Енергозберігаючі силові передачі будівельно-дорожніх машин

Механічний ККД гідроциліндра при відсутності рідинного змащення в з'єднаннях поршень-гільза і шток-напрямна втулка і при використанні гідродинамічного або гідростатичного рідинного змащення в цих з'єднаннях, наприклад, для прямого ходу штока, визначається на основі залежностей:

, (20)

, (21)

де , , , - радіальне навантаження (кН) і коефіцієнти тертя в з'єднаннях поршень-гільза і шток-напрямна втулка, відповідно; , , - сила тертя в ущільнювальних пристроях, у з'єднаннях поршень-гільза і шток-напрямна втулка, кН; - тиск рідини в неробочій порожнині гідроциліндра, МПа.

Аналіз складових рівнянь (20) і (21) дозволив встановити, що , рівняння (20) перевищують на порядок складові , рівняння (21). Виходячи із цього, ККД гідроциліндра, розрахованого з використанням формули (21), більше, ніж за формулою (20). Зазначимо, що фактичні значення ККД гідроциліндрів визначаються експериментальним шляхом.

За участю здобувача розроблені конструкції гідроциліндрів із забезпеченням в їх з'єднаннях рідинного тертя, на які отримані а.с. № 1355811, № 1566140, № 1681091 і пат. 49331 України.

У восьмому розділі «Експериментальні дослідження» представлено підтвердження адекватності розроблених математичних моделей результатам експериментальних досліджень.

1. Дослідження ККД гідросистеми екскаватора-стенда. В його гідросистему входить: насос з приводом від електродвигуна 4А-100 L6 T1 потужністю 2,2 кВт, загальний ККД якого складає 0,81 при номінальній частоті обертів 950 хв-1; насос типу Г12-32АМ з робочим об'ємом 16 см3/об і даними за величиною ККД - об'ємним 0,83; гідромеханічним 0,843 та загальним 0,7 встановленими при кінематичній в'язкості рідини на рівні 30…35 мм2/c і при номінальних значеннях тиску і частоті обертів 960 хв-1. В гідросистемі екскаватора-стенда використовувалась рідина марки МГ-30 при температурі 50 °С, в'язкість якої 30…35 мм2/c. Приведення в рух робочого обладнання екскаватора-стенда здійснювалося гідроциліндрами: діаметр поршня/штока 40/20 мм, максимальний хід штока 240 мм.

При дослідженнях величини ККД гідросистеми екскаватора-стенда комп'ютерним вимірювальним комплексом використовувались датчики тиску, які вмонтовувались на виході насоса, на вході і виході гідроциліндрів. Для реєстрації проходження штоком гідроциліндра заданої відстані використовувались кінцеві вимикачі, що розміщувались на шляху руху штока. При визначенні ККД традиційним способом використовувалась стандартна апаратура: тахометр електронний марки 7 ТЭ з фотоелектронним перетворювачем; зразковий ватметр Д 50043; термометр електричний ЭТП-М. Навантаження електродвигуна здійснювалося насосом, на виході якого встановлювався дросель-витратомір ДР-70 з контролем тиску рідини зразковим манометром.

Для встановлення впливу на частоту обертів і потужність електродвигуна таких факторів, як тиск і температура робочої рідини був розроблений двофакторний ортогональний центральний композиційний план експерименту, завдяки якому стало можливим підвищити точність визначення ККД гідросистеми екскаватора-стенда. В результаті обробки плану експериментальних даних отримано поліноми у вигляді:

, (22)

(23)

Залежності (22) і (23) використовувались для зіставлення результатів визначення загального ККД екскаватора-стенда, встановлених комп'ютерним комплексом і стандартними засобами вимірювання. При використанні комп'ютерного комплексу отримано осцилограми зміни тиску в гідросистемі екскаватора-стенда, одну з яких представлено на рис. 11. Для цієї осцилограми встановлено характер зміни загального ККД гідросистеми і вказано величину його середнього значення. Результати таких досліджень наведено на рис. 12.

Розбіжність результатів оцінки швидкості переміщення штока, встановлених теоретичним (0,079 м/с) і виконаними експериментами (0,075 м/с), не перевищує 6 %. При співставленні засобів вимірювання загального ККД гідросистеми екскаватора-стенда комп'ютерним комплексом і стандартними приладами між ними виявлено відносну розбіжність, похибка яких не перевищує 18 %.

