CC BY
4
УДК 621-822
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-9-39-40
ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ И СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ ПРИВОДОВ МОБИЛЬНЫХ И СТАЦИОНАРНЫХ МАШИН
Д.В. Сычев, Н.Н. Трушин, С.Н. Редников
Представлены результаты аналитических исследований в области проектирования и производства гидравлических машин и аппаратов, применяемых в гидравлических приводах мобильных и стационарных машин различного технологического назначения. Актуальность исследования обусловлено тем, что для многих механизмов и машин гидравлическое или пневматическое оборудование стало неотъемлемой частью их конструкции и обусловило им необходимые функциональные и эксплуатационные свойства. Данные исследования проводились на основе анализа соответствующих научно-технических публикаций за последние двадцать лет. Несмотря на то, что в истории гидроприводов превалирует эволюционный характер развития, гидравлическое оборудование продолжает интенсивно совершенствоваться на основе новых достижений в области техники и технологии. Наиболее заметными тенденциями развития гидромашин и гидроприводов являются повышение номинального давления рабочей жидкости, расширение номенклатуры рабочих жидкостей, повышение уровня компактности гидроустройств, интеграция гидроустройств с электронными устройствами управления и диагностики, сокращение эксплуатационных расходов. Аналогичные тенденции характерны и для пневмоприводов. Результаты исследований используются в учебном процессе подготовки бакалавров и магистров по машиностроительным направлениям и специальностям. Исследования выполнены при финансовой поддержке гранта ректора ТулГУ для обучающихся по образовательным программам высшего образования - программам магистратуры, № 8950ГРР_М.
Ключевые слова: гидравлические приводы, гидравлические машины, мобильные машины, технологические
машины.
Введение. Важную роль в развитии современной техники играют гидравлические и пневматические приводы, которые являются широко используемым средством механизации и автоматизации очень разнообразных машин, технологических процессов и процессов управления различными стационарными и мобильными техническими объектами. Применение гидравлических устройств известно с древних времен, однако применение в технике гидроприводов в современном его понимании как совокупности устройств, предназначенных для передачи движения механизмам и машинам посредством жидкости, началось сравнительно недавно - во второй половине XIX века. Интенсивное же использование гидроприводов в механизмах и машинах началось еще позднее - с 20-х годов XX века. Этому способствовало использование в качестве рабочей жидкости минеральных масел, обладающих более-менее подходящими свойствами по сравнению с другими жидкими телами. Современное машиностроение очень широко использует гидравлические и пневматические приводы для приведения в действие исполнительных устройств машин различного назначения. При этом для многих механизмов и машин гидравлическое или пневматическое оборудование стало неотъемлемой частью их конструкции. Автоматизация процессов функционирования многих транспортных и технологических машин решается исключительно на основе гидравлических и пневматических систем. Применение гидро- и пневмоприводов в технике позволяет упростить кинематические связи, снизить металлоемкость механизмов и машин, повысить их производительность, уровень автоматизации и надежность, улучшить их управляемость со стороны обслуживающего персонала [1, 2].
Так, в частности, исключительную важность гидравлическое оборудование имеет для автотранспортных средств, подъемно-транспортных, землеройных и строительно-дорожных машин. Эти виды техники в настоящее время без гидропривода не изготавливают, поскольку именно гидравлические и пневматические приводы обеспечивают им необходимые эксплуатационные свойства и высокий технический уровень. Российские профильные специалисты, участники международной специализированной выставки-форума "Дорога 2022", состоявшейся 12-14 октября 2022 г. в г. Казани, отмечали, что в процессах импортозамещения и локализации производства наибольшие проблемы у них связаны не с электронными приборами, а с производством и поставками гидравлического оборудования, отвечающего необходимым требованиям [3].
Основная часть. В отличие от электромеханических приводов, которые в последние десятилетия очень интенсивно развиваются на основе передовых достижений электротехники и электроники, в истории гидроприводов превалирует в-основном эволюционный характер развития. Революционные инновации в гидроприводах (например, приводы на основе вращающегося гидростатического поля или с использованием электрореологической рабочей жидкости) имеют пока экспериментальный характер. Анализ научной и технической литературы показывает, что основными направлениями технического прогресса в области объемных гидро- и пневмоприводов традиционной структуры являются следующие [4-39].
