автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Интенсификация процесса поворота платформы и повышение производительности одноковшового экскаватора ЭО-4121 применением мембранных устройств ограничения давления

ВВВДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1.Обзор существующих конструкций и исследований механизмов поворота одноковшовых гидравлических экскаваторов.

1.2.Клапанные устройства ограничения давления, применяемые в гидроприводах механизмов поворота одноковшовых гидравлических экскаваторов.

1.3.Обзор существующих конструкций и исследований гидроаппаратов с эластичными запорнорегулирующими элементами.

1.4.Цель и задачи исследования.

2. ОБЪЕКТ И МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

2.1.Анализ процесса поворота и требования к его параметрам. Объект исследования.

2.2.Структура и общая методика исследований.

2.3.Экспериментальные установки, датчики и измерительная аппаратура. Оценка погрешности результатов измерений.

3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЗМА.

ПОВОРОТА С МЕМБРАННЫМ 1РВД0ХРАНИТЕЛЪНЫМ КЛАПАНОМ В

КАЧЕСТВЕ УСТРОЙСТВА ОГРАНИЧЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ.

3.1.Математическая модель мембранного предохранительного клапана непрямого действия.

3.2.Математическая модель механизма поворота одноковшового универсального экскаватора.

333.Исследование математической модели механизма поворота с мембранным устройством ограничения давления.

3.4. Экспериментальные исследования "чистого" поворота.

3.5. Экспериментальные исследования поворота с максимальной нагрузкой в гидроприводе рабочего оборудования.III

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ. •

4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ КЛАПАННЫХ УСТРОЙСТВ ОГРАНИЧЕНИЯ ДАВЛЕНИЯ В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ

4.1. Порядок и условия проведения эксперимента

4.2. Исследование статических характеристик

4.3. Исследование динамических характеристик

4.4. Ресурсные исследования мембранного предохранительного клапана непрямого действия

ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ.

5. РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ.

5.1. Инженерная методика расчета параметров механизма поворота с мембранным устройством ограничения давления

5.2. Расчет технико-экономической эффективности внедрения мембранного устройства ограничения давления.

5.3. Внедрение результатов исследований и направление дальнейших исследований.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Сформулированные по результатам исследований механизма поворота требования к устройству ограничения давления позволили разработать мембранные УОД, обеспечивающие при высоких динамических характеристиках постоянство давления в гидроприводе при изменении расхода рабочей жидкости через УОД в широких пределах, что обеспечивает постоянство движущего и тормозного момента механизма поворота.

2. Применение мембранных УОД в гидроприводах одноковшовых экскаваторов является прогрессивным техническим решением. Однако практическое внедрение мембранных УОД требует выполнения дополнительных экспериментально-конструкторских работ*.

3. Разработана математическая модель МПК непрямого действия и механизма поворота с мембранным УОД, учитывающая переменность структуры гидропривода в процессе поворота и максимальную нагрузку в гидроприводе рабочего оборудования.

4. Теоретические исследования разработанной математической модели механизма поворота с мембранным УОД позволили выявить зависимости выходных параметров механизма поворота и производительности экскаватора от показателей качества процесса функционирования гидропривода механизма поворота.

5. В результате экспериментальных исследований основных характеристик механизма поворота одноковшового экскаватора ЭО-4121 с штатными предохранительными клапанами типа 520 и с мембранными УОД выявлено снижение перерегулирования по давлению 5-8$ п ри сокращении времени поворота на 10-15$.

6. Лабораторные исследования ШЖ непрямого действия подтвердили работоспособность мембранных УОД, их высокие статические и динамические характеристики. Ресурсные испытания МПК на Московском машиностроительном заводе им.М.И.Калинина Министерства строительного, дорожного и коммунильного машиностроения подтвердили удовлетворительную надежность при настроечном давлении 10 МПа - 1,44*10° циклов срабатыраний.

7. На основании результатов выполненных исследований разработана инженерная методика расчета конструктивных параметров МПК непрямого действия и выходных параметров механизма поворота одноковшовых экскаваторов.