2. Підтвердження гіпотези, експеримент 1. Засоби вимірювання і результати експерименту, що отримані при дослідженнях процесу зрушення і при сталому режимі роботи гідроциліндрів гідросистеми керування стрілою екскаватора-стенда, наведено на рис. 13, 14 і 15. Величина першого закиду тиску на подолання сили тертя спокою в силовому гідроциліндрі, як установлено теоретично, дорівнює 4,95 МПа, а за експериментальними даними (рис. 15) становить 4,2 МПа, розбіжність не більше 18 %. Потужність, що витрачається до початку зрушення й при зрушенні штока, тобто на стадії першого закиду тиску рідини, залежність (12), становить величину =0,548 кВт, а потужність сталого режиму роботи гідроциліндра, формула (13), становить =0,52 кВт. Розбіжність між зазначеними потужностями не перевищує 6 %. Таким чином, гіпотезу про досягнення близькості потужностей зрушення і сталого режиму роботи, завдяки забезпеченню відповідних параметрів на стадії зрушення поршня, підтверджено.

Експеримент 2. На основі експериментальних досліджень у відомій науковій літературі показано близькість потужності, що витрачається на зрушення вантажу в момент початку його підйому при досягненні максимального зусилля в канаті до потужності сталого режиму роботи вантажопідйомного механізму крана. Ця умова забезпечена за рахунок збільшення тривалості часу в період до початку зрушення і при збільшенні тривалості часу на зрушення вантажу при його підйомі.

3. Дослідження втрат тиску в клапанному розподільнику. Як показують дослідження для клапанного гідророзподільника втрати тиску рідини становлять величину близьку до 0,05 МПа, а для золотникового гідророзподільника - 0,25...0,3 МПа. Із цього можна зробити висновок про те, що при відсутності практично внутрішніх втрат рідини в клапанному гідророзподільнику у нього більш ніж п'ятикратне зменшення втрат тиску в процесі роботи в порівнянні з золотниковим гідророзподільником.

4. Дослідження гідромотора. Підтвердження теоретичних залежностей, на основі яких створений гідромотор, до складу якого входять силові гідроциліндри і клапанні гідророзподільники та визначення рівня коливання тиску рідини, результати яких базуються на експериментальних дослідженнях, що виконані у Полтавському національному технічному університеті ім. Ю. Кондратюка.

5. Дослідження рідинного тертя в рухомих з'єднаннях елементів гідросистем. На рис. 16 а і б наведено результати теоретичних і експериментальних досліджень розподілу тиску рідини в кільцевому конфузорно-циліндричному каналі, створеному між поршнем та гільзою циліндра. Результати теоретичних досліджень, що наведені на рис. 16 а, отримані здобувачем і позначені як , результати з позначенням є відомими з наукових джерел. При порівнянні графіків розподілу тиску рідини стосовно виконаних досліджень у відношенні до відомих з наукової літератури встановлено, що для перших досліджень максимальний рівень тиску рідини (рис. 16 а) перебуває не в зоні мінімального зазору, а зміщується убік конфузорного кільцевого каналу і характеризується дещо меншим рівнем тиску рідини по довжині конфузорно-циліндричного кільцевого каналу. У точках дії максимальної величини тиску рідини по довжині поршня при відносних ексцентриситетах положення поршня в циліндрі, рівних 0,9, 0,7 і 0,3 з позначенням (рис. 16 а) цифрами 9, 7 і 3, розбіжність між наведеними даними становить від 18 % до 4 %, відповідно. На рис. 16 б представлено результати експериментів, відомих з літератури (штрихова лінія), та результати теоретичних розрахунків (крапкова лінія), які встановлені при швидкості руху штока гідроциліндра 0,235…0,24 м/с при дії на поршень радіального навантаження (позначеного цифрами 1 і 2), зокрема, 1591 Н - 1; 860 Н - 2. Розбіжність між ними не перевищує 15 %. Центрувальна сила, що встановлена теоретично, за величиною розбіжності співпадає з результатами відомими з наукової літератури, які характеризують розподіл тиску рідини по довжині поршня.

