автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Повышение ресурса одноковшовых гидрофицированных машин путём модернизации привода ковша рабочего оборудования

ООЗАии^:^

На плавал руКОПИСИ

Жмуров Владимир Витальевич

ПОВЫШЕНИЕ РЕСУРСА ОДНОКОВШОВЫХ ГИДРОФИЦИРОВАННЫХ МАШИН ПУТЁМ МОДЕРНИЗАЦИИ ПРИВОДА КОВША РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ

Специальность 05.02.13. -Машины, агрегаты и процессы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Братск 2009

1 о ДЕК 2009

003488242

РабоГа^'вьшот1нет1ат1а~кафедре_кГ1ояьёмно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» Братского государственного университета.

Научный руководитель кандидат технических наук, доцент

Кобзов Дмитрий Юрьевич

Официальные оппонентй: доктор технических наук, профессор

Зедгенизов Виктор Георгиевич

кандидат технических наук, доцент Чебунин Александр Фёдорович

Ведущая организация Сибирская государственная автомобильно-

дорожная академия «СибАДИ»

Защита состоится « 24 » декабря 2009 года в « 10 » часов на заседании диссертационного совета Д 212.018.02. при ГОУ ВПО «Братский государственный университет» в ауд. 128а по адресу: 665709, г. Братск, ул. Макаренко, д. 40.

E-mail: efremov@mail.ru. Факс: (8-3953) 33-20-08.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Братского государственного университета.

Отзыв на автореферат в 2-х экз., заверенный печатью предприятия, просим направлять по указанному адресу.

Автореферат разослан « 23 » ноября 2009 года

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, доцент

И.М. Ефремов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Гидропривод, в исследование и повышение надёжности которого большой вклад внесли С.И. Абрамов, Т.В. Алексеева, Т.М. Башта, И.А. Биргер, Т.Ф. Боевой, В.А. Васильченко, Г.Ф. Верзаков, Д.Т. Волков, Н.Г. Гаркави, Д.В. Гаскаров, Н.Т. Говрущенко, C.B. Каверзны, A.A. Комаров, В.А. Ле-шенко, В.Н. Лозовской, P.A. Макаров, В.А. Марутов, Л.В. Мирошникова, В.Г. Нейман, С.А. Павловский, И.В. Петров, А.И. Рембеза, Т.А. Сырицин, К.В. Фролов, Харазов A.M., Е.Ф. Хазов, благодаря известным преимуществам перед другими приводами, находит самое широкое применение на транспорте, в металлургии,, в машиностроении, в том числе на одноковшовых гидрофицированных машинах. С развитием комплексной механизации и автоматизации производственных процессов функции гидропривода расширяются и усложняются. ;

Кинематическое соединение элементов существующего привода ковша рабочего оборудования одноковшовой гидрофицированной машины в процессе функционирования сопровождается значительным угловым перемещением в опорах крепления: .гидроцилиндра относительно рычага. При этом силовое взаимодействие элементов опор неизбежно сопровождается работой трения. В результате этого увеличиваются действующие на гидроцилиндр нагрузки, : изменяется напряженно-деформированное состояние его несущих элементов (штока и корпуса), возрастают реакции в его герметизируемых сопряжениях, интенсифицируется изнашивание трущихся элементов направляющих гидроцилиндра и элементов его опорных подшипников проушин, что, в конечном итоге, ведёт к уменьшению надёжности гидроцилиндра, и приводит к снижению ресурса привода машины в целом. I

Представленная работа посвящена вопросам повышения ресурса одноковшовых гидрофицированных машин, что имеет большое значение для отрасли.

Цель работы - повышение ресурса одноковшовых гидрофицированных машин за счёт увеличения ресурса гидроцилиндра путём модернизации конструкции и оптимизации параметров привода ковша рабочего оборудования.

Задачи исследования:

- анализ конструкции привода ковша рабочего оборудования одноковшовых гидрофицированных машин и определение кинематических и силовых характеристик влияющих на его работоспособность; i ; :

- выявление влияния повреждений элементов гидроцилиндра на его напряженно-деформированное состояние;

- анализ напряжённо-деформированного состояния продольно-поперечного нагруженного гидроцилиндра;

- установление взаимосвязи характеристик напряжённо-деформированного состояния гидроцилиндра с характеристиками его режима работы;

- описание и исследование эксцентриситета приложения продольного сжимающего усилия в опорах гидроцилиндра и установление его влияния на напряжённо-деформированное состояние гидроцилиндра;

- разработка рекомендация по модернизации конструкции привода ковша рабочего оборудования одноковшовой гидрофицированной машины и исследование его технических возможностей.

Методы исследований. В работе использовались следующие методы исследований: литературный поиск, патентный анализ, математическое моделирование исследуемого процесса, экспериментальные исследования, математическая статистика при обработке экспериментальных данных. Оценка исследований проводилась с помощью стандартных программных продуктов MathCad 14, Excel.

Обоснованность и достоверность научных положений, рекомендаций и выводов подтверждается теоретическими и экспериментальными исследованиями, опирающимися на строгое использование основных положений механики, машиноведения, теории механизмов и машин; удовлетворительной сходимостью результатов теоретических исследований и эксперимента на опытных установках; обработкой результатов исследований методами математической статистики с использованием, стандартных программных комплексов, а также использованием полученных результатов на практике.

На защиту: выносятся следующие результаты исследований, полученные лично автором и обладающие научной новизной:

- математическая модель определения напряжённо-деформированного состояния гидроцидиндра с учётом эксцентриситета приложения продольного сжимающего усилия; в опорах гидроцилиндра различного конструктивного исполнения применительно к существующему и модернизированному приводам ковша рабочего оборудования одноковшовой гидрофицированной машины;

- взаимосвязь несущей способности гидроцилиндра с параметрами рабочего режима привода ковша рабочего оборудования одноковшовой гидрофицированной машины, учитывающая действующие нагрузки, пространственное расположение гидроцилиндра и углы силового поворота опорных подшипников;

- механизм возникновения эксцентриситета приложения продольного сжимающего усилия в опорах гидроцилиндров различного конструктивного исполнения применительно к существующему и модернизированному приводам ковша рабочего оборудования одноковшовой гидрофицированной машины;

- методика расчёта гидрофицированного привода ковша рабочего оборудования одноковшовой гидрофицированной машины;

- конструкция модернизированного привода ковша рабочего оборудования одноковшовой гидрофицированной машины, защищенная патентами РФ, предложена его математическая модель и исследованы технические возможности привода, позволяющие снизить нагрузки на гидроцилиндр и увеличить его ресурс.

Практическая ценность работы. Разработана программа расчёта существующего и модернизированного привода ковша рабочего оборудования одноковшовой гидрофицированной машины.

Разработана методика оптимизации параметров привода ковща рабочего оборудования одноковшовой гидрофицированной машины, позволяющая значительно снизить действующие на гидроцилиндр нагрузки.

Реализация работы. Результаты диссертационной работы внедрены в ООО НТЦ «ГИДРОТРАНС» (г. Санкт-Петербург, РФ), в ЗАО НИИСтройдормаш (г. Красноярск, РФ), в Научно-исследовательском и производственном объединении электронной техники и машиноведения (Монголия) и в государственной строительной компании «Сонголон-Бармат» (Монголия).

Результаты диссертационной работы внедрены в учебном процессе при выполнении курсовых и дипломных проектов, а также при проведении лабораторных работ в Братском государственном университете и в Инженерно-механическом институте Монгольского государственного университета науки и технологии (Монголия).

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены: на XXV...XXXI (2003...2009 гг.) межрегиональных научно-технических конференциях «Естественные и инженерные науки - развитию регионов» Братского государственного университета, г. Братск; на И...VIII (2002, 2004...2009 гг.) межрегиональных научно-технических конференциях с международным участием «Механики XXI веку» Братского государственного университета, г. Братск; на Всероссийской научно-технической конференции «Роль механики в создании эффективных материалов, конструкций и машин XXI века» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии «СибАДИ», г. Омск, 2006 г.; на международной научно-практической конференции «Нынешнее состояние, проблемы и перспективы развития металлургии, машиностроения» Монгольского государственного университета науки и технологии, г. Улан-Батор (Монголия), 2006 г.; на региональной научно-технической конференции факультета транспортных систем в Иркутском государственном техническом университете в 2006 г., научном семинаре «Современные технологии. Системный анализ. Моделирование» Иркутского государственного университета путей сообщения, г. Иркутск, 2007-2008 гг.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 43 работы, в том числе депонирована I монография и получено 2 патента РФ на изобретения.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав, результатов и выводов, списка литературы и приложений. Изложена на 126 страницах основного текста и содержит 76 рисунков и 7 таблиц. '

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность и определено направление диссертационных исследований.

