автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.02, диссертация на тему:Научные основы повышения надёжности и обеспечения работоспособности гидроцилиндров повышенного типоразмера дорожных и строительных машин

На правах рукописи

Кобзов Дмитрий Юрьевич

НАУЧНЫЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ НАДЁЖНОСТИ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ГИДРОЦИЛИНДРОВ ПОВЫШЕННОГО ТИПОРАЗМЕРА ДОРОЖНЫХ И СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН

Специальность 05.02.02 - Машиноведение, системы приводов и детали машин

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени доктора технических наук

1 5 мдр 2012

Братск 2012

005013741

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Братский государственный университет».

Научный консультант: Заслуженный изобретатель РФ,

доктор технических наук, профессор Ереско Сергей Павлович

Официальные оппоненты: Заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор Елисеев Сергей Викторович

доктор технических наук, профессор Меновщиков Владимир Александрович

доктор технических наук, доцент Репин Сергей Васильевич

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Сибирский государственный технологический университет» (г. Красноярск).

Защита состоится 30 марта 2012 года в 9.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.018.02 в ФГБОУ ВПО «Братский государственный университет», ауд. 2128а.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Братский государственный университет».

Отзывы на автореферат в двух экземплярах и заверенные печатью учреждения просим направлять по адресу:

665709, г. Братск-9, ул. Макаренко 40, ФГБОУ ВПО «БрГУ», диссертацион-- ньшсовегД 212.018.02, учёному секретарю.

E-mail: efremov@brstu.ru Тел: (3953)-32-53-63 Факс: (3953)-32-54-02

Автореферат разослан 29 февраля 2012 г.

Учёный секретарь диссертационного совета, ^ //

кандидат технических наук, доцент ' ь

И.М. Ефремов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Экономическое развитие Российской Федерации и выход на мировые рынки промышленной продукции во многом определяют процессы, связанные с созданием высокоэффективных машин и оборудования. Из существующих ныне тенденций развития отечественного и зарубежного дорожного и строительного машиностроения особо можно выделить рост единичных мощностей машин и их полную либо частичную гидрофикацию наряду с повышением качества и надёжности.

Применительно к гидроцилиндрам привода рабочего оборудования машин увеличение их единичных мощностей неразрывно связано с повышением уровня давления рабочей жидкости гидросистем, увеличением скорости перемещения штока и его хода, а следовательно, размеров гидроцилиндров, и, зачастую, интенсивности использования во времени. Негативным проявлением этого является резкое увеличение эксплуатационных нагрузок, ухудшение условий и режима функционирования и неизбежное снижение их надёжности. Не исключена вероятность создания заранее неработоспособного гидроцилиндра. Учитывая, что все физические величины объективны и имеют пределы, а борьба с их конструкционным, технологическим или эксплуатационным накоплением известными методами чрезвычайно сложна, а подчас неэффективна или экономически неоправданна, то вообще оказывается под вопросом целесообразность и сама возможность создания гидроцилиндров повышенного типоразмера.

Создавшееся положение понятно с позиции взаимосвязи количественных и качественных изменений, в соответствии с которой накопление незаметных, постепенных количественных изменений в определённый для каждого конкретного процесса момент приводит к существенным, коренным, качественным изменениям, к скачкообразному переходу от старого качества к новому. Стихийное, непредсказуемое накопление количественных изменений факторов, определяющих надёжность и работоспособность гидроцилиндра, обусловленное субъективным, нерегулируемым увеличением его основных параметров, достигнув ныне своих пределов, вызвало «надлом» старого качества и потребовано рождения нового со свойственными ему закономерностями и мерой, в которой уже заложена иная количественная определённость. Возникла необходимость осуществления на данном этапе скачка в создании перспективного гидроцилиндра повышенного типоразмера. Под субъективным, нерегулируемым увеличением основных параметров гидроцилиндра подразумевается характерное проявление такого доминирующего ныне при его создании принципа подобия конструкции, во главу угла которого поставлена лишь необходимость в разработке такового или повышения его типоразмера. Возможность же реализации этой необходимости в любой момент эволюции типоразмера гидроцилиндра без ущерба для параметров его работоспособности и показателей надёжности полагается не вызывающей сомнения.