1.Во многих случаях наблюдается замена традиционных электроприводов технологических инструментов и машин на гидравлические приводы, что обусловлено, в частности, экономией электротехнических материалов на основе дефицитной меди в связи с интенсивным развитием мировой электротехнической и электронной промышленности. Например, это приводы механизмов самоходных стреловых кранов на гусеничном ходу (стреловые и грузовые лебедки с гидромоторами), приводы револьверных головок металлорежущих станков также от гидромоторов, приводы вентиляторов охлаждения рабочей жидкости гидрофицированных машин от гидромоторов и т.д. Так, например, компания Pragati (www.pragati-automation.com) изготавливает гидрофицированные револьверные головки серии HTP для токарных станков, предназначенные для установки тяжелых видов инструмента. Другой пример -компания Dynaset (www.dynaset.com) для питания гидрофицированных инструментов и устройств предлагает мобильные компактные гидростанции серии HG Super Conpact, которые могут быть использованы в полевых условиях. В трансмиссиях вилочных и ковшовых погрузчиков, колесных и гусеничных тракторов уже достаточно часто применяются гидрообъемные (гидростатические) передачи взамен механических и гидромеханических (с гидродинамическими трансформаторами).
2.Общей тенденцией парка гидравлических и пневматических машин и аппаратов является совершенствование их конструкций с целью улучшения основных эксплуатационных показателей: повышения абсолютной и удельной мощностей, коэффициента полезного действия, расширения диапазона регулирования, снижения массы и излучаемого шума, упрощения технического обслуживания и т.д. Инновационные и прогрессивные конструкции гидро- и пневмоустройств активно патентуются их разработчиками и производителями во всех промышленно развитых странах [6, 7, 10-17].
З.Повышение номинального рабочего давления (до 50 МПа и более) с целью повышения мощности гидромашин при тех же расходах рабочей жидкости. При повышении давления рабочей жидкости в определенных пределах снижается стоимость гидродвигателей и многих гидроаппаратов. Однако при этом неизбежно возрастают требования к механической прочности гидроустройств, качеству и надежности уплотнительных устройств [4].
4.Опубликованные статистические данные показывают, что наиболее часто в гидроприводах машин применяются аксиально-поршневые гидронасосы и гидромоторы несмотря на сложность их кинематики и конструкции. При этом наблюдается тенденция все более широкого применения аксиально-поршневых насосов с наклонным диском, имеющих более широкую номенклатуру и с более высокими параметрами по сравнению с машинами с наклонным блоком цилиндров. В гидропередачах вращательного движения чаще применяются аксиально-поршневые регулируемые или нерегулируемые гидромоторы, преимущественно с наклонным блоком цилиндров, КПД которых на 35% выше, чем КПД гидромоторов с наклонным диском, и они требуют менее жесткие требования к фильтрации рабочей жидкости. Регулируемые гидромоторы применяются, в частности, в гидроприводах лебедок подъемных кранов, гидроприводах хода дорожных катков и других самоходных машин. На втором месте по частоте применения находятся более простые и технологические шестеренные гидромашины, среди которых увеличивается доля машин с внутренним зацеплением. Радиально-поршневые и пластинчатые машины в гидроприводах применяются реже [18, 19].
5.Для питания пневматических систем традиционно применяются поршневые компрессоры, однако достаточно широко используются и машины ротационного типа. Производители пневматического оборудования также предлагают обширную номенклатуру компрессоров с широкими диапазонами рабочих давлений.
6.Гидравлические и пневматические цилиндры остаются наиболее массовыми двигателями для привода исполнительных устройств. Номенклатура и области цилиндров обширны. Несмотря на кажущуюся простоту этих устройств, продолжается совершенствование их конструкций и технологических процессов их изготовления [4].
7.Создание полностью автоматизированных гидрофицированных машин осуществляется с использованием дистанционных методов управления гидроприводом с помощью средств электронной техники, телематики, электрических средств технической диагностики. Происходит интеграция в гидроустройства электронных систем управления и технической диагностики. Оснащение гидроприводов электронными системами управления, в том числе непосредственно от микро-ЭВМ и сети Интернет, позволяет адаптировать гидропривод под конкретное техническое решение, облегчить дистанционное управление гидроприводом, повысить быстродействие гидропривода, обеспечить автоматизированную диагностику неисправностей, оптимизировать его техническое обслуживание. Ведется разработка и внедрение более точных и надежных датчиков и систем измерения для контроля работы гидравлических систем. Это позволяет улучшить точность и качество работы, а также снизить вероятность отказов [9, 20].
