-

Как видно из формул (3) и (4), потери мощности за счёт объёмных утечек зависят от давления в гидросистеме и вязкости, а следовательно, и от температуры рабочей жидкости.

Список литературы

1. Башта Т. М. Объемные насосы и гидравлические двигатели гидросистем: учебник для вузов // Машиностроение, 1974. 606 с.

2. Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. // Машиностроение, 1972. 320 с.

3. Шалыгин М.Г. Объёмные потери в шестерённых насосах с учётом влияния температуры // Строительно-дорожные машины, 2008. 40 с.

4. Науменко А.Е. Влияние температуры рабочей жидкости и технического состояния гидросистемы на потери мощности в гидросистеме на примере погрузчика МоАЗ -4048 // Вестник. Белорус. Рос. ун-та, 2007. 22 с.