6. Загальний ККД гідросистеми екскаватора при копанні ґрунту рукояттю. Для гідросистеми екскаватора ЭО-3322А з найбільш навантаженим гідроциліндром керування рукояттю встановлений загальний ККД гідросистеми при використані різних вхідних параметрів (ДВЗ або насоса), зокрема:

- ДВЗ , (24)

- насос . (25)

Характер розподілу тиску рідини при вимірюванні його в (МПа) і швидкості штока - (м/с) по довжині гільзи циліндра прийняті на підставі відомих даних з наукової літератури. При використанні реальних даних для екскаватора ЭО-3322А і при їх підстановці в рівняння (24) і (25) отримано результати розрахунків загального ККД гідросистеми в залежності від положення поршня по довжині гільзи циліндра. Для визначення розбіжностей між залежностями (24) і (25) розраховувалось інтегруванням їхнє середнє значення, яке, відповідно, складає = 0,234; = 0,203. Якщо за базу прийняти загальний ККД гідросистеми, встановлений на основі (24), то розбіжність між (23) і (24) складатиме не більше 14 %. Розбіжність між теоретичним ККД гідросистеми екскаватора і експериментальними даними не перевищує 8 %.

У додатку наведено результати визначення економічної ефективності БДМ за рахунок удосконалення силових передач і результати впровадження розробок у виробництво, навчальний процес і для виконання наукових досліджень. Впровадження нових наукових і технічних розробок вдосконалює гідросистему і, завдяки цьому підвищується цикловий ККД ОМС, та відповідно підвищується продуктивності БДМ і знижуються неефективні витрати палива при роботі ДВЗ. На основі підвищення циклового ККД встановлено річний економічний ефект обумовлений ростом продуктивності БДМ і зменшенням неефективних витрат палива в процесі роботи ДВЗ.

ВИСНОВКИ

1. У дисертації на основі аналітичного огляду літератури встановлено важливу науково-прикладну проблему, яка полягає в дослідженнях впливу стану гідросистеми БДМ на продуктивність і витрати палива через закономірності зміни циклового ККД системи ОМС і визначення діапазону ефективності роботи гідросистеми за величиною граничного значення загального ККД. Удосконалювання елементної бази, засобів і методів діагностування гідросистем БДМ приводить до зниження неефективних витрат палива і одночасно до підвищення продуктивності БДМ, що є вирішенням прикладної проблеми.

2. Встановлено теоретичним і експериментальним шляхом найбільш значущі чинники, що впливають на тривалість робочого циклу, відповідно, на продуктивність і втрати палива в процесі роботи екскаватора до яких відносяться: кут повороту робочого обладнання на розвантаження ковша; об'ємний ККД гідросистеми. Збільшення кута повороту робочого обладнання від 45о до 180о при незмінному об'ємному ККД для неповноповоротного екскаватора призводить до зростання тривалості циклу на 29 … 31 % і до зниження продуктивності роботи екскаватора до 30 % і на таку величину неефективних витрат палива, оскільки коефіцієнт безпосередньо входить до складу циклового ККД системи ОМС.

Слід зазначити, що об'ємний ККД гідросистеми залежить від терміну експлуатації екскаватора, а це приводить до необхідності: розробки бортової апаратури з метою своєчасної оцінки її стану; встановлення граничного та фактичного значень загального ККД гідросистеми і визначення, на цій основі її залишкового ресурсу роботи.

3. Уперше для системи ОМС у структурі циклового ККД екскаватора встановлено розподілення величин втрат енергії його складовими у відсотках, зокрема: ДВЗ - 24,37; гідросистема - 30,87; шарніри робочого обладнання - 4,06; копання ґрунту робочим органом (рукояттю) - 9,54; додаткові механізми, що використовуються для завершення робочого циклу - 31,15. Таким чином, втрати енергії залежать в основному від стану ДВЗ (24,37 %), стану гідросистеми (30,87 %) і від рівня використання механізмів упродовж робочого циклу екскаватора (31,15 %). Виявлено три найбільш значимими чинники, які за рівнем втрат палива перевищують 85 % і визначають напрямки подальших робіт, спрямованих на енергозбереження.