Научные основы такого подхода, в идеале отражающие его достаточность, а на практике призванные обеспечить работоспособность перспективного гидроцилиндра с требуемым уровнем надёжности, не столь убедительны и обладают целым рядом недостатков.

В силу вышесказанного, данная диссертационная работа посвящена созданию научных основ повышения надёжности и обеспечения работоспособности сущест-

вующих и перспективных гидроцилиндров повышенного типоразмера для рабочего оборудования гидрофицированных дорожных и строительных машин (ДСМ).

Объектом исследования являются гидроцилиндры повышенного типоразмера гидрофицированных ДСМ.

Предмет исследования: условия эксплуатации, рабочий процесс, режим работы и параметры нагружения гидроцилиндров повышенного типоразмера, их несущая и герметизирующая способности, надёжность и работоспособность.

Цель работы: создание научных основ повышения надёжности и обеспечения работоспособности гидроцилиндров повышенного типоразмера ДСМ с учётом характеристик, определяющих условия эксплуатации, рабочий процесс, режим работы и параметры нагружения гидроцилиндров, их несущую и герметизирующую способности.

Реализация поставленной цели предполагает поэтапное решение следующего круга задач:

1. Анализ и формализация описания условий эксплуатации, рабочего процесса, режима работы и параметров нагружения гидроцилиндров ДСМ.

2. Разработку математической модели несущей способности гидроцилиндра повышенного типоразмера.

3. Разработку математической модели герметизирующей способности уплот-нительных узлов гидроцилиндра повышенного типоразмера.

4. Вывод и обоснование комплексного критерия надёжности и работоспособности гидроцилиндра повышенного типоразмера

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

1. ФункциЪнальный анализ основных параметров гидроцилиндра, нагрузочного режима и условий его эксплуатации.

2. Математическая модель несущей способности гидроцилиндра повышенного типоразмера, учитывающая текущие и предельные прочностные характеристики материалов штока, гильзы (корпуса), поршня и направляющей втулки.

3. Математическая модель герметизирующей способности уплотнительных узлов гидроцнлиндра повышенного типоразмера, учитывающая радиальное и/или угловое смещения элементов уплотняемых сопряжений.

4. Критерий надёжности гидроцилиндра, учитывающий реакции, возникающие в его подвижных герметизируемых сопряжениях и триботехнические характеристики, включающие интенсивность изнашивания и температуру.

5. Комплексный критерий надёжности и работоспособности гидроцилиндра повышенного типоразмера, связывающего критерии надёжности и работоспособности гидроцилиндра по несущей и герметизирующей способностям.

6. Методика оценки целесообразности создания перспективного гидроцилиндра повышенного типоразмера или модернизации существующего.

7. Методика оценки экономической целесообразности конкретного варианта модернизации конструкции гидроцилиндра повышенного типоразмера.

Научная новизна заключается в разработке научных основ оценки и прогнозирования изменения технического состояния гидроцилиндра повышенного типоразмера ДСМ с учётом характеристик, определяющих условия эксплуатации, рабочий процесс, режим работы и параметры нагружения гидроцилиндра, а также

его надёжность и работоспособность по несущей и герметизирующей способностям.

Обоснованность и достоверность научных положений, рекомендаций и выводов подтверждается теоретическими и экспериментальными исследованиями, опирающимися на применение основных положений механики, теории механизмов и машин, общей теории надёжности и технической диагностики, гидравлики, теоретической и прикладной механики, сопротивления материалов, а также удовлетворительной сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований, проведённых с использованием оригинальных моделей и технологий с обработкой результатов исследований методами математической статистики при использовании стандартных программ Microsoft Excel, MathCAD v. 11, STATISTICA 6, а также применением полученных результатов на практике.

Практическая ценность работы и ее реализация:

1. Разработана программа для оценки конструктивно-технологических и эксплуатационных параметров существующих и перспективных гидроцилиндров с учётом предложенных в работе критериев.