8.В электрогидравлических системах, таких как дросселирующие распределители, насосы переменной производительности, быстродействующие сервоцилиндры, все большее применение находят интегрированные цифровые системы управления, основанные на использовании технологии помехозащищенной CAN шины (Controller Area Network, CAN bus). Подобные устройства позволяют электрогидравлическим системам работать не с использованием аналогового сигнала, а непосредственно с системой цифрового управления. Подобный подход, как правило, предусматривает программную коррекцию параметров электрогидравлических систем, таких как коррекцию нулевого положения золотников, или динамику смены сигналов. Кроме того, используя различные типы датчиков в контуре управления одного гидравлического элемента, такого как пропорциональный дроссель, можно реализовывать функции напорного клапана, редукционного клапана, клапана разности давлений и регулятора расхода. Кроме того, ряд фирм производителей гидрооборудования разрабатывают универсальные многокомпонентные гидроблоки с использованием данного принципа реализации функций управления [12].
9.Все более широкое применение в гидроприводах находят электронные системы пропорционального управления, особенно для гидрофицированных машин с повышенными требованиями безопасности для обслуживающего персонала, а также в связи с рядом таких преимуществ, как плавное изменение скорости исполнительных механизмов, высокая точность позиционирования рабочих органов, улучшенная динамическая характеристика, защита от гидроудара, удобство дистанционного управления машиной из безопасной зоны. Так, частотное регулирование насосов широко применяется в практике эксплуатации мобильных машин. В последние годы такой принцип регулирования стал шире использоваться и в гидроприводах стационарных машин, поскольку позволяет из нерегулируемых насосов делать регулируемые, а в регулируемых машинах добавляет еще одну возможность оптимизации работы гидропривода с помощью систем электронного управления [11]. Таким образом осуществляется замена дроссельного регулирования объемным с использованием простейших дешевых и высоконадежных нерегулируемых насосов. Это позволяет существенно сократить потери мощности, уменьшить вместимость баков, повысить срок службы рабочей жидкости и исключить расходы на устройства охлаждения, а поэтому такая система быстро окупается [10].
10. Ведутся работы по оптимизации схемных решений гидро- и пневмоприводов, создание новых конструкций гидростатических и гидродинамических передач, в том числе с разветвлением потока мощности (т.е. многопоточных). С увеличением мощности гидропривода возрастает и количество насосов (т.е. параллельных потоков рабочей жидкости), питающих гидродвигатели [4, 5, 8]. Производители гидрооборудования предлагают большую гамму автоматически регулируемых многопоточных (многосекционных) насосов с потоками равной и неравной производительности.
11. С увеличением мощности гидро- и пневмоприводов происходит и пропорциональное увеличение функций технической диагностики и количества применяемых диагностических устройств [38, 39]. При этом на практике все чаще применяются технологии телематики для дистанционной диагностики гидрофицированного оборудования.
12. Ужесточаются требования к экологической безопасности гидроустройств путем полного исключения наружных утечек за счет разработки новых конструкций уплотнителей, работающих при большом давлении и высокой температуре рабочей жидкости. В этом же направлении ведутся исследования использования растительных масел, экологически чистых рабочих жидкостей (например, биологически разлагающихся жидкостей) вплоть до чистой воды [24]. Однако, минеральное масло продолжает использоваться как основная рабочая жидкость для гидроприводов.
13. Ведутся работы по совершенствованию соединительной арматуры для трубопроводов, обеспечивающей полную герметичность соединения даже в условиях его многократной переборки. Данная тенденция также обусловлена экологическими требованиями - необходимостью максимального сокращения утечек рабочей жидкости во внешнюю среду. Как отмечал в своих работах к.т.н. В.К. Свешников, "... новейшая концепция отрицает монтаж с помощью конических резьб и основана на использовании прецизионных труб и врезных колец с дополнительными эластомерными уплотнениями" [16, 17].