4. Вперше, на основі імітаційних моделей із прийнятими закономірностями змінення загального ККД гідросистеми БДМ у структурі циклового ККД, отримано для системи ОМС моделі, які дозволяють визначати граничне зниження загального ККД і часу напрацювання гідросистеми БДМ за умови досягнення ними свого мінімального значення. При використанні гідросистемою екскаватора 95 % потужності ДВЗ та лінійному зміненні циклового ККД системи ОМС допускається зниження загального ККД гідросистеми становить 0,04 - при початковому значенні ККД 0,24 або допускається 0,125 - при початковому 0,7, що становить не більше 17 % від рівня початкового значення ККД гідросистеми. Отриману величину запропоновано прийняти як нормативно допустиме значення.

Зниження ККД гідросистеми екскаватора від початкового значення на величину 0,04 можливо досягти при напрацюванні, наприклад, за лінійним, сповільненим параболічним або сповільненим експонентним законами за 0,8; 2,6 або 4,7 років. Установлення реальних закономірностей зниження ККД залежно від напрацювання гідросистеми може бути забезпечено на основі застосування бортової діагностичної апаратури, постійно підключеної до гідросистеми і пристосованої для реєстрації результатів згідно з певним алгоритмом, наприклад, шляхом модернізації створеного комп'ютерного макетного вимірювального комплексу.

При використанні 50 % потужності трансмісією, а решту - гідросистемою при незмінних інших складових при лінійному зростанні втрат ККД граничне зниження ККД гідросистеми становить величину 0,055 при початковому ККД 0,24, а величина 0,21 встановлена при початковому ККД, значення якого складало 0,7. Установлено, що при зменшенні рівня використання потужності гідросистемою від ДВЗ із 95 % до 45 % граничне значення ККД гідросистеми складає величину до 30 % від початкового значення ККД, що обумовлено меншим впливом гідросистеми на процес зниження продуктивності БДМ і зростання неефективних витрат палива.

5. Розроблено математичну модель з врахуванням закономірностей зміни в'язкості робочої рідини заданої марки, що використовується у гідроприводі БДМ, яка представляється у вигляді об'єкта системи і забезпечує встановлення взаємозв'язку змінних значень діаметрів трубопроводу і загального ККД гідросистеми (вхід і вихід системи) та на цій основі дозволяє визначити величину раціонального діаметра трубопроводу гідросистеми.

6. Аналітично та експериментально підтверджено гіпотезу про близькість потужностей, що витрачаються для здійснення зрушення та сталого режиму роботи поршня в гідроциліндрі за рахунок забезпечення відповідної швидкості поршня (або часу на зрушення). На підставі використання цієї гіпотези створено методику для розрахунку і проектування гідросистем БДМ, що дозволяє підвищити її загальний ККД на 10...15 % і, відповідно, продуктивність та зменшити неефективні витрати палива на таку ж величину.

7. На базі підтвердженої гіпотези вдосконалено математичні моделі для розробки експериментально-теоретичного методу для вимірювання загального ККД і часу напрацювання гідросистеми в експлуатаційних умовах. Створений макетний вимірювальний комплекс, який у порівнянні зі стандартними приладами, забезпечує скорочення вимірювання величини загального ККД гідросистеми у 30 разів (1 хв і 30 хв відповідно). Рекомендується отримане значення ККД гідросистеми на етапі завершення обкатки машини прийняти у вигляді паспортного.

8. Вперше розроблено експериментально-теоретичний метод для визначення залишкового ресурсу роботи гідросистем БДМ. Рекомендується залишковий ресурс за величиною ККД і часом напрацювання визначати (для кожного параметра окремо, зокрема, ККД і часу напрацювання) як різницю між фактичними їх значеннями, встановленими шляхом вимірювання з використанням створеного комп'ютерного комплексу, і значеннями граничних величин цих же параметрів, отриманими при імітаційному моделюванні. Це дозволяє перейти до виконання технічного обслуговування і ремонту за станом, замість планових обслуговувань.