8. Мембранное УОД прошло производственные испытания в составе гидропривода экскаватора ЭО-4121 с положительными результатами. Инженерная методика расчета МПК непрямого действия принята к использованию при проектировании перспективных гидроапа-паратов на Вожском заводе узлов и агрегатов.

Волжским заводом узлов и агрегатов изготовлена опытная партия МПК в количестве 5 шт.

9. Предполагаемый экономический эффект от внедрения мембранных УОД составляет 730 руб.

1. Материалы ХХ7Т съезда КПСС.- М.: Изд.политической литературы, 1981.

2. Абрамов Е.И. и др. Элементы гидропривода. Киев.: Техника, 1977.- 320с.

3. Алексеева Т.В. Гидропривод и гидроавтоматика землеройно-транспортных машин. -М.: Машиностроение, 1966.- 146с.

4. A.C. 889906 (СССР) Гидравлическое предохранительно-распределительное устройство. (Кириков Р.П., Власов В.М., Шерман Э.Б., Васильченко В.А., Таран В.Х. и др. опубл. в Б.И.,1981,№46).

5. A.C. 987237 (СССР) Гидрообъемная передача.(Алексеева Т.В., Кириков Р.П., Шерман Э.Б., Таран В.Х. и др. опубл. в Б.И., 1983, Iii).

6. A.C. 931995 (СССР) Делитель потока. (Кириков Р.Д., Шерман Э.Б., Кузик В.Л., Таран В;Х. и др.- опубл^г в Б.й.;, 1982, № 20).8» А.С;' 810997 (СССР) Автоколебательный вибровозбудитель. (Кириков Р.П.,' Таран В.Х. и др.- опубл. в Б.И., 1981, В 9).

7. А;С. 562699 (СССР) Предохранительный клапан. (Нешровский И.А. и др;- опубл. в Б.й., 1977, Л 23).

8. A.C. 663935 (СССР) Предохранительный клапан. (Сыркин В.В. и др.- опубл. в Б.й., 1979, № 19).

9. A.C. 507738 (СССР) Предохранительный клапан. (Немировский И.А. и др.- опубл. в Б.И;, 1976, ß II).

10. A.C. 539156 (СССР) Способ управления распределителем с упругими оболочками. (Кириков Р.П., Шерман З.Б. опубл. в Б.И., 1975, I 13).

11. Барсуков С.й., Гетерман Й.Х. Системы управления гидроагрегатами. в сб;: Системы управления гидроагрегатами.- Омск, 1975.-96с.

12. Башта Т.М., Зайченко И.З. и др. Объемные гидравлические приводы. -М.: Машиностроение, 1969. -628с.

13. Башта Т.Ei., Руднев Б.Б. и др. Гидравлика, гидромашины и гид-приводы. -1/1.: Машиностроение, 1982. 423с.

14. Башта Т.М., Расчет и конструкции самолетных гидравлических устройств. -М.: Оборонгиз, 1961. 475с.

15. Беленков Ю.А., Нейман В.Г. и др. Надежность объемных гидроприводов и их элементов. М.: Машиностроение, 1977,- 166с.

16. Беренгард Ю.Г., Гайцгори М.М., Кабаков М.Г. К оценке диними-ческих характеристик предохранительных клапанов прямого и непрямого действия. В сб.: Пневматика и гидравлика. Приводы и системы управления. Вып. 8 (Под общ.ред. Е.В.Герц.

17. М.: Машиностроение, 1981.- 58с.).

18. Беренгард Ю.Г., Гайцгори М.М. Синтез уравнений произвольных систем гидропривода на ЭВМ. М.: Труды ВНИИСДМ, 1977.

19. Бутько B.C. Исследование гидравлических клапанов прямого действия. Автореф. Дис. . канд.техн.наук.- Киев, 1970.

20. Беркман И.Л., Буланов A.A. и др. Одноковшовые экскаваторы и самоходные краны с гидравлическим приводом. М.: Машиностроение, 1971.- 304с.