В первой главе на основе обзора отечественных и зарубежных литературных источников:

- проведён анализ конструкций существующего гидрофицированного рабочего оборудования одноковшовых гидрофицированных машин, который выявил ряд недостатков, влияющих на надёжность гидроцилиндра и связанных с не полным описанием эксцентриситета приложения продольного сжимающего усилия в его опорах различного конструктивного исполнения;

- рассмотрены варианты конструктивного исполнения гидроцилиндров;

- получена статистика отказов и основных эксплуатационных повреждений элементов гидроцилиндров.

На основе проведенного анализа была сформулирована цель и определены задачи исследований.

Вторая глава посвящена анализу конструкции привода ковша рабочего оборудования одноковшовой гидрофицированной машины.

Существующий привод ковша рабочего оборудования, например одноковшо-

5

вого экскаватора ЭО-3322 (Рис. 1), содержит гидроцилиндр, шарнирно соединенный с ним поворотный рычаг и тягу, шарнирно прикрепленную к рычагу и ковшу. При расчёте параметров гидрофицированного привода ковша рабочего обору-

дования принимаются во внимав угол поворота ковша; угол поворс цилиндра; угол в контакте «рычаг

ие и анализируются следующие зависимости: та рычага; угол в опоре штока силового гидротяга»; угол поворота в опоре корпуса гидроцилиндра; угловые скорости относительного перемещения элементов опор сферических подшипников в точках креш ения гидроцилиндра и поворотного рычага; угловая скорость поворота ковша; усилие на режущей кромке; мощность гидрофицированного привода.

Аналитическое представление напряжённо-деформированного состояния гидроцилиндров машин предполагаем описание его прогибов, напряжений, возникающих в них, а также нагрузок, Действующих на гидроцилиндр в его подвижных сопряжениях.

Рисунок 1 - Расчётная схема существующего привода ковша одноковшовой гидрофицированной машины

Напряженно-деформированное состояние продольно-поперечного нагруженного гидроцилиндра, принято описывать напряжениями

мв(х) [ Рц.ут{х) | Л-ФО IV (х)

О)

F(x) Ж(х) IV (х) и полным (суммарным) прогибом

Ут(х)=Уа(х)+Ур(х)+ув(х)^уР{х). (2)

В уравнении (1) первое слагаемое дает величину нормального напряжения от действия продольного сжимающего усилия Р.?; второе - величину наибольших напряжений сжатия, вызванных изгибом гидроцилиндра от действия поперечной нагрузки Мв(х); третье - величину напряжений сжатия, вызванное дополнительным изгибом гидроцилиндра от действия продольного сжимающего усилия и. четвёртое - то же, вызванное дополнительным изгибом гидроцилиндра при наличии эксцентриситета е(х) в местах приложения усилия Р$- В уравнении (1): Р(х) -площадь поперечного сечения гидроцилиндра; И'(х) - осевой момент сопротивления сечения гидроцилиндра; Мв(х) - изгибающий момент от действия поперечной нагрузки (веса гидроцилиндра); ут(х)~ полный прогиб гидроцилиндра в результате его продольно-поперечного усилия.

В уравнении (2) уа (х) - прогиб гидроцилиндра в результате наличия у него

угловой несоосности его элементов; у'р (х) - то же вследствие начального и возможного эксплуатационного искривления его длинномерных элементов; у д (х) -то же в результате поперечного нагружения; уР (д:) - то же от действия продольного сжимающего усилия 1'$, имеет зависимость величины прогиба от эксцентриситета е(х).

Прогиб уа (х) (Рис. 2) может быть определён для штока и гильзы гидроцилиндра соответственно по выражениям:

Увш(х) = *-<*т'> УаГ(*)= №о + г)+/3Ь*}-«//2 ; (3)

где ат и а„2 - углы, характеризующие соотношение длин корпуса и выдвинутой части штока гидроцилиндра. !

Прогиб ур{х) (Рис. 2) определяется для штока и гильзы той части гидроцилиндра, где одновременно расположены все его элементы, соответственно из выражений:

У/ли (*) = *• Р'п; Ург (*) = {[(4 - г) +]- х) ■ Р'к2; урш (х)= х- ДД + (/0 + ; (4) где рк1 = рк2, АД , .р'к1 и р'кг - углы, отражающие различия в кривизне и длинах элементов гидроцилиндра.

Для определения прогиба Уд(х) с учётом характера контакта элементов сопряжений гидроцилиндра была использована расчётная схема, позволяющая оценить напряжённо-деформированное состояние каждого из его элементов в отдельности, в том числе и внутренней части штока с поршнем. При этом каждый элемент разбит на три участка с жёсткостью, приведённой к жёсткости штока, прогибы у(х) для которых находились из уравнений, соответственно для штока

и корпуса (гильзы):

ЫшУвш(х) = -ЦМ0ш(х) I ск + С^-х + О?1, , (5)

1,п,т

= (1х + Сц -Х + . ;;, (6)

IV, V, VI ,,

Постоянные интегрирования С™, Ц^7', Сд и найдены из системы уравнений, составленной на основании равенства прогибов в точках взаимного контакта элементов гидроцилиндра и отсутствии их в точках его крепления.

Определение прогиба уР (х), с учётом характера контакта элементов гидроцилиндра, проведено по методике и расчётной схеме, основывающихся на использовании уравнения вида

у"Р(х) + к? ■ уг{х) = -к![уа(х) + ур(х) + ув(х) + е(х)] (7)

и совместном рассмотрении напряжённо-деформированного состояния гидроцилиндра и его элементов (Рис. 2). Здесь к~ = ——, где ; - порядковый номер уча' EJi

стка. Решение уравнения относительно прогиба ур(х) для каждого из рассматри-

ваемых участков найдено в виде

Ур(х)= уР(х)+ у*р(х) = Сьсо5к,х + Съ&тк]Х+ А'4х4 + А^х3 + А^х2 +А{х+А^, (8)

где: и Ур(х) ~ соответственно общее решение однородного и частное ре-

шение неоднородного дифференциальных уравнений; С,,. и С2/ - постоянные

интегрирования; , А{, , А!ъ и - неизвестные, определяемые по методу неопределенных коэффициентов.

IОценивая доли слагаемых в величине полного прогиба (Рис. 3), отметим, что наибольшая приходится на прогиб уР(х) и составляет 60%. Наименьшая доля принадлежит прогибам у/3(х) и у0(х), чьё влияние, очевидно, возрастает с ростом

типоразмера гидроцилиндров. При этом на долю эксцентриситета в нём приходится 92%.

Рисунок 3 - Доли слагаемых в напряжениях ст(х), полном прогибе ут (х) и в прогибе уР (х) от действия продольного сжимающего усилия

Соответственно доли слагаемых напряжения (Рис. 3) в опасном сечении штока приходятся на третье и четвёртое слагаемые, которые прямо и косвенно связаны с эксцентриситетом приложения усилия Р$ в опорах гидроцилиндра.

При этом значительная роль в возникновении и последующем эксплуатационном приращении деформации и напряжений в гидроцилиндре принадлежит эксцентрично приложенному в опорах гидроцилиндра продольному сжимающему усилию Ps. Отсюда установление величины эксцентриситета позволяет количественно более полно охарактеризовать напряжённо-деформированное состояние гидроцилиндра и его несущих элементов.

Таким образом, конструктивное снижение эксцентриситета. е(х) приложения продольного сжимающего усилия способствует уменьшению, вплоть до нуля,

значения Ps е^ , снижению величины уР(х), соответственно уменьшению W(x) РУ '

1 \ Pi ■ Ут (*) г.

ут(х) и, вместе с тем — ) ' конечном итоге через значения напряжении

сг(х) и прогиба ут (х) улучшается напряжённо-деформированное состояние несущих элементов гидроцилиндра. 5

Третья глава посвящена описанию механизма образования эксцентриситета в опорах (проушине и цапфе) гидроцилиндра привода ковша рабочего оборудования одноковшовой гидрофицированной машины и созданию математической модели описания этого процесса, в частности, для привода ковша одноковшового экскаватора (прямая и обратная лопата).