2. Предложены запатентованные технологии безразборного измерения зазоров в подвижных герметизируемых сопряжениях гидроцилиндра, в том числе при наличии эксплуатационного искривления его длинномерных элементов, а также запатентованные технологии испытания гидроцилиндра с использованием традиционных и нетрадиционных рабочих сред.

3. Спроектированы и запатентованы новые конструкции гидроцилиндров повышенной надежности;

4. Основные результаты работы внедрены в ЗАО «НИИСтройдормаш» (г. Красноярск), в Научно-технический центр «Гидротранс» (г. Санкт-Петербург), в Научно-исследовательское и производственное объединении электронной техники и машиноведения (г. Улан-Батор, Монголия), в государственную строительную компанию «Сонстолен-Бармат» (г.Улан-Батор, Монголия), а также используются в образовательном процессе в Братском государственном университете и Монгольском университете науки и технологии (г.Улан-Батор, Монголия), о чём свидетельствуют имеющиеся акты внедрения..

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены: на Konferencja naukowo-techniczna na temet «Nowe technologie w budovvie maszyn i re-generaeji» Wyzsza szkola inzynierska im. Kazimierza Puiaskiego (Radom, Polska, 1989), на 2nd International Machinery Monitoring & Diagnotics Conference & Exhibit (Los Angeles, CA, USA, 1990), на International conference on Advanced technology and Equipment of Materials Handing ATEMH'94 (Shanghai, P.R.China, 1994), на 2nd International Conference on Material Handling & 15lh International Conference on Automation in Warehousing ICMH/ICAW'97 (Beijing, P'.R.China, 1997), на 3rd International Conference on Material Handling & International Conference on Freight Pipeline (Shanghai, P.R.China, 1999), на XII-XXII Научно-технических конференциях БрИИ-БрГТУ (Братск, 1991-2001), на Международной научно-практической конференции «Математическое моделирование в образовании, науке и производстве» Приднестровского ГУ (Тирасполь, 2001), на Межрегиональных научно-технических конференциях БрГТУ-БрГУ «Естественные и инженерные науки -развитию регионов» (Братск, 2002-2005), на Всероссийской научно-технической

конференции СибАДИ «Роль механики в создании эффективных материалов, конструкций и машин XXI века» (Омск, 2006), на I международной научно-практической конференции МУНТ «Нынешнее состояние, проблемы и перспективы развития металлургии, машиностроения» (Улан-Батор, Монголия, 2006), Международной выставке-ярмарке «Идеи, изобретения, инновации», «IENA-2007» (Нюрнберг, ФРГ, 2007), на IX Окружной конференции молодых учёных СурГУ ХМАО «Наука и инновации XXI века» (Сургут, 2009), на International conference: Mechanics Development Issues. (Ulaanbaatar, Mongolia, 2009), на Международных конференциях «Проблемы механики современных машин» ВСГТУ (Улан-Удэ, 2000, 2009), на Всероссийских научно-технических конференциях БрГУ «Естественные и инженерные науки - развитию регионов Сибири» (Братск, 2008-2010), на Межрегиональных научно-технических конференциях БрГТУ-БрГУ с международным участием «Механики XXI веку» (Братск, 2002-2011), на Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы науки» (Тамбов, 2011), на Международных научно-технических конференциях Белорусско-Российского университета «Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии» (Республика Беларусь, Могилёв, 2006,2011).

Публикации. По теме диссертации в РФ и за рубежом опубликовано 254 научные работы, в том числе монографий - 6, в изданиях из перечня ВАК - 23, депонированных отчётов и разделов в депонированных отчётах по НИР - 43, авторских свидетельств СССР - 8, патентов РФ - 15.

Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, основных выводов и результатов исследования, списка использованной литературы из 451 наименования. Объём работы составляет 371 страницу, 107 рисунков, 5 таблиц и 196 страниц приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении показана актуальность и раскрыта суть рассматриваемой проблемы, приведены общие положения и сформулирована цель исследований.