9. Удосконалено клапанну систему керування силовими гідроциліндрами, що є складовою гідромотора із забезпеченням для гідроциліндрів співвідношення між діаметрами штока і поршня, яке складає 0,707. Така конструкція гідромотора є ремонтопридатною, володіє пристосуванням до рекуперації енергії (наприклад, при опусканні вантажу лебідкою) і може використовуватися в механізмах повороту, підйому вантажу та пересуванні БДМ без застосування гальмових пристроїв в робочому режимі та редукторів (використання гідромотора представлено на прикладі крана TADANO вантажопідйомністю 63 тонни - Японія).

10. Уточнено математичні залежності для визначення радіальних навантажень, сил тертя в рухомих з'єднаннях гідроциліндрів і їх загального ККД у складі гідромоторів та математичні залежності для визначення величин гідростатичного і гідродинамічного рідинного тертя. Гідродинамічна центрувальна сила підвищена більш ніж на 28 %, що дозволяє збільшити ККД гідроциліндрів і гідросистеми в цілому.

11. Впровадження наукових рішень і технічних розробок у гідросистеми БДМ дозволяє підвищити її загальний ККД і, відповідно, цикловий ККД системи ОМС. Так, для екскаватора ЭО-3322А з потужністю двигуна 55 кВт при збільшенні загального ККД гідросистеми тільки на 5 % величина річного ефекту від підвищення продуктивності роботи і економії палива становитиме майже 30500 грн.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Ремарчук Н.П. Оценка качества гидросистем машин на основе определения коэффициента полезного действия / Н.П. Ремарчук // Автомобильный транспорт. Серия: Совершенствование машин для земляных и дорожных работ. Сб. научн. тр., Вып. 5. - Харьков: ХГАДТУ. 2000. - С. 156-159.

2. Ремарчук Н.П. Компьютерная оценка состояния гидропривода строительных и дорожных машин по КПД / Н.П. Ремарчук // Вестник ХГАДТУ. Сб. научн. тр., Вып. 15-16. - Харьков: ХНАДУ. - 2001. - С. 166-168.

3. Ремарчук Н.П. Снижение энергопотерь в гидросистемах машин при обеспечении жидкостного трения в сопряжениях гидроцилиндров / Н.П. Ремарчук // Вестник НТУ «ХПИ». Сб. научн. тр., Вып. 129. Ч.2.1. Технологии в машиностроении. - Харьков: НТУ «ХПИ». - 2001. С. 150-160.

4. Ремарчук Н.П. Диагностирование, прогнозирование ресурса и определение эффективности гидропривода МЗР с использованием его общего КПД / Н.П. Ремарчук // Вестник НТУ Украины «КПИ». Вып. 42, Т.1. - К.: ММИ НТУУ «КПИ». - 2002. - С. 197-201.

5. Ремарчук М.П. Визначення загального ККД гідросистеми машини на етапі проектування / М.П. Ремарчук // Промислова гідравліка і пневматика. - Вінниця: ВДАУ. - 2003. - №1. - С. 20-24.

6. Ремарчук Н.П. Экспериментальные исследования жидкостного трения в подвижном сопряжении шток-направляющая втулка / Н.П. Ремарчук, В.А. Дзержинский // Вісник Сумського державного університету. Серія: Технічні науки (Машинобудування). - Суми: СумДУ. - 2003. - №13(59). - С. 27-31 (постановка, проведення досліджень і обґрунтування висновків).

7. Ремарчук М.П. Визначення оптимальних параметрів насоса і гідроциліндра системи управління робочим обладнанням ПТДМ / М.П. Ремарчук // Науковий вісник будівництва, - Харків: ХДТУБА. - 2004. - Вип. 25.- С. 143-150.

8. Ремарчук М.П. Визначення стану гідросистем мобільних машин по рівню зниження коефіцієнта корисної дії / М.П. Ремарчук // Науковий вісник будівництва, - Харків: ХДТУБА. - 2004. - Вип. 28. - С. 146-156.

9. Ремарчук М.П. Визначення загального ККД гідросистеми екскаватора-стенда за результатами вимірювання впливових параметрів / М.П. Ремарчук, В.І. Калмиков, І.М. Федоренко // Автомобильный транспорт. Сб. науч. тр., - Харьков: ХНАДУ. - 2004. - Вып. 15. - С. 35-37 (постановка, проведення досліджень і обґрунтування висновків).