Полный эксцентриситет еА В в опорах гидроцилиндра (Рис. 4) следует рассматривать как сумму статического еА BS и кинематического сА вк эксцентриситетов:

еА,В ~eA,BS +еА,ВК '

Рисунок 4 - Расчётная схема привода ковша рабочего оборудования одноковшовой гидрофицированной машины: I - проушина гидроцшиндра, 2 - ось звена гидрофщированного привода

Статический эксцентриситет сд в проушине гидроцилиндра, возникающий

в момент, когда гидроцилиндр только начинает развивать толкающее усилие без относительного поворота опорных элементов 1 и 2 (Рис. 5), описывается вы-

9

ражением

(аг^к{ 4-агсщ

\ 0» Ч 5

РД \

Й 1

■ 1\?лв* \\ ■ а \?у 1

(9)

в котором: £>о - диаметр опорных подшипников гидроцилиндра; - коэффициент сцепления элементов опор гидроцклиндра; Лдду- реакции, возникающие в опорах гидроцилиндра.

При выводе этой зависимости толагалось, что гидроцилиндр I в момент начала выдвижения штока надвигается на ещё неподвижную ось 2 звена привода рабочего оборудования, перенося в результате скольжения изначальное место взаимоконтакта элементов опоры из то нием статического эксцентриситета е

той 03 в 04 (Рис. 5) с образованием с образова-

Л а \ \\

я ¿с

" а V

Рисунок 5 - Схема образования статического эксцентриситета в опоре гидроцилиндра: а - для проушин; б - для цапф

Затем при последующем выдвижении штока, сопровождающемся поворотом приводимого гидроцилиндром звена рабочего оборудования и их опорных элементов друг относительно друга (Рис. 4), место их контакта из точки 04 смещается в точку О5 (Рис. 6) либо в точку О-, (Рис. 7), соответственно с возможностью останова в точках Об или 08 и образованием кинематического эксцентриситета еЛ ВК с конкретным значением.

Кинематический эксцентриситет еА вк (Рис. 6а, 7а) конкретно для каждого из

перечисленных случаев соответственно составляет: - при увеличении угла & (Рис. 6а):

- при 3 > (¡~<р) = (V - /л) = (ак^* - )

КА.Вк

= ОпЗЩ

У-Ц

= 0,:,чт

агс^кг - агЫцк

агщкг + аг^к} + 2агс^(ЯА IР,)

- при £< ((• -(3) = {V-р) (аг«яАг - ап^Ау) Сам = - М -

: Оп$т\ ~ \со$

( Я

с^к у +

3

+—

2

а) б)

Рисунок б - Схема; образования кинематического эксцентриситета в опоре гидроцилиндра при увеличение угла 3 (Рис.4): а - для проушин; б - для цапф

а) б)

Рисунок 7 - Схема образования кинематического эксцентриситета в опоре гидроцилиндра при уменьшении угла 3 (Рис. 4):

а - для проушин; б - для цапф

И

- при уменьшении угла & (Рис. 7а):

- при 9 > (г) ~<р) = (V + /1) = (атсЩк/ - ги<Лфг)

ел» -у-М---1 =

'агЩкг-аг^кг -2аг^{ЯА,т /Р,)'

( агс^кг + агс^к г = -Опзш\- — -

V 2

-при 9<(г]+<р) = (у+= +гха%кг)

= -Д.««! — [соу

кА.Вк

п ■Г3)

= -и„ЗЩ — IСО?

2 (//.+ £)-,9

дге/^у + агс/^

2

V Р.

(13)

где - коэффициент сцепления элементов опорных подшипников.

г

г —ч,

1 \

е: Я \ »

( \

к,

\

«4 «

Рисунок 8 - Характер изменения статического, кинематического и полного эксцентриситетов в проушинах штока и корпуса гидроцилиндра (т. Л и т. В) от величины 2 и от угла 0 его наклона к горизонту для существующего привода ковша

Для снижения негативного влияния полного эксцентриситета еА в на напряжённо-деформированное состояние гидроцилиндра предлагается заменить его опорные проушины на цапфы, что является новым техническим решением и защищено патентом РФ.

В сравнении с существующим креплением гидроцилиндра вариант перспективного исполнения его опор, например с обеими цапфами, характеризуется следующими параметрами.

Статический эксцентриситет еА /й- (Рис. 56) для цапфы описывается выражением

А, .

едв5 = ~~р

агс1%к1 +

(14)

Кинематический эксцентриситет е^, (Рис. 66, 76) для цапфы соответственно

составляет:

- при увеличении угла 5 (Рис.66):

- ДЛЯ условия ,9 £ (;/ + к) = (у + /и) = {агс^кг + агщку).

'у—м— 2сг

п •/ >/ + -м

Н"

=

агс,

^ - дгс^ ~ 2 ■ дгс^.д, /?,)' 2

- ДЛЯ условия ,9 < (>7 + = (V + = (arcígir + аг^ку) ~2(л<+о)-.9~ 2

ел,вк = Д^и^со*

+ аг^

АИ 9 Р 2

- ггри уменьшении угла (Рис. 76):

- ДЛЯ условйя з >: (й- к) = (// - л<) = (аг^кг - аг^ку )

еА,ВК

й^Ш| -:- |С05| ---

агсЩк - агЫёку 4

V

ссм

агсг^к -\-arctgkr + 2аг^(ЯА,И51Р1)

ДЛЯ условия 9 < (й- = (и - л/) = (агй&А, - аг^кг)

еА,ВК

„ ./(¿Л

= — СОУ

ч2у

С05

2(л<+£) + ,9

arcígA: у + агс^

9

+

1 р J 2 _

Кинематический эксцентриситет для опор гидроцилиндра привода ковша одноковшовой гидрофицированной машины с обратной лопатой в точке А описывается системой двух уравнений (12), (13) для проушины и (17), (18) для цапфы. В точке В - системой четырёх уравнений (10), (¡11), (12), (13) для проушины и (15), (16), (17), (18) для цапфы.

Из рисунков 8, 9 видно, что изменение значений эксцентриситетов в большей степени зависит от величины выдвижения штока. От угла 0 наклона гидроцилин-

(15)

(16)

(17)

(18)

дра к горизонту, главным образом, зависит только статический эксцентриситет.

I !

■ПЛ.

\

/ \| /

е* ■

Рисунок 9 - Характер изменения статического, кинематического и полного | эксцентриситетов на цапфах штока и корпуса гидроцилиндра (т. А и т. В) от величины г и от угла его наклона к горизонту 0 в существующем приводе

Для описания эпюры распределения эксцентриситетов ея (х), ек(х) и е(х) по длине гидроцилиндра (Рис. 10) можно воспользоваться функцией

е(д) = д + х^&яе^ д+х-Х, (19)

где угол Я составляет Л = агсЩ

/3+(/0 + г)-/6

"61

X -51

ЩЕЕШШШшш™

X %

,, %

ТТГГТТТТТттт

_ . ТГГПТГГПТТТГГгттгггтттттггг^

р гг

а) б)

Рисунок 10-Эпюры распределения эксцентриситетов (х), ек(х), е(х) и момента Р?е(х) по длине х гидроцилиндра с проушинами: а - для прямой лопаты; б - для обратной лопаты

В случае, когда угол и взаимоповорота опорных элементов гидроцилиндра меньше разности углов трения и сцепления (условие 10, 12 или 15, 17) в точках

останова Ов или О* (Рис. 6, 7), при движении штока возникает силовое проскальзывание, которое создает дополнительный изгибающий момент Л/Л , равный

MR = — ■ Fs ■ кР ■ cos(arctgtr + arctgfcу), (20)

где результирующая Fs = ^{R2AJ)S + Я/) •

Силовое проскальзывание в опорах гидроцилиндра графически (Рис. 8, 9) отображается плоской площадкой или прямой линией, параллельной оси z. Причём в опоре А оно характеризуется значительной областью.

Такое проскальзывание, несмотря на негатив, а именно, увеличение износа элементов опор, может создать изгибающий момент MR, имеющий знак «-» в уравнении (21), что, по отношению к напряжённо-деформированному состоянию гидроцилиндра, может играть положительную роль. Однако названный эффект не всегда имеет место и зависит, главным образом, от кинематики привода.

Таким образом, выражение (1) принимает вид

О-60- Ps I Mq(X) i ps-yr(x) | Ps-e(x) Мй(х) „ (21)

F(x) fV(x) W(x) W{ x) W(x) ' ь

где пятое слагаемое даёт величину напряжений сжатия, вызванных действием силового поворота элементов в опорах гидроцилиндра.

Принимая во внимание условие прочности <т(х) < [ег], надо отметить целесообразность снижения величин е(х) и М¡¡, что конструктивно может быть достигнуто уменьшением угла взаимоповорота А3С3В3 в существующей схеме (Рис.1) до значения угла B3CiD3 - в модернизированной (Рис. 12).