21. Беркман И.Л., Ребеко Л.В., Смоляницкий Э.А. Методика предварительного определения оптимальных значений основных параметров механизма поворота платформы экскаватора с гидравлическим приводом. Строительные и дорожные машины, 1975, № 3.- 29-30с.

22. Беркман И.Л., Ребеко Л.В., Смоляницкий Э.А. Пути сокращения поворота платформы экскаватора. Строительные и дорожные машины, 1975, № 8. - 23с.

23. Бессекерский В.А., Попов Е.П, Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1966. - 992с.

24. Бидерман В.П. Теория механических колебаний. М.: Высшая школа, 1980.- 408с.

25. Блекборн Д., Рихтоф Г. и др. Гидравлические и пневматические силовые системы управления. М.: Иностранная литература, 1962.- 614с.

26. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин.- М.: Машиностроение, 1983.- 301с.

27. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработки опытных данных.- М.: Колос, 1967. 159с.

28. Волков Д.П. Динамические нагрузки в универсальных экскаваторах-кранах. М. : Машиностроение, 1965.

29. Волков Д.П., Николаев С.П. Надежность строительных машин и оборудования,- М.: Высшая школа, 1979.- 400с.

30. Владимиров В.А. Влияние некоторых факторов на сопротивление камеры металлонавивочного руйава высокого давления гидравлическому пробою,- Каучук и резина, 1975, Л II, 42-45с.

31. Гаврилов Н.И. и др. Гидравлический экскаватор Э0-4121. М.: Машиностроение, 1980,- 232с.

32. Гамынин Н.С. Гидравлический привод систем управления. М.: Машиностроение, 1972. - 560с.

33. Гамынин Н.С. Основы следящего гидравлического привода,- М.: Оборонгиз, 1962, 292с.

34. Гийон М. Исследование и расчет гидравлических систем,- М.: Машиностроение, 1964.- 388с.

35. Гидравлическое оборудование для гидроприводов строительных, дорожных и коммунальных машин. Катало-справочник (Под общ. ред. Н.К.Гречина. М.: ВДИИТЭстроймаш, 1978.- 470с.

36. Гидроприводы сельскохозяйственных машин. (Под ред. Немиров-ского И.А. К.: Техника, 1979.- 139с.)

37. Гидрофицироваванная крепь очистных выработок (Под ред. Хо-рина В.Н.- М.: Недра, 1973.- 302с.)

38. Гроссшмидт Г.Т. Исследование работы напорных клапанов в станочном гидроприводе с дроссельным регулированием,- Автореф. Дис. . канд.техн.наук.- Киев, 1959. 22с.

39. Гурбан В.Ю. Исследование динамических характеристик клапанов гидравлических систем частотным методом. Автореф. дис. . канд.техн.наук. - Киев, 1970.- 20с.

40. Денисов В.Г. Человек и машина в системе управления.- М.: Знание, 1973.- 64с.

41. Домбровский Н.Г., Жуков П.А. и др. Экскаваторы.- М.: Мапш-гиз, 1949.- 633с.

42. З.Домбровский Н.Г. Повышение производительности одноковшовых экскаваторов.- М.: Стратиздат, 1951.- 320с.

43. Домбровский Н.Г., Панкратов С.А. Землеройные машины.- М.: Гостройиздат, 1961.- 651с.

44. Ермаков В.В. Гидравлический привод металлорежущих станков.-М.: Машгиз, 1963.- 324с.

45. Зайченко И.З. Автоколебания в гидропередачах металлорежущих станков.- М.: Машиностроение, 1958.- 220с.

46. Инструкция по определению экономической эффективности новых строительных, дорожных, мелиоративных машин, противопожарного оборудования, лифтов, изобретений и рационализаторских предложений.- М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1978.- 253с.

47. Инженерные расчеты на ЭВМ. (Под ред. Троицкого В.А. Л.: Машиностроение, 1979.- 287с.)

48. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.: Машиностроение, 1975.- 559с.

49. Капустина В.В. и др. Влияние скорости нарастания давления на долговечность рукавов гидросистем.- Сб. "Каучук и резина", № 3, М.: Изд. ЦНИИТЭнефтехим, 1874.- 17с.