14. Происходит расширение номенклатуры гидравлических и пневматических устройств в основном в сторону их модульного исполнения и миниатюризации, что позволяет уменьшить занимаемое пространство, сократить время на монтаж и снизить затраты на обслуживание. Модульное исполнение также позволяет более гибко настраивать и изменять работу системы в зависимости от конкретных потребностей [6, 7].
15. Повышение уровня технологичности гидро- и пневмоустройств на всех этапах их жизненного цикла с целью снижения их трудоемкости, материалоемкости, энергоемкости и технологической себестоимости в изготовлении, эксплуатации, техническом обслуживании, ремонте и утилизации после окончания срока службы. Качество гидрооборудования обеспечивается на основе сертификации производства в соответствии со стандартами семейства ISO 9000 и стандартизации методов испытаний продукции [6, 7].
16. Технологичность гидроустройств достигается на основе широкого применения в них прогрессивных металлических и неметаллических (полимерных) конструкционных материалов. Это, например, использование высокопрочных чугунов и легких сплавов, точного литья, проката из низколегированной стали, гнутых фасонных и точных профилей, высокопрочных и износостойких полимеров, композитных материалов и т.д. [25].
17. Несмотря на увеличение номенклатуры изготавливаемых гидроустройств в то же время происходит широкое применение в гидроприводах унифицированных и стандартных изделий из числа освоенных промышленностью. Происходит также всемерная унификация параметров и размеров гидрооборудования в соответствии со стандартами ISO [6, 7, 10-19].
18. Происходит также и расширение диапазона рабочих температур устойчивой работы гидропередач. Производители гидрооборудования ведут исследования и разработки, обеспечивающие работу гидроприводов в экстремальных климатических условиях [21, 22, 26]. Обеспечение надежности работы высокоэнергетических гидроприводов осуществляется путем разработки эффективных кондиционеров рабочей жидкости. Для охладителей рабочих жидкостей гидроприводов характерно уменьшение их габаритных размеров с одновременным увеличением их теплоотдачи [23]. С другой стороны, данные разработки, главным образом, связаны с мобильными гидрофицированны-ми транспортными и транспортно-технологическими машинами, эксплуатируемых в восточных и северных регионах России в условиях низких и сверхнизких температур окружающего воздуха. Многочисленные отечественные исследования и разработки в этом направлении связаны с созданием новых сортов минеральных и синтетических рабочих жидкостей, а также с разработкой специальных конструкций элементов гидропередач, приспособленных к работе в условиях с большим перепадом температур и влажности воздуха [26-31].
19. Повышение надежности работы гидроустройств осуществляется и за счет улучшения очистки рабочей жидкости путем создания новых фильтровальных материалов с номинальной тонкостью фильтрации менее 25 мкм, поскольку современные редакции стандартов ISO ужесточили нормы проверки чистоты рабочих жидкостей [6, 7, 24]. Изготовители предлагают многослойные (многосекционные) фильтрующие элементы, фильтры и сепараторы, у которых каждый слой оптимизирован на удаление из рабочей жидкости определенного вида загрязнений [32-34].
20. Повышение качества и безопасности гидроприводов идет по пути сертификации их производства и методов испытаний на основе национальных и международных нормативных документов. Для проведения испытаний как отдельных гидроустройств, так и гидропривода в целом разрабатываются и патентуются специальные автоматизированные средства [6, 7].
21. При проектировании гидравлического и пневматического оборудования широко используются средства компьютерного моделирования и автоматизированных испытаний отдельных устройств и приводов в целом на основе хорошо идентифицированных математических моделей и алгоритмов. Здесь можно отметить такие специальные программные продукты как Matlab Simulink, FluidSim, HydroCAD и другие [35]. Для разработки принципиальных гидравлических и пневматических схем применяется программа Microsoft Visio, содержащий библиотеку стандартных условных обозначений гидроустройств [1].
22. Одним из направлений развития гидравлических приводов - это создание комбинированных устройств с возможностью переключения на другие источники энергии: создание гибридных гидравлических приводов, работающих на солнечных батареях, электричестве или других источниках энергии [10-17].
23. Еще одной тенденцией развития гидрофицированных механизмов и машин является применение эргономических решений для улучшения удобства обслуживания и управления: разработка гидравлических и пневматических приводов с легким доступом к компонентам и удобными инструментами для обслуживания [36]. Эргономические решения базируются на создании более эффективных гидроаккумуляторов, которые могут сохранять большее количество энергии и обеспечивать более точный контроль над системой. Для управления рабочим оборудованием подъемно-транспортных, строительно-дорожных и иных машин широко применяются многокоординатные и многофункциональные джойстики, взаимодействующие с пропорциональными распределителями.