В первой главе на основе достижений отечественных и зарубежных учёных Абрамова Е.И., Алексеевой Т.В., Башты Т.М., Бедрина С.Ф., Биргера И.А., Буренина В.В., Васильченко В.А., Вильнера Я.М., Голубева А.И., Ереско С.П., Лозовского В.Н., Каверзина C.B., Ковалёва Я.Т., Колесниченко К.А., Комарова A.A., Кондакова Л.А., Макарова P.A., Марутова В.А., Маслова В.Т., Наземцева A.C., Неймана В.Г., Никитина Г.А., Осипова П.Е., Павловского С.А., Прокофьева В.Н., Рыбальченко А.Л., Свешникова В.К., Сырицына Т.А., Харазова A.M., Goldoftas T., Hunt R.E., Sullivan J.A. и многих других, внёсших вклад в развитие гидравлического привода и повышении его надёжности, проведён анализ конструкции гидро-фицированного рабочего оборудования современных ДСМ, рассмотрены варианты конструктивно-технологического исполнения и параметры применяемых на них гидроцилиндров, представлена статистика отказов и исследованы основные повреждения элементов гидроцилиндров ДСМ, предложены модель структурно- и причинно-следственных связей гидроцилиндра, граф причинно-следственных связей эволюции параметров гидроцилиндров в свете известной тенденции их развития, а также схема формирования показателей надёжности гидроцилиндра, проведён анализ существующих научных основ повышения его надёжности и обеспече-

ния работоспособности, применительно к гидроцилиндру, рассмотрены некоторые закономерности диалектического описания эволюции действительных и перспективных технических объектов, окончательно сформулирована цель и определены задачи исследования.

Выше перечисленное позволило заключить:

- из 239 установленных схем привода исполнительных органов реальных гид-рофицированных технических объектов, содержащих более 500 гидроцилиндров и работающих в поле тяготения, большинство либо уже применяются, либо могут быть использованы в качестве привода рабочего оборудования современных ДСМ; при этом 39,7% из них содержат один гидроцилиндр, 27,6% - два, 18,4% - три, 11,7% - четыре и 2,6% - пять, то есть, более 60% схем являются многозвенными, в большинстве которых функционирование как минимум одного гидроцилиндра прямо или косвенно влияет на рабочий процесс, режим работы и параметры на-гружения остальных; в них всего 9,2% гидроцилиндров в процессе работы привода не изменяют своего пространственного расположения, из них 7% приходится на долю схем с одним гидроцилиндром, а оставшиеся 2,2% - с двумя; в большинстве из схем при функционировании гидроцилиндра в опорах его корпуса (85,6%) и штока (88,6%) наблюдается силовой поворот либо силовое вращение опорных элементов; в 75,4% случаев гидроцилиндр с другими элементами привода образует треугольник, а в 22,2% - многоугольник; наконец, наибольшее распространение из всего многообразия типов гидроцилиндров имеют гидроцилиндры одно- и двустороннего действия с односторонним штоком, доля которых составляет 85%, одностороннего действия с односторонним штоком - 1%, двустороннего действия с двусторонним штоком - 0,5%, плунжерных - 10%, телескопических - 1% и мо-ментных гидроцилиндров - 2,5%;

- в качестве предмета дальнейших исследований работоспособности и надёжности гидроцилиндров ДСМ целесообразно принять гидроцилиндр двустороннего действия с односторонним штоком, как самый распространённый; рассматривать конкретный гидроцилиндр следует в совокупности с другими элементами привода; исследуя отдельно каждый гидроцилиндр многозвенного рабочего оборудования ДСМ, необходимо учитывать влияние на его рабочий процесс, режим работы и параметры нагружения остальных; следует принимать во внимание изменение его пространственного расположения, что позволяет описать статическое и динамическое нагружение гидроцилиндра; необходимо учитывать возникновение в опорах гидроцилиндра крутящего момента, вызванного силовым поворотом или вращением элементов сопряжений;