50. Карагодин В.М. Теоретические основы механики тела переменной массы,- М.: Оборонгиз, 1963.- 178с.

51. Кахова Н.Г. Исследование гидросистемы экскаватора 1У размерной группы с предохранительными гидроклапанами различных типов.- Научн.тр. (ВНИИСДМ, 1981, вып.92. Совершенствование приводов строительных и дорожных машин.- 3-8с.)

52. Кахова Н.Г. Экспериментальные исследования гидропривода механизма поворота одноковшового экскаватора 1У размерной группы,- В сб.: Гидропривод в системах управления строительных, тяговых и дорожных машин. Омск, 1981.- 56-64с.

53. Кириков Р.П. Исследование и разработка гидрораспределителейс упругими оболочками для гидроприводов дорожных и строительных машин.- Автореф.дис. . канд.техн.наук.- Омск,1277.-16с.

54. Кириков Р.П., Шерман Э.Б. К исследованию гидравлических распределителей с упругими оболочками.- В сб.: Гидропривод и системы управления землеройно-транспортных машин.- Омск, 1976.- 24-29С.

55. Кириков Р.П., Щербаков B.C. Исследование математической модели упругой оболочки, используемой в качестве ЗРЭ гидроагрегатов.- В сб.: Гидропривод и системы управления строительных, тяговых и дорожных машин.- Новосибирск, 1978.- 55-61с.

56. Кириков Р.П., Щербаков B.C. и др. Математическая модель упругой оболочки гидравлических элементов.- В сб.: Гидропривод и системы управления (строительных, тяговых и дорожных машин). Новосибирск, 1977.

57. Комаров A.A. Надежность гидравлических устройств самолетов.-ГЛ.: Машиностроение, 1976.- 236с.

58. Кондаков Л.А., Никитин Г.А. и др. Машиностроительный гидропривод.- М.: Машиностроение, 1978.63. Кондратьева Т.Ф'. Предохранительные клапаны.- Д.: Машиностроение, 1976.- 232с.

59. Коробочкин Б.Л. Динамика гидравлических систем станков.-М.: Машиностроение, 1976.- 240с.

60. Коробочкин Б.Л. Некоторые воросы динамики гидравлических приводов станков.- М.: Наука, 1958.- 215-223с.

61. Космодемьянский A.A. Курс теоретической механики.- М.: Просвещение, 1966.- 395с.

62. Крассов И.М. Гидравлические элементы систем автоматического регулирования.- М.: Машгиз, 1963.- 163с.

63. Королев В.И. Упруго-пластические деформации оболочек.- М.: Машиностроение, 1971.- 303с.

64. Крагельский И.В. Трение и износ.- М.: Машиностроение, 1968.- 480с.

65. Кугель Р.В. Ускоренные ресурсные испытания в машиностроении.- М.: Знание, 1968.- 87с.

66. Лавендел Э.Э. Расчет резино-технических изделий.- М.: Машиностроение, 1978.- 232с.

67. Леневич В.П., Горошко В.Ф. Расчет и моделирование гидроприводов станков с применением ЭВМ.- Минск.: Вышейшая Школа, 1981,- 154с.

68. Лещенко В.А. Гидравлические следящие приводы станков с программным управлением.- М.: Машиностроение, 1975,- 288с.

69. Лозовский В.Н. Надежность гидравлических агрегатов.- М.: Машиностроение, 1974.- 319с.

70. Мак-Кракен Д., Дорн Ч. Численные методы и программирование на Фортране.- М.: Мир, 1977.- 584с.

71. Матвеев А.М. и др. Расчет и испытания гидравлических систем летательных аппаратов.- М.: Машиностроение, 1974.- 179с.

72. Малиновский ЕЛО., Зарецкий Л.Б. и др. Расчет и проектирование строительных и дорожных машин на ЭВМ. (Под ред. Малиновского Е.Ю.- М.: Машиностроение, 1980.- 216с.)