Экспериментальные исследования механизма образования эксцентриситета в опорах гидроцилиндра проводились с использованием модели, выполненной из оптикопрозрачного материала (оргстекла). Моделирование поперечной нагрузки осуществлялось подпружиненными нитями. Продольная нагрузка моделировалась механической передачей «винт-гайка», а в отдельных случаях - подачей жидкости под известным давлением. Крутящий момент в опоре'создавался поворотом рукояти известного радиуса с усилием, контролируемым динамометром. При этом модель находилась ;в поляриметре, где проводилась фотосъёмка. На фотографии (Рис. 11) показана экспериментальная установка и фрагмент эксперимента.

Рисунок 11 - Экспериментальное исследование механизма образования эксцентриситета в опорах гидроцилиндра 15

Четвертая глава посвящена разработке нового технического решения привода ковша рабочего оборудования одноковшовой гидрофицированной машины.

Рисунок 12 - Расчётная сх одноковшовой

гма модернизированного привода ковша гидрофицированной машины

Работа существующего привода (Рис. 1) в процессе функционирования сопровождается значительным угловым перемещением штока гидроцилиндра относительно рычага А3С3В3. В этих условиях силовое взаимодействие элементов неизбежно сопровождается повышенной работой трения в опоре штока. В результате этого увеличиваются действующие на него изгибающие нагрузки, ухудшается напряжённо-деформированное состояние штока гидроцилиндра, возрастают реакции в его герметизируемых сопряжениях, интенсифицируется изнашивание трущихся элементов направляющих и элементов опор, что, в конечном итоге, приводит к снижению эффективности привода и ведёт к уменьшению надёжности гидроцилиндра.

■;: При этом надо обеспечить максимальное совпадение кинематических и силовых характеристик модернизированной схемы с существующей.

МА МЛ Ш

мл

М.С.Н1 т

>

V

-Ш, 121 ■АМН!

ЛАС,

¿ВМ МЛ

сШ,

В! й! Ю 04 ' И -Ой

мл МЛ

О! &2 а} 01 м

Рисунок 13 - Зависимости изменения углов поворота ковша АзА4С^ и поворота рычага А^А^иА^А3Б4 от величины 2 выдвижения штока гидроцилиндра

Рисунок 14 - Зависимости углов поворота в опоре корпуса гидроцилиидра Л3С3В3, В3С3Г)3 и углов поворота рычага Л3В3С3 07 величины г выдвижения штока

/

Y >

/ / — < \

/ /

/ / \ \

/ К\

/ V

! Л

/ •X

:::

гМЛ MB.

\

к

N

ч

0.1 02 OJ 0.1 01 0. S 07

01 02 0] Ot 05 0.6 0.7

Рисунок 15 - Зависимости скорости со Рисунок 16 - Зависимости углов по-поворота ковша и усилия Р ворота в опоре штока А3С.3В3 и

на режущей кромке от величины г В3С303 от величины ъ выдвижения выдвижения штока штока

Рисунок 17 - Характер изменения статического, кинематического и полного эксцентриситета в проушинах штока и корпуса гидроцилиндра (т. А и т. В) от величины z и от угла <9 его наклона к горизонту в модернизированном приводе

Сравнительный графоаналитический анализ функциональной геометрии существующей (Рис. 1) и модернизированной (Рис. 12) схем привода ковша рабочего оборудования одноковшовой гидрофицированной машины (Рис. 14 - 16) показывает, что при незначительной разнице некоторых основных геометрических характеристик: A3B3Cr~A3B3C3, B3Â3C3~B3A3D3 (Рис. 12, 13) и A4A3B^A4A3D4 (Рис. 15), достигается заметное уменьшение угла силового поворота в опоре штока модернизированного привода по сравнению с существующим А3С3В3 >>B3C3D3 (Рис. 13-16). Расхождение силовых параметров при оптимизации характеристик

схемы, как мы видим, находится в допустимых пределах. В частности, в 5-6 раз, что практически исключает возможность возникновения дополнительного изгибающего момента Мя в т. В и снижает его в т. А (Рис. 17-18).

-f

Ы

\±

±f

■о-х: ......j^N н Ш I

'ТГ f\

\ V '»• N |S л

\ An ■ j А

JO! vfcggv : ... ■.....---

Рисунок 18 - Характер изменения статического, кинематического и полного эксцентриситета на цапфах штока и корпуса гидроцилиндра (т. А и т. В) от величины г и от угла 0 его наклона к горизонту в модернизированном приводе

Экономическая целесообразность от внедрения результатов диссертационной работы подтверждается следующими выводами. Эксплуатация гидроцилиндра начинается с исходных напряжений а0 и продолжается до значения [сг], за которым наступает параметрический, условный отказ. Дальнейшее его применение сопряжено с риском возникновения полного, часто, явного отказа, возникающего за пределом прочности аПР. Отсюда, допускаемый ресурс гидроцилиндра по напряжениям целесообразно ограничивать разностью {[о]-а0}. В том случае когда известна некоторая усреднённая скорость da,(t)/dt накопления напряжений <r,(t), несложно установить ресурс по времени гидроцилиндра любого исполнения:

Тг =

d<?oc(t)

1 м

_ (Н-д-ом) ¿«ом(О

(22)

dt ; где индексы: «с» - существующий; «м» - модернизированный гидроцилиндр.

При этом ресурс по напряжениям модернизированного гидроцилиндра больше, чем у существующего {[<г] - сол/}>{[(г] - аос}, а скорость накопления меньше,

т е < . Отсюда очевидно, что Гм >>

dtdt

Если напряжения [<т] - момент возникновения необходимости проведения требуемого ТО и Р гидроцилиндра, то экономический эффект может быть представлен выражением

ЭЭФ - {"с ~пм)С-

ТОиР

|СтоиР' (23)

/с Ы,

где Тэ - расчётный период; Стоир - себестоимость одного ТО и Р; пс и пм - количество требуемых ТО и Р за расчётный период для гидроцилиндров существующего и модернизированного исполнений соответственно.

fid) 1 dt J"

Рисунок 19 - Схема для определения ресурса ТсшТи

Очевидно, что1 количество ТО и Р для существующего гидроцилийдра больше, чем в модернизированном «с > пи при большем ресурсе последнего и одинаковой себестоимости ТО и Р.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе проведённых теоретических и экспериментальных исследований могут быть сделаны следующие основные выводы:

1. Анализ статистики отказов показал, что наименее надёжными агрегатами гидропривода одноковшовых гидрофицированных машин являются гидроцилиндры рабочего оборудования, на долю которых приходится более 50% отказов от их общего количества. В процессе функционирования гидроцилиндра в результате износа ухудшаются триботехнические характеристики узла, из-за чего изменяется напряженно-деформированное состояние гидроцилиндра, что может привести к недопустимому изгибу штока и отказу гидроцилиндра.

2. В результате анализа конструкции привода установлено, что в опоре штока гидроцилиндра угол поворота элементов достигает 140-160°, что вызывает появление ранее не учитываемого кинематического эксцентриситета. При этом силовое взаимодействие элементов опор создаёт изгибающий момент, дополнительно нагружающий гидроцилиндр.

3. Показано, что в результате дополнительного изгибающего момента, возникающего за счёт силового поворота опорных элементов гидроцилиндра, его прогиб может увеличиться до 20%.

4. Установлено, что пространственное расположение гидроцилиндра изменяет в целом его напряженно-деформированное состояние, при этом его влияние на эксцентриситет незначительно и составляет 5-7%.

5. Доказано, что эксцентриситет приложения продольного сжимающего усилия следует рассматривать как сумму статического и кинематического (ранее не учитываемого) эксцентриситетов. Если первый увеличивается по мере выдвиже-

ния штока и уменьшается при переходе гидроцилиндром вертикального положения, то второй полностью зависит от угла поворота элементов подшипников проушин при прочих равных условиях. При этом доля влияния эксцентриситета в полном прогибе составляет 60%, а в напряжениях более - 50%.

6. Предложена конструкция модернизированного привода ковша рабочего оборудования одноковшовой гидрофицированной машины, защищенная Патентами РФ №2059766 и №2208095, использование которой позволяет за счёт снижения угла поворота в опоре штокг до 15-17°, значительно снизить, а иногда и избежать возникновения дополнительного изгибающего момента, разгрузив гидроцилиндр.

7. Показано, что количество ТО и Р для существующего гидроцилиндра больше, чем для модернизированного rte > пм при большем ресурсе последнего и

! одинаковой себестоимости ТО и ¡Р. В зависимости от назначения одноковшовой гидрофицированной машины, её типоразмера, режима работы и нагружения эффект может составлять от 10 до 30%.

1! ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

ИЗЛОЖЕНО В РАБОТАХ; - в изданиях из перечня ВАК:

.11. Жмуров, В.В. Совершенствование конструкций привода ковша одноковщо-вых гидрофицированных и дорожных машин / Д.Ю. Кобзов, В.В. Жмуров, C.B. 'Плешивцева // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. Научный журнал. №3(15)2007. С. 40-45.

2. Жмуров, В.В. Анализ конструкции и перспективы развития гидропривода возвратно-поступательного действия. Д.Ю. Кобзов; В.В. Жмуров, C.B. Плешивцева // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. Научный журнал. №4(16) 2007. С. 39-44.

,3. Жмуров, В.В. Модернизация конструкции опор гидроцилиндра привода ковша одноковшовых гидрофицированных дорожных и строительных машин / Д.Ю. Кобзов, Д. Дэлэг, В.В. Жмуров, Д. Лханаг // Современные технологии. Системный : анализ. Моделирование. ИрГУПС. -№1(17), 2008. С. 28-33. ; 4. Жмуров, В.В. О расчёте экономической эффективности модернизации гидроцилиндров ДСМ / Д.Ю. Кобзов, А.Ю. Кобзов, В.В. Жмуров // Современные.технологии. Системный анализ. Моделирование. ИрГУПС. -№3(19), 2008. С. 26-30. - в других изданиях:

5. Жмуров, В.В. Математическая модель гидрофицированного привода поворота ковша одноковшовой СДМ / Д.Ю. Кобзов, ПЛ. Коробка, В.В. Жмуров, H.A.

. Перевощиков, Е.В. Жмуров // Механики XXI веку. Межрегиональная научно-техническая конференция с международным участием: Сборник докладов. -Братск: БрГТУ, 2002. - С. 137-139.

6. Жмуров, В.В. Аналитическое представление несущей способности гидроцилиндров машин / Д.Ю. Кобзов, В.В. Жмуров, C.B. Плешивцева, A.A. Трофимов, Д. Лханаг // Труды Братского государственного технического университета. - Том 2. - Братск: ГОУ ВПО «БрГТУ», 2003 - С. 247-251 - (Естественные и научные науки - развитию регионов).

j

7. Жмуров, B.B. Создание блок-схемы алгоритма и разработка программы для определения параметров гидрофицированного привода ковша одноковшовой машины / Д.Ю. Кобзов, В.В. Жмуров, И.В. Свиридо, Д. Лханаг // Механики XXI веку. Межрегиональная научно-техническая конференция с международным участием: Сборник докладов. - Братск: БрГТУ, 2004. - С. 46-53.

8. Жмуров, В.В. Оптимизация геометрических параметров элементов модернизированного гидрофицированного привода поворота ковша / В.В. Жмуров, Е.А. Перевощиков, C.B. Плешивцева // Труды Братского государственного технического университета. - Том 2. - Братск: ГОУ ВПО «БрГУ», 2005. - С. 84-92 - (Естественные и инженерные науки - развитию регионов).

9. Жмуров, В.В. Математическая модель несущей способности гидроцилиндров машин / Д.Ю. Кобзов, C.B. Плешивцева, В.В. Жмуров // Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ: Межвуз. темат. Сб. тр. Вып.12/ СПбГАСУ. - СПб., 2006. - С. 74-81

10. Жмуров, В.В. Образование эксцентриситета на цапфе гидроцилиндра / В.В. Жмуров, Д.Ю. Кобзов, C.B. Плешивцева // Роль механики в создании эффективных материалов, конструкций и машин XXI века. Всероссийская научно-техническая конференция: Труды - Омск: СибАДИ, 2006. С. 230-234

11. Жмуров, В.В. Повышение эффективности одноковшовых строительных гид-рофицированных машин / В.В. Жмуров // Братск, гос. ун-т. - Братск. 2006. - 10.: -Библиогр. - 7 назв. - Рус. - Деп. В ВИНИТИ.

12. Жмуров, В.В. Повышение эффективности привода ковша одноковшовых гидрофицированных строительных машин / Д.Ю. Кобзов, В.В. Жмуров, C.B. Плешивцева, A.A. Трофимов, Д. Лханаг // Труды Братского государственного университета. — Том 2. - Братск: БрГУ, 2007. С. 286-290 (Естественные и инженерные науки - развитию регионов).

- патенты РФ:

13. Патент №2208095. Гидрофицированный привод поворота ковша одноковшовой машины. Д.Ю. Кобзов, П.Л. Коробка, Е.А. Перевощиков, В.В. Жмуров.

14. Патент №2270298. Гидрофицированный привод поворота ковша одноковшовой машины. Д.Ю. Кобзов, С.М. Ермашонок, В.В. Жмуров, И.В. Свиридо.

Подписано в печать 18.11.09. Формат 60x84 1/16 Печать трафаретная Уч. - изд. л. 1,4 Тираж 130 экз. Заказ 235

Отпечатано в издательстве БрГУ 665709, Братск, ул. Макаренко, 40

ВВЕДЕНИЕ

1. ИЗУЧЕНИЕ СОСТОЯНИЯ В ОПРОСА, ПОСТАНОВКА ЦЕЛИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Анализ конструкций существующего рабочего оборудования современных одноковшовых гидрофицированных машин.

1.2 Конструктивное исполнение и параметры гидроцилиндров рабочего оборудования одноковшовых гидрофицированных машин.

1.3 Статистика отказов и основные повреждения элементов гидроцилиндров одноковшовых гидрофицированных машин.

1.4 Экспериментальные исследования повреждений элементов гидроцилиндров рабочего оборудования и обоснование природы их возникновения.

1.5 Анализ существующих исследований работоспособности гидроцилиндра.

1.6 Постановка цели и определение задач исследования.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ПРИВОДА КОВША РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ОДНОКОВШОВЫХ

ГИДРОФИЦИРОВАННЫХ МАШИН

2.1 Конструктивное исполнение привода ковша одноковшовых гидрофицированных машин.

2.2 Определение возможных и рабочих диапазонов изменения пространственного расположения гидроцилиндров рабочего оборудования одноковшовых гидрофицированных машин.

2.3 Нагружение гидроцилиндра привода ковша одноковшовой гидрофицированной машины.

2.3.1 Статическое нагружение гидроцилиндра.

2.3.2 Нагружение гидроцилиндра привода ковша, обусловленное кинематикой привода.

2.4 Аналитическое описание напряжённо-деформированного состояния продольно-поперечно нагруженного гидроцилиндра.

2.5 Деформированное состояние продольно-поперечно нагруженного гидроцилиндра.

2.5.1 Прогиб гидроцилиндра вследствие наличия зазоров в его подвижных сопряжениях.

2.5.2 Прогиб гидроцилиндра в результате возможного начального искривления его длинномерных элементов.

2.5.3 Прогиб гидроцилиндра в результате его поперечного нагружения

2.5.4 Суммарный прогиб продольно-поперечно нагруженного гидроцилиндра.

2.5.5 Суммарный прогиб гидроцилиндра.

2.6. Оценка доли влияния эксцентриситета на напряжённодеформированное состояние продольно-поперечно нагруженного гидроцилиндра.

2.7 Выводы по главе и результаты теоретических исследований.

3. ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЗМА ОБРАЗОВАНИЯ

ЭКСЦЕНТРИСИТЕТА В ОПОРАХ ГИДРОЦИЛИНДРА ПРИВОДА КОВША РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ОДНОКОВШОВОЙ ГИДРОФИЦИРОВАННОЙ МАШИНЫ

3.1 Исследования механизма образования статического эксцентриситета в опорах гидроцилиндра.

3.1.1 Статический эксцентриситет в проушине гидроцилиндра.

3.1.2 Статический эксцентриситет на цапфе гидроцилиндра.

3.2. Исследования механизма образования кинематического эксцентриситета в опорах гидроцилиндра.

3.2.1 Кинематический эксцентриситет в проушине гидроцилиндра.

3.2.2 Кинематический эксцентриситет на цапфе гидроцилиндра.

3.3 Исследования механизма образования полного эксцентриситета в опорах гидроцилиндра.

3.3.1 Полный эксцентриситет в проушине гидроцилиндра.

3.3.2 Полный эксцентриситет на цапфе гидроцилиндра.

3.4. Распределение эксцентриситета по длине гидроцилиндра.

3.5 Напряжённо-деформированное состояние продольно-поперечно нагруженного гидроцилиндра при наличии силового поворота в его элементах.

3.6 Экспериментальное исследование механизма образования эксцентриситета в опорах гидроцилиндра привода ковша.

3.7 Выводы по главе и результаты исследований.

4. АНАЛИТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ

МОДЕРНИЗИРОВАННОГО ПРИВОДА КОВША РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ОДНОКОВШОВЫХ

ГИДРОФИЦИРОВАННЫХ МАШИН

4.1 Конструктивное исполнение модернизированного привода ковша одноковшовых гидрофицированных машин.

4.2 Сравнительный анализ традиционного и модернизированного привода ковша одноковшовых гидрофицированных машин.

4.3 Механизм образования эксцентриситета в опорах гидроцилиндров модернизированного привода ковша одноковшовых гидрофицированных машин.

4.3.1 Механизм образования эксцентриситета у гидроцилиндра с проушинами на штоке и гильзе.

4.3.2 Механизм образования эксцентриситета у гидроцилиндра с цапфами на штоке и гильзе.

4.3.3 Механизм образования эксцентриситета у гидроцилиндра с проушиной на штоке и цапфой на гильзе.

4.3.4 Механизм образования эксцентриситета у гидроцилиндра с цапфой на штоке и проушиной на гильзе.

4.4 Оценка доли влияния эксцентриситета на напряжённо-деформированное состояние продольно-поперечно нагруженного гидроцилиндра модернизированного привода ковша одноковшовой гидрофицированной машины.

4.5 Оценка экономической эффективности от модернизации привода ковша рабочего оборудования одноковшовой гидрофицированной машины.

4.6 Выводы по главе и результаты исследований.

Качественное повышение эффективности строительства возможно, в частности, за счёт индустриализации и совершенствования организации строительного производства. Не последняя роль в решении этой проблемы принадлежит комплексной механизации строительно-монтажных работ, широкому внедрению которой способствует насыщение строительства высокопроизводительной техникой.

Из существующих ныне тенденций развития строительного и дорожного машиностроения, в определенной степени совпадающих с зарубежным опытом, особо можно выделить рост единичных мощностей машин и их полную либо частичную гидрофикацию наряду с повышением качества и надёжности.

Гидропривод, в исследование и повышение надёжности которого большой вклад внесли С.И. Абрамов, Т.В. Алексеева, Т.М. Башта, И.А. Бир-гер, Т.Ф. Боевой, В.А. Васильченко, Г.Ф. Верзаков, Д.Т. Волков, Н.Г. Гарка-ви, Д.В. Гаскаров, Н.Т. Говрущенко, C.B. Каверзин, A.A. Комаров, В.А. Ле-шенко, В.Н. Лозовской, P.A. Макаров, В.А. Марутов, Л.В. Мирошникова, В.Г. Нейман, С.А. Павловский, И.В. Петров, А.И. Рембеза, Т.А. Сырицин, К.В. Фролов, Харазов A.M., Е.Ф. Хазов, Бакке, А. Хейвард, Т. Сасаки, J.M. Allen, R.C. Beercheck, К. Beldon, Т.Т. Evans, T. Goldoftas, R.E. Hant, V.G. Ma-gorien, Li Mu Jie, Li Tian Jue, Imre K. Dulay и многие другие отечественные и зарубежные учёные, получил самое широкое применение в различных областях машиностроения, в том числе на одноковшовых гидрофицированных машинах, в качестве гидродвигателей рабочего оборудования которых в настоящее время широко применяются гидроцилиндры двустороннего действия с односторонним штоком. При этом конструкция привода ковша у большей части гидрофицированных машин идентична.

Тенденция развития машиностроения, предполагающая увеличение мощностей машин за счёт повышения давления рабочей жидкости, увеличения хода штока и диаметральных размеров гидроцилиндра, приводит к увеличению действующих на него нагрузок, изменению напряженно-деформированного состояния его несущих элементов (штока и корпуса), росту реакций в его герметизируемых сопряжениях, интенсификации изнашивания трущихся элементов направляющих гидроцилиндра и элементов его опорных проушин, что, в конечном итоге, ведёт к снижению надёжности гидроцилиндра, главным образом, к снижению его ресурса и ресурса машины в целом.

Отсюда, данная работа посвящена вопросам повышения ресурса одноковшовых гидрофицированных машин путём модернизации конструкции и оптимизации параметров привода ковша рабочего оборудования одноковшовых гидрофицированных машин.

Цель работы - повышение ресурса одноковшовых гидрофицированных машин за счёт увеличения ресурса гидроцилиндра путём модернизации конструкции и оптимизации параметров привода ковша рабочего оборудования.

Задачи исследования:

- анализ конструкции привода ковша рабочего оборудования одноковшовых гидрофицированных машин и определение кинематических и силовых характеристик влияющих на его работоспособность;

- выявление влияния повреждений элементов гидроцилиндра на его напряженно-деформированное состояние;

- анализ напряжённо-деформированного состояния продольно-поперечного нагруженного гидроцилиндра; установление взаимосвязи характеристик напряжённо-деформированного состояния гидроцилиндра с характеристиками его режима работы;

- описание и исследование эксцентриситета приложения продольного сжимающего усилия в опорах гидроцилиндра и установление его влияния на напряжённо-деформированное состояние гидроцилиндра;

- разработка рекомендация по модернизации конструкции привода ковша рабочего оборудования одноковшовой гидрофицированной машины и исследование его технических возможностей.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАННИЙ

Проведённый анализ исследований, подтверждённый экспериментально позволил сделать следующие выводы:

- на основе анализа конструкции привода установлено, что одними из наименее надёжных агрегатов гидропривода одноковшовых гидрофициро-ванных машин являются гидроцилиндры рабочего оборудования, на долю которых приходится до 55% отказов от их общего количества;

- несущая способность гидроцилиндра описывается его напряженно-деформированным состоянием, во многом определяется прогибом и напряжениями, возникающими в опасном сечении гидроцилиндра и взаимосвязанных друг с другом сопряжённых элементов;

- значительная доля в величине прогиба и в значениях напряжений приходится на величину эксцентриситета приложения продольно-поперечного сжимающего усилия в опорах гидроцилиндра. Так, применительно к гидроцилиндрам привода ковша одноковшовых гидрофицированных машин III - V размерных групп на долю эксцентриситета в величине полного прогиба гидроцилиндра приходится 38%, а в напряжениях в опасном сечении штока — 34%. Соответственно для гидроцилиндров стрелы и рукояти составляют 41% и 35%, 43% и 35%. В процессе эксплуатации гидроцилиндра величина эксцентриситета вследствие абразивного изнашивания опорных подшипников гидроцилиндра заметно увеличивается;

- величину эксцентриситета следует определять как сумму статического и кинематического эксцентриситетов. Тогда как первый увеличивается по мере выдвижения штока и уменьшается при переходе гидроцилиндром вертикального положения, второй полностью зависит от угла поворота элементов подшипников проушин, при прочих равных условиях;

- установлено, что при повороте опорных элементов подшипников на угол больше критического в них возникает дополнительный изгибающий момент, направление действия которого определяется конструкцией привода, традиционно треугольной формы. В этом случае на долю эксцентричного

1. Беркович Ф.Н. Гидравлический привод строительных и дорожных машин/ Васильченко В.А., Беркович Ф.Н. — М.: Стройиздат, 1978. 166 е.: ил. -Библиогр.: С. 165.

2. Элементы гидропривода: Справочник/Е.И. Абрамов, К.А. Колесни-ченко, В.Т. Маслов. Изд. 2-е, перераб. и доп. Киев: «Техшка», 1977. - 320 с.

3. Буренин В.В. Герметизация подвижных соединений гидроцилиндров строительных и дорожных машин/ Буренин В.В. Строительные и дорожные машины, 1993, №6. С. 22-25.

4. Seals: design and performance/Society of Automotive Engineers, Inc. -Warrendale, PA ,USA, 1986, February, pp. 52-61. (на англ. яз.)

5. Gu Ming Xin. Объемный гидропривод. Пекин: Издательство центрального радиотехнического университета, 1986. -493 с. (на кит. яз.)

6. Холодов A.M. Анализ основных параметров гидравлических экскаваторов/ Холодов A.M. Строительные и дорожные машины, 1992, №4. С. 4.

7. Милош М. Основные тенденции развития современного эскаваторо-строения/ Шамонин A.C., Милош М. Деп. в МАТТТМИР №13 - сд92, М., 1992.- 17 с.

8. Бардышев O.A. Обеспечение эксплуатационной надежности работы строительных машин зимой/ Гаркави Н.Г., Бардышев O.A., Тесленко Н.Г. — Л.: ЛДНТП, 1980.-23 с.

9. Кондратов П.М. Исследование работоспособности уплотнителей гидроцилиндров рабочего оборудования строительных машин при рабочем давлении до 50 МПа/ Кондратов П.М. Дисс. к.т.н./ЛИСИ, Л., 1980. - 122 с.