24. Гидродинамические трансформаторы остаются широко востребованными агрегатами автоматизированных трансмиссий самоходных машин. Если в трансмиссиях легковых автомобилей гидротрансформаторы стали применяться реже, то в тяжелых автотранспортных средствах - это неотъемлемый агрегат их трансмиссий. Рынок гидротрансформаторов показывает рост их производства. Из всего количества изготавливаемых гидротрансформаторов 98% - это классические одноступенчатые (однотурбинные) комплексные гидротрансформаторы с устройствами блокировки, а оставшиеся 2% приходятся на многоступенчатые и многотурбинные конструкции [37]. Роботизи-
рованные коробки передач автомобилей и других самоходных машин построены на использовании гидро- и пневмоприводов. Электромеханические автоматизирована коробки передач на основе использования электромагнитных муфт и тормозов в автотранспортном машиностроении распространения не получили.
Заключение. Таким образом, на основании вышеизложенного анализа формируются научно-технические и производственно-технологические задачи, стоящие перед профильными машиностроительными предприятиями. Аналогичные задачи стоят и перед профильными учебными предприятиями, ведущими подготовку специалистов в области гидрофицированных механизмов и машин. Так, задачами конструктора при проектировании гидропривода является оптимизация его принципиальной схемы, обеспечивающей выполнение им функциональных требований, и обоснованный выбор элементов пневмо- и гидропривода, начиная с рабочей жидкости. Задачами технолога при изготовлении элементов пневмо- или гидропривода являются достижение требуемой производительности технологических процессов при обеспечении минимальной себестоимости и необходимого качества применяемых машин и аппаратов. Многолетняя производственная практика отечественных и зарубежных машиностроительных предприятий показывает, что выбор конструкционных материалов и качество изготовления гидравлического и пневматического оборудования оказывает колоссальное влияние на достижение высоких эксплуатационных характеристик гидропривода. Задачами обслуживающего персонала во время функционирования пневмо- и гидропривода является точное выполнение технических условий и требований по его эксплуатации, заключающиеся в выполнении правил монтажа оборудования, его регулярной проверке и регулировки, регулярной замене фильтрующих элементов и рабочей жидкости. Неукоснительное выполнение перечисленных требований позволяет получить от гидропривода или пневмопривода максимальную отдачу, значительно продлить срок службы как отдельных элементов привода, так и привода в целом.
При соответствующих подходах к проектированию, изготовлению и эксплуатации гидро- и пневмоприводов их известные недостатки могут быть сведены к приемлемому минимуму. Но для этого нужно хорошо знать основные принципы работы гидравлических и пневматических устройств, методики их расчета, проектирования и эксплуатации, а также широко использовать в гидро- и пневмоприводах унифицированные и стандартизованные машины, аппараты, агрегаты, узлы и элементы системы управления.
Список литературы
1.Иноземцев А.Н., Трушин Н.Н. Гидравлика. Основы проектирования и расчета объемного гидравлического привода: учеб. пособие. Тула: Изд-во ТулГУ, 2009. 224 с.
2.Лобанов А.В., Трушин Н.Н. О классификации свойств объемных гидравлических приводов // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 4. - Тула: Изд-во ТулГУ, 2021. С. 51-58.
3.Ципотан Д. На пути к логотипу "Сделано в России". Как прошла выставка-форум "Дорога 2022" // Грейдер. Информационно-рекламный журнал. 2022. № 6 (54). С. 36-46.
4.Гойдо М.Е. Проектирование объемных гидроприводов. М.: Машиностроение, 2009. 304 с.
5.Котлобай А.Я., Котлобай А.А., Тамело В.Ф. Развитие объемного гидравлического привода экскаватора // Инженер-механик. 2015. № 4. С. 23-29.
6.Свешников В.К. Станочные гидроприводы. Справочник. 5-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 2008. 640 с.
7.Свешников В.К. Станочные гидроприводы. Справочник. 6-е изд., перераб. и доп. СПб.: Политехника, 2015. 627 с.