10. Ремарчук М.П. Енергозбереження в системах управління робочим обладнанням підйомно-транспортних і дорожніх машин / М.П. Ремарчук // Промислова гідравліка і пневматика. - Вінниця: ВДАУ. - 2004. - №2(4). - С. 7-12.

11. Ремарчук М.П. Визначення оптимальної швидкості штока гідроциліндра на етапі проектування гідросистем мобільних машин / М.П. Ремарчук // Науковий вісник будівництва, - Харків: ХДТУБА. - 2004. - Вип. 29.- С. 112-116.

12. Ремарчук М.П. Підвищення рівня використання дорожніх машин при зменшенні енерговитрат в гідросистемах управління робочим обладнанням / М.П. Ремарчук // Автомобільні дороги і дорожнє будівництво. Наук. техн. зб., - К.: НТУ. - 2004. - Вип. 72. - С. 148-154.

13. Ремарчук М.П., Молявко В.І., Федоренко І.М. Визначення використаної гідроциліндрами потужності при підйомі стріли екскаватора-стенда / М.П. Ремарчук, В.І. Молявко, І.М. Федоренко // Вестник ХНАДУ, Харьков: ХНАДУ. 2004. - Вып. 27. С. 176-180 (постановка і проведення досліджень, обґрунтування висновків)

14. Ремарчук М.П. Зменшення тертя в елементах гідросистем мобільних машин на основі теорії рідинного змащення / М.П. Ремарчук // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. Харьков: Технологический центр. 2005. №3/2 (15). С. 28-32.

15. Ремарчук М.П. Зниження енерговитрат в гідросистемах самохідних кранів на основі уніфікації їх комплексних модулів / М.П. Ремарчук // Науковий вісник будівництва, - Харків: ХДТУБА. - 2005. - Вип. 32. - С. 111-128.

16. Ремарчук М.П. Розробка і використання діагностичного комплексу для визначення стану гідросистем мобільних машин в умовах експлуатації / М.П. Ремарчук, І.М. Федоренко // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. Харьков: Технологический центр. 2005. №4/2 (16). С. 64-68 (постановка, проведення досліджень і обґрунтування висновків).

17. Ремарчук М.П., Застосування гідродинамічного і гідростатичного змащення у рухомих з'єднаннях гідроциліндрів мобільних машин / М.П. Ремарчук, В.В. Нічке // Вестник ХНАДУ. Сб. научн. тр., - Харьков: ХНАДУ. - 2005. - Вып. 28. - С. 32-35 (розробка конструкцій, обґрунтовано впровадження наукових рішень для практичного використання).

18. Ремарчук М.П. Зниження енерговитрат в механізмах переміщення мобільних машин / М.П. Ремарчук // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. Харьков: Технологический центр. 2005. №5/1 (17). С. 86-92.

19. Ремарчук М.П. Підвищення ККД гідросистем дорожніх машин / М.П. Ремарчук // Вестник ХНАДУ. Сб. научн. тр., - Харьков: ХНАДУ. - 2005. - Вып. 30. - С. 149-151.

20. Ремарчук М.П. Вдосконалення методики визначення гранично допустимого рівня зниження загального ККД гідросистем мобільних машин / М.П. Ремарчук // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. Харьков: Технологический центр. 2005. №6/2 (18). С. 172-181.

21. Ремарчук М.П. Визначення параметрів гідроциліндра як складового елемента гідромотора модульної конструкції / М.П. Ремарчук // Науковий вісник будівництва,- Харків: ХДТУБА. - 2005. - Вип. 34. - С. 156-162.

22. Ремарчук М.П. Визначення оптимального діаметра трубопроводу гідросистем мобільних машин на стадії проектування / М.П. Ремарчук // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. Харьков: Технологический центр. 2006. №1/2 (19). С. 54-59.

23. Ремарчук М.П. Гідромеханічний і загальний ККД «гідромотора-колесо» механізму переміщення тихохідної машини / М.П. Ремарчук // Науковий вісник будівництва, Харків: ХДТУБА. 2006. - Вип. 35. С. 174-183.

24. Ремарчук М.П. Клапанний гідророзподільник для гідросистем управління робочим обладнанням мобільних машин / М.П. Ремарчук, М.М. Федоренко, І.М. Федоренко // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. Харьков: Технологический центр. 2006. №2/1 (20). С. 39-47 (розробка конструкцій, обґрунтовано впровадження наукових рішень для практичного використання).