10. Баранов А.П. Диагностирование гидроприводов одноковшовых строительных экскаваторов/ Баранов А.П., Фролов И.О. //Повышение эффективности использования машин в строительстве: Сб. тр./ЛИСИ, Л., 1983. С. 104-113.

11. Фролов И.О. Влияние эксплуатационных повреждений на работоспособность гидроцилиндров и способы повышения их надежности, применительно к одноковшовым строительным экскаваторам/ Фролов И.О. -Дисс. к.т.н./ЛИСИ, Л., 1984.-221 с.

12. Исследование и разработка конструкции оборудования для технического обслуживания строительных машин с гидроприводом: Отчёт о НИР/Ленингр. инж.-строит.ин-т.-Л., 1981.-78 с.ил.

13. Добычин Н.Н. Основы расчетов на трение и износ./ Крагельский И.В., Добычин Н.Н., Комбалов С.В. М.: Машиностроение, 1977. - 526 е.: ил. - Биб-лиогр.: С. 483-513.

14. Фролов А.Д. Экономическое значение технической диагностики оборудования в строительном производстве/ Фролов А.Д. //Техническое диагностирование и вычислительная техника в ремонтном производстве. М.: МДНТП, 1972. С.11-19.

15. Абрамов Е.И. Элементы гидропривода/ Абрамов Е.И.// Справочник. -Киев: Техника, 1969. 319 е.: ил. - Библиогр.: с. 314-316.

16. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя/ Анурьев В.И.//. В 3-х т. Т.1. 6-е изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1982. 736 е.: ил.

17. Марутов В.А. Гидроцилиндры/ Марутов В.А., Павловский С.А. — М.: Машиностроение, 1966. — 171 с.

18. Котельников Р.Б. Анализ результатов наблюдений./Котельников Р.Б.-М.: Энергоиздат, 1986.-144 е.: ил. Библиогр.: С.141.

19. Кузьмин Ф.И. Таблицы для анализа и контроля надёжности./ Шор Я.Б., Кузьмин Ф.И. М.: Советское радио, 1968.-288 е.: ил.

20. Буренин В.В. Исследование силы трения в уплотнителях гидроцйлин-дров/ Буренин В.В .//Химическое и нефтяное машиностроение. 1980, №2, С. 1618.

21. Вильнер Я.Н. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам./ Вильнер Я.Н. Минск: Высшая школа, 1985.-382.: ил.-Библиогр.: С.366-369.

22. Волков Д.П., Николаев С.Н. Надежность стротельных машин и оборудования./ Волков Д.П., Николаев С.Н. М.: Высшая школа, 1979. - 400 е.: ил. -Библиогр.: С. 392-397.

23. Ван Трис Г. Теория обнаружения оценок и модуляции/ Ван Трис Г.// Пер. с англ. изд. В.В. Липьянена/Под ред. В.Т. Горянова. М.: Советское радио, 1977.-743 е.: ил.

24. ГОСТ 19919-80. Гидроцилиндры. Правила приемки и методы испытаний. -Введ. 01.01.82. -М.: Изд-во стандартов, 1980. 13 е.: ил.

25. Элементы гидропривода: Справочник / Е.И. Абрамов, К.А. Колесниченко, В.Т.Маслов. Изд. 2-е, перераб. и доп.- Киев: «Техшка», 1977.320 с.

26. Gerhard Schmausser, Klaus J.Pittner. Zur berechnung schlanrek arbeitszylinder//Ölhydrailik und Pneumatik, Deutchland, 35 (1991), Nr.10. C. 767775. (на нем. яз.)

27. Yi Tang, Cheng Yi. Усовершенствование гидроцилиндров. Пер. с Hn.//Hydraulics & Pneumatics, КНР, 1990, №4. С. 29-30. (на кит. яз.)

28. Gu Pei Qi. Гидроагрегаты.- Пекин, 1987.-371 с. (на кит. яз.)

29. Li Mu Jie. Гидро- и пневмоприводы.- Пекин: Машиностроение, 1989.-459 с. (на кит. яз.)

30. Russel W.Henke, Р.Е. Fluid power system and circuits// Hydraulics & Pneumatics, OH, USA, 1983. pp. 52-61. (на англ. яз.)

31. Piihl H.-G. Zur statischen berechnung und priifung nachgiebiger gmbenstempel//Gluckauf-Forschungshefte, Deutchland, 34 (1973), Nr.6.C. 237244. (на нем. яз.)

32. Li Tian Jue. Hydraulic engineering handbook.-Beijing: Mechanics Industry Press, 1990.-2230 p. (на кит. яз.)

33. Chen Dong Sheng, Zhong Guang Yuan. Передачи с использованием гидравлической энергии.- Пекин: Издательство гидро- и электроэнергетики, 1991.-485 с. (на кит. яз.)

34. Imre K.Dulay. Fundamentals of hydraulic power transmission.-Budapest, Hungary, 1988. pp. 85-93. (на англ. яз.)

35. Russel W.Henke, Р.Е. Fluid power system and circuits// Hydraulics & Pneumatics, OH, USA, 1983. pp. 52-61. (на англ. яз.)

36. Feng Zhen Jing. The design and catulation introduction of the lifting cyclinder used in "Triumph 2". Shang Hai Jiao Tong University, Dep Mechanical. Engineering. 1984. pp 14-37. (на кит. яз.)

37. Shi Wen Yau. Следящий гидропривод. Изд. Машиностроительной промышленности. Пекин. 1990. рр 50-63, 178-219. (на кит. яз.)

38. Gu Rong Qing. Распространение гидравлического давления и напряжений. Изд. Наземного траеспорта. Пекин. 1988. pp. 110-191. (на кит. яз.)

39. Robert A. Nasca. "Testing fluid power components" Industrial press Inc. New York, USA, 1990 pp 56-275.

40. Кобзов Д.Ю. Гидроцилиндры дорожных и строительных машин./ Кобзов Д.Ю., Тарасов В.А., Трофимов A.A. // Часть 2. Условия эксплуатации, рабочий процесс, режим работы и параметры нагружения. Деп. БрГТУ в ВИНИТИ №3552-1399 108 с.

41. Кобзов Д.Ю. Аналитическое представление несущей способности гидроцилиндров машин./ Кобзов Д.Ю., Плешивцева C.B., Трофимов A.A.// Труды Братского государственного технического университета. — Том 2. — Братск, БрГТУ, 2003. с. 47-51.

42. Иоффе A.C. Режимы работы механизмов универсальных экскаваторов при копании и повороте/ Иоффе A.C. //Исследование одноковшовых экскаваторов: Сб.тр./ВНИИСДМ, М., 1972. С. 70-78.

43. Смоляницкий Э.А. Гидравлические экскаваторы./ Смоляницкий Э.А., Мокин Н.В. // Часть 1. Определение параметров/НИИЖТ, Новосибирск, 1976.-86 с.

44. Смоляницкий Э.А. Гидравлические экскаваторы./ Смоляницкий Э.А., Мокин Н.В. // Часть 2. Расчёт и конструирование механизмов/НИИЖТ, Новосибирск, 1977.-70 с.

45. Багин С.Б. Об оценке предельных значений диагностических параметров гидропривода экскаватора/ Багин С.Б., Шевченко Н.В. //Проблемы повышения технического уровня одноковшовых гидравлических экскаваторов: Сб.тр./ВНИИСДМ, М., 1987. С. 64-68.

46. Акинфиев A.A. Режимы нагружения некоторых механизмов экскаватора ЭО-4125/ Акинфиев A.A. //Проблемы повышения технического уровня одноковшовых гидравлических экскаваторов: Сб.тр./ВНИИСДМ, М., 1987. С. 30-35.

47. Ереско С.П. Исследование влияния нагрузочного режима одноковшовых экскаваторов на надёжность гидроцилиндров рабочего оборудования и их уплотнительных устройств/ Ереско С.П./ Дисс. . к.т.н./ЛИСИ, Л., 1981.260 с.

48. Chao Shan Hua. Одноковшовые экскаваторы/ Chao Shan Hua.-Шанхай: Изд. министерства машиностроительной промышленности КНР, 1989.-282 с. (на кит. яз.)

49. Seals: design and performance/Society of Automotive Engineers, Inc.-Warrendale, PA, USA, 1986, February, pp. 241-250. (на англ. яз.)

50. Кобзов Д.Ю. Диагностирование гидроцилиндров рабочего оборудования одноковшовых строительных экскаваторов/ Кобзов Д.Ю. // Дисс. . к.т.н./ЛИСИ, Л., 1987.-345 с.