8.Дроздовский Г.П., Шоль Н.Р., Юсенхан В.И. Обоснование направления проектирования структуры гидросистемы управления оборудованием лесных машин // Лесной вестник. 2010. № 5. С. 86-89.
9.Гидравлические решения EATON: инновации - интеграция - интеллект // Индустрия. Межотраслевой информационно-аналитический журнал. 2012. № 3. С. 42.
10. Свешников В.К. Инновации в гидравлике // РИТМ: Ремонт. Инновации. Технологии. Модернизация. Специализированный журнал. 2015. № 3 (101). С. 44-50.
11. Свешников В.К. Инновационная гидравлика // РИТМ: Ремонт. Инновации. Технологии. Модернизация. Специализированный журнал. 2014. № 4 (92). С. 70-76.
12. Свешников В.К., Потапов С.Н. Высокоинтеллектуальная электрогидравлика // РИТМ: Ремонт. Инновации. Технологии. Модернизация. Специализированный журнал. 2013. № 7 (85). С. 42-46.
13. Свешников В.К. Гидроприводы - Итоги 2012 года // РИТМ: Ремонт. Инновации. Технологии. Модернизация. Специализированный журнал. 2013. № 4 (82). С. 156-164.
14. Иванов Г.М., Свешников В.К. Новое гидрофицированное оборудование // РИТМ: Ремонт. Инновации. Технологии. Модернизация. Специализированный журнал. 2012. № 1 (69). С. 62-66.
15. Свешников В.К. Использование современного гидропривода - шаг к энергоэффективности // РИТМ: Ремонт. Инновации. Технологии. Модернизация. Специализированный журнал. 2011. № 6 (64). С. 34-38.
16. Свешников В.К. Основные тенденции развития мирового гидрооборудования. Часть 1. // РИТМ: Ремонт. Инновации. Технологии. Модернизация. Специализированный журнал. 2009. № 3 (41). С. 41-43.
17. Свешников В.К. Основные тенденции развития мирового гидрооборудования. Часть 2. // РИТМ: Ремонт. Инновации. Технологии. Модернизация. Специализированный журнал. 2009. № 4 (42). С. 43-46.
18. Васильченко В., Шекунов А. Современные достижения в гидроприводе мобильных машин (Часть 1) // Основные средства. 2007. № 6. [Электронный ресурс] URL: https://os1.ru/article/7191-sovremennye-dostijeniya-v-gidroprivode-mobilnyh-mashin-ch-1 (дата обращения: 10.05.2023).
19. Васильченко В., Шекунов А. Современные достижения в гидроприводе мобильных машин (Часть 2) // Основные средства. 2007. № 8. [Электронный ресурс] URL: https://os1.ru/article/7193-sovremennye-dostijeniya-v-gidroprivode-mobilnyh-mashin-ch-2 (дата обращения: 10.05.2023).
20. Шекунов А.К., Васильченко В.А. Применение современных достижений в гидроприводах нефтепромысловых машин и в оборудовании // Нефтепромысловое дело. 2007. № 11. С. 42-54.
21. Ковальский В.Ф., Нгуен Динь Ты. Особенности климата Вьетнама и его влияние на гидрообъемный привод. // Вестник МИИТ Выпуск 18. М.: МИИТ, 2008. С. 40-43.
42
22. Ковальский В.Ф., Нгуен Динь Ты. Расчет параметров гидравлического привода в зависимости от температуры // Вестник МИИТ. Выпуск 19. М.: МИИТ, 2008. С. 42-50.
23. Мохаммад А.А. Повышение качества эксплуатации гидравлического привода посредством использования многоходового калорифера // Научный поиск в современном мире. Материалы 2-й международной научно-практической конференции. Часть 1. М.: Изд-во Перо, 2012. С 81-84.
24. Никитин О.Ф. Рабочие жидкости и уплотнительные устройства гидроприводов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2013. 286 с.
25. Обеспечение работоспособности гидропривода лесных машин в условиях жесткого климата применением материалов с эффектом памяти формы / Г.П. Дроздовский, Н.Р. Шоль, И.Н. Андронов, М.Н. Коновалов // Актуальные проблемы лесного комплекса. 2004. № 8. С. 177-180.
26. Каверзин С.В., Лебедев В.П., Сорокин Е.П. Обеспечение работоспособности гидравлического привода при низких температурах: учеб. пособие. Красноярск: Офсет, 1998. 238 с.