25. Ремарчук М.П. Вантажопідйомна лебідка стрілового самохідного крана / М.П. Ремарчук // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. Харьков: Технологический центр. 2007. №3/1 (27). С. 33-38.

26. Ремарчук М.П. Обґрунтування ефективності роботи механізму підйому вантажу стріловими кранами / М.П. Ремарчук // Вестник ХНАДУ. Сб. научн. тр., - Харьков: ХНАДУ. - 2007. - Вып. 38. - С. 95-100.

27. Назаров Л.В. Цикловий ККД як енергетичний показник робочого процесу будівельних і дорожніх машин / Л.В. Назаров, М.П. Ремарчук // Науковий вісник будівництва, Харків: ХДТУБА. 2008. - Вип. 45. С. 142-153 (математичне обґрунтовування дослідження).

28. Назаров Л.В. Робочий цикл будівельно-дорожніх машин з регульованим і нерегульованим насосами / Л.В. Назаров, М.П. Ремарчук // Науковий вісник будівництва, Харків: ХДТУБА. 2008. - Вип. 48. С. 128-135 (постановка і обґрунтування дослідження).

Патенти

29. Пат. 74044 Україна, МКВ G 01 L 3/26. Спосіб визначення загального коефіцієнта корисної дії гідроприводу мобільних машин / М.П. Ремарчук, В.В. Нічке, О.І. Жинжера, А.Д. Серіков, В.В. Завертаний (Україна); заявник ХНАДУ. - № 2003087896; Заявл. 21.08.2003; Опубл. 17.10.2005, Бюл. № 10. - 12 с. (обґрунтовано спосіб визначення ККД гідросистеми).

30. Пат. 74601 Україна, МКВ Е 21 С 29/02; Е 21 С 31/00; B 65 G 23/04. Гідромеханічний привід гірничої машини / М.П. Ремарчук, І.Г. Кириченко, А.П. Нестеров, Г.В. Висоцький,. А.В. Леусенко, О.С. Гуленко (Україна); заявник ХНАДУ. - № 2003065556; Заявл. 17.06.2003; Опубл. 16.01.2006, Бюл. № 1. - 5 с. (обґрунтовано систему управління гідроциліндрами, що входять у склад гідромотора).

АНОТАЦІЯ

Ремарчук М.П. Енергозберігаючі силові передачі будівельно-дорожніх машин. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.05.04 - машини для земляних, дорожніх і лісотехнічних робіт. Харківський національний автомобільно-дорожній університет, м. Харків, 2008.

Дисертація присвячена вирішенню проблеми зростання продуктивності та зниження неефективних витрат палива в робочому циклі БДМ на основі удосконалення силових передач і, зокрема, їх гідросистем за рахунок підвищення циклового ККД системи ОМС. Дослідженнями встановлено математичні моделі для визначення: загального ККД гідросистем БДМ на всіх стадіях життєвого циклу; раціонального діаметра трубопроводу гідросистем БДМ при їх проектуванні як об'єкта системи. Розроблено експериментально-теоретичний метод і створено макетний комп'ютерний комплекс для вимірювання загального ККД, часу напрацювання та визначення залишкового ресурсу роботи гідросистем БДМ. Отримано імітаційні моделі для визначення граничних величин ККД і часу напрацювання, завдяки яким встановлюється діапазон ефективного використання гідросистем БДМ в умовах експлуатації. Уточнено математичні моделі, які характеризують процес рідинного змащення в рухомих з'єднаннях деталей гідроциліндрів та гідророзподільників. Запропоновано і доведено гіпотезу про близькість потужностей, одна з яких витрачається на зрушення поршня гідроциліндра, а інша - на забезпечення його сталого режиму роботи. Удосконалено систему управління клапанними розподільниками і гідроциліндрами, які здатні функціонувати в складі гідромотора різних механізмів БДМ.

Ключові слова: будівельні і дорожні машини, паливо, продуктивність, неефективні втрати, силова передача, коефіцієнт корисної дії, модель, ресурс.