51. Кравцов Э.А. Разработка основ расчёта параметров ковшового оборудования землеройных машин для копания мёрзлых и талых грунтов с каменистыми включениями/ Кравцов Э.А.// Деп. в ЦНИИТЭстроймаш №98-сд89, М., 1989.-61 с.

52. Алыев И.А. Методика проведения экспериментальных исследований процесса копания гидравлическим экскаватором с прямой лопатой/ Алыев И. А., Абдуллаев Э.Д., Кармызов В.Ф. // Деп. в ЦНИИТЭстроймаш №47-сд86, М., 1985. 23 с.

53. Балабанов В.Ф. Анализ динамики модернизированного строительного манипулятора/ Балабанов В.Ф., Ремизович Ю.В., Немировский П.И. // Деп. в ЦНИИТЭстроймаш №147-сд87, Омск, 1987.-73 с.

54. Круль К. Метод определения составляющих сопротивления грунта копанию и нагрузок в шарнирах рабочего оборудования гидравлическогоэкскаватора/ Круль К. //Строительные и дорожные машины, 1992, №11-12. С. 13-15.

55. Тарасов В.Н. Метод расчёта кинематических характеристик рабочего оборудования гидравлических экскаваторов./ Тарасов В.Н., Козлов М.В. // Деп. в ЦНИИТЭстроймаш №76-сд87, Омск, 1987.-26 с.

56. Лукин A.M. Анализ параметров погрузочного оборудования одноковшовых фронтальных погрузчиков./ Лукин A.M., Темерязев Г.И., Подсвиров А.Н. // Деп. в ЦНИИТЭстроймаш №11-сд88, М., 1987.-45 с.

57. Li Cheng Hai. Конструкторский, динамический и графический анализы целостной системы связанных гидроцилиндров. / Li Cheng Hai. // Construction machinery and equipment, КНР, 1991, №9. C.30-32. (на кит. яз.)

58. Zhu Jia Lian. Анализ на ЭВМ строительной машины с четырёхзвен-ным рабочим оборудованием/ Zhu Jia Lian. //Construction machinery and equipment, КНР, 1992, №5, С. 6-8. (на кит. яз.)

59. Zhang Guo Sheng. Анализ на ЭВМ погрузчиков в динамическом режиме/ Zhang Guo Sheng, Chen Chao, Ceng Shao Hua. //Construction machinery and equipment, КНР, 1992, №9. С. 23-26. (на кит. яз.)

60. Zhe Wen Nong. Анализ равновесия ковша погрузчика в рабочем режиме/ Zhe Wen Nong. //Construction machinery and equipment, КНР, 1990, №10. С.5-8. (на кит. яз.)

61. Gong Chang Ying. Специфические рабочие параметры и траектория движения ковша одноковшового гидравлического экскаватора с обратной лопатой/ Gong Chang Ying. //Constructon machinery and equipment, КНР, 1992, №11. С. 2-6. (на кит. яз.)

62. Гидравлические одноковшовые экскаваторыЛлап Jin Institute, Tian Jin, 1977.-428 с. (на кит. яз.)71 .Справочник молодого машиниста экскаватора/В.М.Донской, В.П.Корнеев, В.А.Маркин, А.И.Филатов. -М.: Высшая школа, 1988.- 320 с.

63. Живейнов H.H. Строительная механика и металлоконструкции строительных и дорожных машин/ Живейнов H.H. Карасев Г.Н., Цвей И.Ю.// Учебник для вузов. -М.: Машиностроение, 1988. — 280 с.

64. Кобзов Д.Ю. О расчётной схеме нагружения гидроцилиндра/ Кобзов Д.Ю.// Тезисы/Братск, индустр. ин-т, Братск, 1992. С. 26.

65. Крагельский И.В. Узлы трения машин/ Крагельский И.В., Михин Н.М. // Справочник. М.: Машиностроение, 1984.-280 с.

66. Иванченко Ф.К. Конструкция и расчёт подъёмно-транспортных машин.- Киев: Высшая школа, 1988.-424 с.

67. Мачульский И.И. Подъёмно-транспортные и погрузочно-разгрузочные машины на железнодорожном транспорте./ Мачульский И.И., Киреев B.C. -М.: Транспорт, 1988.-319 с.

68. Трение и износ в экстремальных условиях: Справочник/Ю.Н. Дроздов, В.Г.Павлов, В.Н.Пучков. -М.: Машиностроение, 1986.-224 с.

69. Rüssel W. Henke, P.E. Fluid power system and circuits// Hydraulics & Pneumatics, OH, USA, 1983. pp. 52-61. (на англ. яз.)

70. Воскресенский В.А. Расчёт и проектирование опор скольжения (жидкостная смазка)/ Воскресенский В.А., Дьяков В.И.: Справочник. -М.: Машиностроение, 1980.- 224 с.

71. Справочник по сопротивлению материалов/Г.С. Писаренко, А.П. Яковлев, В.В. Матвеев. Киев: «Наукова думка», 1988. - 736 с.

72. Беляев Н.М. Сопротивление материалов./ Беляев Н.М. -М.: главная редакция физико-математической литературы изд-ва «Наука», 1976. 688 с.

73. Дарков A.B. Сопротивление материалов/ Дарков A.B., Шпиро Г.С. — М.: Высшая школа, 1975. 654 с.

74. Кобзов Д.Ю. Анализ вариантов учета возможного начального ис-кревления длинномерных элементов гидроцилиндра./ Кобзов Д.Ю., Войтов В.Г. // Деп. в МАШМИР №47-сд92. Братск, 1992. 17 с.

75. Кобзов Д.Ю. Оценка прогиба гидроцилиндра в результате деформации под давлением его корпуса. / Кобзов Д.Ю., Тарасов В.А., Свиридо И.В. // Деп. в МАШМИР №14-сд94. Братск, 1994. 17 с.

76. Кобзов Д.Ю. Об эксцентричном нагружении гидроцилиндра в опорах. / Кобзов Д.Ю., Тимошенко A.A. // Деп. в МАШМИР №48-сд92, Братск, 1992.-23 с.

77. Кобзов Д.Ю. Влияние несоосности элементов гидроцилиндра на его нагрузочную способность. / Кобзов Д.Ю., Решетников Л.Л. // Деп. в ЦНИИТЭстроймаш №21-сд87, Л., 1987.-25 с.

78. Буше H.A. Трение, износ и усталость в машинах. (Транспортная техника): Учебник для вузов. -М.: Транспорт, 1987.-223 с.

79. Кузьмичёв В.Е. Законы и формулы физики.- Киев: «Наукова думка», 1989.-864 с.

80. Кузьмин A.B., Марон Ф.Л. Справочник по расчётам механизмов ПТМ.- Минск: Высшая школа, 1983.-350 с.

81. Дроздов Ю.Н., Павлов В.Г., Пучков В.Н. Трение и износ в экстремальных условиях: Справочник. -М.: Машиностроение, 1986.-224 с.

82. Вайнсон A.A. Подъёмно-транспортные машины. -М.: Машиностроение, 1989.-536 с.

83. Кобзов Д.Ю. Гидрофицированный привод поворота ковша землеройной машины. Патент № 2059766 Роспатент от 10.05.96

84. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. / Вилькер Я.М., Ковалев Я.Т., Некрасов Б.Б. и др. Под общ. Ред. Некрасова Б.Б. Мн.: Высш. шк., 1985.-382 с.

85. Жмуров В.В. О расчёте экономической эффективности модернизации гидроцилиндров ДСМ. / Кобзов Д.Ю., Кобзов А.Ю., Жмуров В.В. //Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. ИрГУПС. -№3(19), 2008. С. 26-30.

86. Технические характеристики рабочего оборудования одноковшовых строительных экскаваторов

87. Гидроцилиндр Номинальное давление в системе Диаметр поршня Диаметр штока Ход штока Номинальное толкающее усилие Масса гидроцилиндра

88. Размерность МПа м м м кН кг1 2 3 4 5 6 71. ЭО-2621А

89. Стрелы 10 0.120 0.055 1.030 115.29 62

90. Рукояти и ковша 10 0.120 0.055 0.880 115.29 47

91. Поворота навесного оборудования 7.5 0.080 0.055 0.197 38.43 38

92. Отвала 10 0.080 0.055 0.275 50.24 31

93. Опорных башмаков 10 0.120 0.055 0.275 115.29 401. ЭО-3322А

94. Стрелы 16 0.125 0.080 1.000 196.25 105

95. Рукояти 16 0.140 0.080 1.250 246.18 155

96. Ковша 16 0.140 0.080 0.800 246.18 120

97. Грейвера 16 0.140 0.080 0.630 246.18 105

98. Погрузчика 16 0.140 0.080 1.000 246.18 135