73. Мещерский И.В. Работы по механике тел переменной массы.-М.: ГИИТЛ, 1952.- 28ÜCV

74. Нейман В.Г. Гидроприводы авиационных систем управления.-М.: Машиностроение, 1973.- 200с.

75. Немировский И.А. Графо-аналитический метод расчета гидроприводов.- М.: Машиностроение , 1968.- 144с.

76. Немировский И.А. и др. Повышение производительности крупных станков.- М., Машиностроение, 1965.- 202с.

77. Отчет по НИР, Л гос.регистр. 79057I7I. Разработка и исследование ряда типоразмеров предохранительных клапанов с упругой оболочкой для номенклатуры СДМ.- Омск, СибАДИ, 1983.- 108с.

78. Основы автоматического регулирования. (Под ред. Солодов-никова В.В.- М.: Машгиз, 1959.- 723с.)

79. Петере Е.Р. Основы теории одноковшовых экскаваторов.- М.: Машгиз, 1955.- 260с.

80. Погорелов В.И. Некоторые вопросы теории клапана.- В тр. (ЛПИ им.М.И.Калинина, i960, вып. МО)

81. Подгорный Ю.П. Гидравлические приводы средств наземного обслуживания самолетов.- М.: Транспорт, i960.- 189с.

82. Полозов A.B. О форме дросселирующей щели клапана.- В сб.: Вопросы надежности гидравлических систем.- М.: 1964, № 3.

83. Пономаренко 10.Ф. Расчет и конструирование гидроприводов механизированных крепей.- М.: Машиностроение, 1981.- 327с.

84. Попов Д.Н. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем. М.: Машиностроение, 1978.- 424с.

85. Прокофьев В.Н. Динамика гидропривода.- М.: Машиностроение, 1972.- 287с.

86. Проников A.C. Основы надежности и долговечности машины.-М.: Издательство стандартов, 1969.- 160с.

87. Ракуленко Г.А., Таран В.Х. и др. Некоторые результаты исследования прочностных характеристик мембран, используемых в гидроаппаратах в качестве ЗРЭ.- В сб.: Гидропривод и системы управления строительных, тяговых и дорожных машин.-Омск, 1979.- I55-I6IC.

88. Ребеко Л.В. Исследование и совершенствование систем привода гидравлических экскаваторов с ковшом ёмкостью 0,4-1,0 м3. Автореф. дис. . канд.техн.наук.- М.: 1970.- 22с.

89. Рождественский С.Н. Гидравлические предохранительные клапаны.- Автореф. Дис. . канд.техн.наук.- М.: 1952.

90. Рябцев A.A. Исследование статических характеристик конусных клапанов прямого действия.- Автореф.Дис. . канд.техн.наук. Киев, 1970.

91. Рустанович A.B. К выбору насосной установки для гидропривода механизма пово рота одноковшового экскаватора.- В сб.: Строительные и дорожные машины. Экскаваторы и стреловые краны. Вып. 2.- М.: 1968.- 8-12с.

92. Рустанович A.B., Ландсман А.Я. Выбор и анализ факторов, определяющих экономическую целесообразность системы гидроприводов полноповоротных экскаваторов.- М.: Труды МАДИ, 1978, вып. 160.- II4-II9C.

93. Рустанович A.B. Механизмы поворота отечественных и зарубежных г.э.— М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1972.

94. Рустанович A.B. Определение энергоёмкости поворота строительных одноковшовых экскаваторов.- в тр. (ВНИИСДМ, вып. ХХХУ-ХХХУ1, 1964.)

95. Рустанович A.B., Перлов A.C. Исследование механизма поворота гидравлического экскаватора.- В сб.: Строительные и дорожные машины. Экскаваторы и стреловые краны. М.: 1968, № I.

96. Рустанович A.B. Выбор номинальной угловой скорости' поворотной платформы гидравлических экскаваторов с помощью метода эталлоных параметров.- в тр. (ВНИИСДИ, Вып. 54, 1972).

97. Рустанович A.B. Гидравлические приводы экскаваторов и критерии их сравнения.- Строительные и дорожные машины, № 2,3 1980.