27. Рылякин Е.Г., Захаров Ю.А. Обеспечение работоспособности гидропривода мобильных машин при низких температурах: монография. Пенза: Изд-во ПГУАС, 2014. 124 с.
28. Бородин Д.М., Конев В.В., Половников Е.В. Автоматизация системы тепловой подготовки гидропривода строительно-дорожных машин // Фундаментальные исследования. 2016. № 5-3. С. 449-453.
29. Тепловая подготовка гидропривода мобильных машин с использованием системы автоматического управления / В.В. Конев, Д.М. Бородин, Е.В. Половников, Ш.М. Мерданов, Г.Г. Закирзаков // Инженерный вестник Дона. Электронный научный журнал. 2019. № 6 (57). 38 с.
30. Цветков М.В., Никитин А.А. Повышение работоспособности гидропривода транспортного средства повышенной проходимости в условиях низких температур // Известия высших учебных заведений. Машиностроение. 2021. № 5. С. 9-16.
31. Гринчар Н.Г., Шиляев Н.А. Подготовка гидропривода к эксплуатации в условиях низких температур // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2022. Вып. 7. С. 326-332.
32. Бродский Г.С. Фильтры и системы фильтрации для мобильных машин. М.: Журнал "Горная промышленность" (Издатель НПК "Гемос Лтд."), 2003. 360 с.
33. Васильченко А., Шекунов А. Выбор и применение фильтров для очистки рабочих жидкостей в гидравлических системах мобильных машин (Часть 1). // Основные средства. 2007. № 1. [Электронный ресурс] URL: https://os1.ru/artide/7184-wbor-i-prrmenenie-filtrov-dlva-ochistki-rabochih-iidkostev-v-gidravlicheskih-sistemah-mobilnvh-mashin-ch-1 (дата обращения: 10.05.2023).
34. Васильченко А., Шекунов А. Выбор и применение фильтров для очистки рабочих жидкостей в гидравлических системах мобильных машин (Часть 2). // Основные средства. 2007. № 1. [Электронный ресурс] URL: https://os1.ru/artide/7184-vvbor-i-primenenie-filtrov-dlva-ochist:ki-rabochih-iidkostev-v-gidravlicheskih-sistemah-mobilnvh-mashin-ch-2 (дата обращения: 10.05.2023).
35. Даршт Я.А. Расчетный комплекс машиностроительной гидравлики: монография. Ковров: Изд-во КГТА, 2003. 411 с.
36. ГОСТ Р ИСО 6385-2007 (ISO 6385:2004). Эргономика. Применение эргономических принципов при проектировании производственных систем. М.: Стандартинформ, 2008. 16 с.
37. Трушин Н.Н. Проектные решения в области кинематических схем гидромеханических передач транспортных и технологических машин // Автомобилестроение: проектирование, конструирование, расчет и технологии ремонта и производства. - Ижевск: Изд-во УИР ИжГТУ им. М.Т. Калашникова, 2021. С. 413-418.
38. Трушин Н.Н. Проектирование системы диагностики гидравлического привода на основе квалиметри-ческого критерия // Транспортные и транспортно-технологические системы: Материалы междунар. науч.-техн. конф. Тюмень: ТИУ, 2018. С. 303-309.
39. Использование комплексного подхода в диагностике гидравлических систем металлургического оборудования / С.Н. Редников, Д.М. Закиров, Е.Н. Ахмедьянова, К.Т. Ахмедьянова // Наука и бизнес: пути развития. -2018. № 10 (88). С. 8-10.
Сычев Денис Викторович, магистрант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Трушин Николай Николаевич, д-р техн. наук, профессор, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Редников Сергей Николаевич, д-р техн. наук, доцент, srednikov@mail. ru, Россия, Москва, Российский государственный аграрный университет - МСХА имени К.Е. Тимирязева
EVOLUTION AND IMPROVEMENT OF HYDRAULIC DRIVES FOR VEHICLES AND STATIONARY EQUIPMENT
D.V. Sychev, N.N. Trushin, S.N. Rednikov
We studied the design and manufacturing of hydraulic drives for various vehicles and stationary equipment. Many machines use hydraulic or pneumatic systems as an integral part of their design. We reviewed the available publications for the last twenty years. Hydraulic drives are still refined. The modern trends are higher liquid pressure, using new fluids, making hydraulic devices more compact, integration of hydraulic devices with electronic control and diagnostic tools, and operating cost reduction. We use the study in the engineering undergraduate and graduate programs. This study is a part of the MSc research project supported by a grant of Tula State University Chancellor at the contest of2022.