АННОТАЦИЯ

Ремарчук Н.П. Энергосберегающие силовые передачи строительно-дорожных машин. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 05.05.04 - машины для земляных, дорожных и лесотехнических работ. - Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, г. Харьков, 2008.

Диссертация посвящена решению проблемы повышения производительности и снижения неэффективного расхода топлива в рабочем цикле СДМ на основе совершенствования силовых передач и, в частности, их гидросистем путем увеличения циклового КПД системы ОМС. При использовании системных исследований, методов имитационного моделирования разработаны: математические модели определения общего КПД гидросистемы для основных стадий жизненного цикла; экспериментально-теоретический метод и макетный компьютерный измерительный комплекс для определения величины общего КПД гидросистемы; имитационные модели, позволяющие определять диапазон эффективной работы гидросистемы при снижении общего КПД от начального до граничного значения. Создан экспериментально-теоретический метод определения остаточного ресурса работы гидросистемы, который позволяет перейти к выполнению технических обслуживаний и ремонтов по состоянию, вместо плановых обслуживаний и ремонтов.

Разработана математическая модель, предназначенная для определения рационального диаметра трубопровода гидросистемы СДМ на стадии ее проектирования, учитывающая изменение вязкости рабочей жидкости в широком диапазоне в зависимости от окружающей среды, особенностей нагружения гидросистемы и многих других факторов. Предложена и подтверждена гипотеза о близких величинах мощностей, одна из которых определяется на этапе страгивания поршня гидроцилиндра (вала гидромотора), а вторая определяется при установившемся режиме работы, что позволяет достичь при проектировании и изготовлении увеличения общего КПД гидросистемы СДМ на 10…15 %. Уточнены математические модели, позволяющие определить закономерность распределения давления по длине каналов сопряжения, центрирующую силу, силу жидкостного трения для гидродинамической и гидростатической смазки в сопряжениях гидроцилиндров и гидрораспределителей.

Усовершенствована система управления клапанными гидрораспределителями и гидроцилиндрами, способными функционировать в составе гидромоторов для привода механизмов СДМ. Обеспечивая соответствующее соединение полостей гидроцилиндров и соблюдая соотношение между диаметром штока и поршня, равным 0,707, реализуется условие близкого равенства усилия и скорости перемещения штока при прямом и обратном ходе, чем достигаются минимальные размеры диаметров поршня и штока гидроцилиндров, входящих в состав данного гидромотора. Механизмы с такими гидромотороми обладают такими же функциональными возможностями, что и традиционные механизмами. При этом у первых из состава механизмов можно исключить редуктор и тормозное устройство.

Ключевые слова: строительные и дорожные машины, неэффективные потери, силовая передача, коэффициент полезного действия, модель, ресурс.

ABSTRACT

Remarchuk M.P. Energy-efficient powertrains for road construction machines. - Manuscript.

Thesis for the academic degree of Doctor of Engineering Sciences in speciality 05.05.04. - Earthmoving, road and forestry machines. - Kharkiv National Automobile and Highway University, 2008.

The thesis is concerned with solving the problem of raising the power and decreasing inefficient fuel losses during the working cycle of a road construction equipment (RCE) on the basis of improving powertrains and specifically their hydraulic systems at the expense of cyclic efficiency factor of operator-machine-operating environment system (OMOE system). As a result of the investigations, mathematical models have been elaborated for determining: general efficiency factor for all RCE hydraulic systems at all stages of their lifecycle; a rational diameter of RCE hydraulic system mains when they are designed as the object of the system. A combined experimental-and-theoretic method for measuring general performance, and for determining both RCE hydraulic system running hours under loading and residual running hours. Simulation models have been obtained to determine running hours and marginal values of performance, due to which the range of effective utilization of RCM hydraulic systems under service conditions is identified. The mathematic models describing liquid lubricating in movable joints of hydraulic cylinders and control valves have been specified. A hypothesis on similar nature of powers one of which is spent on starting the hydraulic cylinder piston, and the other one provides its continuous motion has been proposed and proved. The control system for valve distributors and hydraulic cylinders that are parts of the motor group in various road construction equipment has been improved.

Key words: construction and road machines; fuel; performance; inefficient losses; wertrain; efficiency factor; model; resource.

Размещено на Allbest.ru