98. Рыбалов С.Л. 0 характере износа и разрушения резин при трении по металлической поверхности в условиях высоких температур.- В тр. (АН СССР. Вопросы трения и проблемы смазки.- М.: Наука, 1968).

99. Стрелков С.П. Механика.- М.: Наука, 1965.- 526с.

100. Ситников Б.Т. и др. Математическое исследование динамики срабатывания предохранительных клапанов прямого действия. В сб.: Технология и автоматизация производственных процессов в машиностроении. Вып.6, Пенза, 1977.

101. Ситников Б.Т. и др. Расчет динамических характеристик предохранительных клапанов непрямого действия систем промышленного гидропривода.-В сб.: Пневматика и гидравлика. Приводы и системы управления. Вып. 8 (Под ред. Герц Е.В. М.: Машиностроение, 1981).

102. Ситников Б.Т., Матвеев И.Б. Расчет и исследование предохранительных и перелевных клапанов.- М.: Машиностроение, 1972.- 127с.

103. Смоляницкий Э.А., Ребеко Л.В. и др. Режим разгона поворотной платформы одноковшового гидравлического экскаватора.

104. В тр. (ВНИИСДМ. Вып. 15, М., 1969).

105. СыркинВ.В., Петров В.Б. Оприменении эластичных элементовв гидравлических регуляторах.- В сб.: Гидропривод и гидропневмоавтоматика. Вып. 14, 1978.- 86-88с.

106. Кириков Р.П., Таран В.Х. Методика и результаты экспериментального исследования статических характеристик модуля мембранных гидроаппаратов с упругими оболочками в качестве ЗРЭ. 1981,- Рук.деп. в ВДИИТЭстроймаш, № 212.

107. Тарко Л.М. Волновые процессы в трубопроводах механизмов.-М.: Машгиз, 1963,- 184с.

108. Тарко Л.М. Переходные процессы в гидравлических механизмах. М.: Машиностроение, 1973.- 168с.

109. Тензометрические приборы для исследования строительных конструкций. ( Под ред. Баранова Д.С.- М.: ЦНИИСК, 1971. 166с.)

110. Теумин И.И. Экспериментальный анализ переходных процессов в линейных электрических цепях.- Советское радио.- М.: 1956.

111. Филин А.П. Элементы теории оболочек.- Л.: Стройиздат, 1975.- 256с.

112. Хаймович Е.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика станков. М.: Машгиз, 1959.- 556с.

113. Хандрос А.Х., Молчановский Е.Г. Динамика и моделирование гидропривода станков.- М.: Машиностроение, 1969.- 154с.

114. Хохлов A.B. Электрогидравлический следящий привод.- М.: Наука, 1964.- 430с.

115. Цзе Ф.С., Морзе И.Е., Хинкл Р.И. Механические колебания.-М.: Машиностроение, 1966.- 508с.

116. Цуханова Е.А. Динамический синтез дроссельных управляющих устройств гидроприводов,- М.: Наука, 1978.- 254с.

117. Шенк X. Теория инженерного эксперимента.- М.: Мир, 1972.-381с.

118. Шамло Я. Обобщенный метод исследования систем кусочно-линейными характеристиками.- Автоматика и телемеханика, 1966, № 7,-Юс.

119. Шигаев Б.М. Математическая обработка наблюдений.- М.: Наука, 1965.- 80с.

120. Яблонский A.A., Норейко С,С. Курс теории колебаний.-М.: Высшая школа, 1975.- 248с.

121. Hay ward А.Т. Now to avoid airation Inhydt-auCiK circuity.-Hydrau&c and Pneumat ics, 1963, V. 16,

122. Schwer W. O Constríéutioa toihe Ctnaôjàià о/ the Characteristics о/ íhz ¡-lycfmu&cs va¿Wi. -- H y etr au frei omet PneumaticÁ^ о/ ~Üie I/.19?^ л/И, р. 53$3.

123. Zimmerman W. 2>as /lúa fegen der Dr-ehwut-kefür HydrQuödtßQqqer. -Dzotàche He.êe und Fördertzebnikt 1969, fl/2-3.