Key words: hydraulic equipment, hydraulic drives, vehicles, manufacturing equipment.
Sychev Denis Vicktorovich, master's, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
43
Trushin Nikolay Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, [email protected]. Russia, Tula, Tula State
University,
Rednikov Sergey Nikolaevich, doctor of technical sciences, docent, Russia, Moscow, Russian State Agrarian University - Moscow Timiryazev Agricultural Academy
УДК 621.822
DOI: 10.24412/2071-6168-2023-9-44-45
ВЛИЯНИЕ ОТКЛОНЕНИЙ В РАБОТЕ МЕХАНИЗМА ЗАХВАТОВ ЛИСТОПЕРЕДАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ
НА ДЕФОРМАЦИЮ ЦИЛИНДРА
Л.Б. Серкова, Л.Г. Варепо
Обеспечение выпуска качественной продукции является важным вопросом для любого производства. Передача листа с одного цилиндра на другой в листовой печатной машине должна производиться с наименьшими отклонениями и сдвигами, т.к. в противном случае это приводит к снижению точности совмещения красок, а также подрыву кромки листа. В статье рассмотрены особенности механизма захватов листопередающей системы и приведены результаты компьютерного моделирования работы системы захватов.
Ключевые слова: деформация, листопередающая система, механизм захватов, печатная машина.
Ввиду высокой скорости развития современных технологий, важной задачей производства является обеспечение конкурентоспособности производства на рынке. Установлено [1], что обеспечение конкурентоспособности полиграфической продукции связано с такими показателями как качество и цена продукции [2]. Обеспечение качества печатной продукции можно разбить на несколько этапов: закупка материалов надлежащего качества; обеспечение предприятия высококвалифицированными кадрами; обеспечение точности и бесперебойности работы используемого оборудования.
Таким образом, наличие отклонений в работе полиграфических машин может привести к появлению брака продукции или полному выходу из строя [3]. В том числе важным является процесс передачи листа в секциях печатной машины, который возможно осуществить различными способами [4-6]. Принцип передачи листа основан на передаче кромки листа из захватов печатного цилиндра одной секции в захваты листопередающего устройства [7]. При этом передача листа может осуществляться как за переднюю кромку листа, так и за заднюю [8], причем первый имеет ряд преимуществ и используется чаще.
Передача листа за кромку осуществляется с помощью сил трения, которые возникают при опускании системы захватов и прижатии листа к опорной поверхности цилиндра. При этом оборудование не должно создавать помех при вращении цилиндра, по этой причине система захватов располагается в технологическом вырезе внутри тела цилиндра. Поднятие и опускание захватов зависит от многих факторов, в том числе и от работы опорного ролика, который совместно совершает вращение по опорной поверхности, имеющей кулачок, при наскакивании на который захваты поднимаются для захвата листа или его передачи на другую секцию (рис. 1).
Рис. 1. Расположение системы захватов в печатном цилиндре
Нарушения в работе опорного ролика может привести к вибрациям и дополнительным перемещениям в системе. Кроме того необходимо не допускать смещения листа, деформаций и повреждений кромки. Поэтому необходимо, чтобы захваты открывались и закрывались одновременно [9]. Работа в сложных динамических условиях приводит к деформации и скручиванию вала захватов, что необходимо учитывать при проектировании машин [10, 11]. Ввиду этого производят расчёт в двух состояниях: при открытых захватах и при закрытых захватах. Во втором случае необходимо учитывать угол закручивания вала, который изменяется в зависимости от дальности расположения от опорного ролика. А также определяется разность улов закручивания. Соответственно существует задержка во времени срабатывания захватов, расположенных на разных концах вала, которая пропорциональна разности углов поворота их сечений.
Из выше приведенных источников известно, что расчёт на производится в двух положениях: захваты открыты и захваты закрыты. Как видно из рис. 2, на данный процесс влияет множество факторов, в том числе и реакция от опорного ролика.