- основными документами, регламентирующими параметры гидроцилиндра, в разные периоды времени были ГОСТ 6540-68, СТ СЭВ 3936-82, а также ISO 2944, 3320, 3322 и 4393, в соответствии с которыми предполагалась возможность создания гидроцилиндров по основному и дополнительному рядам с номинальным давлением />={0,63...63) МПа, с ходом поршня (штока) z=(4... 10000) мм, с диаметрами поршня ¿>/=(4...900) мм и штока Д>=(4... 900) мм, с соотношением площадей давления <р=(1,06...5,26); применительно к гидроцилиндрам ДСМ эти параметры лежат в диапазонах: р=(2,5...40) МПа; z=(50...2000) мм; Д>=(32...250) мм; <р=(1,33 и 1,6); скорость перемещения штока не оговаривается, но находится в

Iу/1X00 т

Рис. 1. Массив параметров гидроцилиндра по стандартам и область параметров гидроцилиндров ДСМ.

мого положительного эффекта в итоге;

диапазоне сЬ/ск=(0,1..Л$) м/с, а, применительно к ДСМ не превышает 0,5 м/с (Рис. 1,2);

- количественный анализ парка одноковшовых гидрофицированных машин свидетельствует о росте их размерных групп и увеличении номинального давления рабочей жидкости в гидросистеме, приводящему к росту действующих на гидроцилиндр нагрузок (Рис. 3);

- основным недостатком названых стандартов является отсутствие каких-либо рекомендаций для выбора комплекса основных конструктивных параметров гидроцилиндра из всего массива представленной в нём информации при создании конкретного гидроцилиндра, что не гарантирует достижение ожидае-

Рис. 2. Распределение выпускаемых гидроцилиндров по основным параметрам.

- анализ эксплуатационной надёжности гидроцилиндров ДСМ выявил их низкую надёжность

(60...80% отказов от общего их числа по гидроагрегатам) из-за следующих повреждений: у штока: износ поверхностей штока, образование на ней очагов коррозии, рисок, царапин, задиров и вмятин, искривление штока, срыв резьбы; у корпуса (гильзы): появление эллипс-ности и конусности, образование на уплотняемой поверхности рисок, царапин и задиров, трещины и разрыв корпуса; у направляющих втулок и поршней: неравномерный по периметру и ширине износ трущихся поверхностей, образование на них царапин и задиров; у уплотнителей всех назначений: старение материала, неравномерный по периметру и

ширине уплотнителя износ герметизирующих поверхностей, появление на них рисок и царапин, разрыв уплотнителя; у подшипников проушин: износ поверхностей скольжения, частичное или полное разрушение составляющих; у головки (гайки гильзы) - срыв резьбы; у проушины штока - срыв ргзьбы, обрыв проушин, что в комплексе свидетельствует о том, что работоспособность гидроцилиндра следует рассматривать как совокупность несущей способности длинномерных элементов и герметизирующей способности уплотнительных узлов;

- ухудшающиеся с ростом типоразмера гидроцилиндра условия его функционирования в силу их неразрывной взаимосвязи с режимом работы и параметрами нагружения гидроцилиндра вызывают в процессе эксплуатации их совместную прогрессирующую деградацию, которая может достигать катастрофических масштабов в условиях роста интенсивности использования: гидроцилиндра;

- существующие методы повышения надёжности и обеспечения работоспособности гидроцилиндра количественно весьма ограничены, а качественно явно не полны и не совершенны, так как их базу составляет субъективный выбор из основного и дополнительного рядов предпочтительности названных стандартов стохастической комбинации основных конструктивных параметров гидроцилиндра: £>/, £>г, р и г без учёта ряда характеристик, определяющих условия эксплуатации, рабочий процесс, режим работы и параметры нагружения гидроцилиндра, его несущую и герметизирующую способности, а также надёжность и работоспособность гидроцилиндра в целом. В связи с этим известные методы представляются более необходимыми, но недостаточными, так как даже при устранении всех имеющихся недостатков можно обеспечить работоспособность гидроцилиндра с требуемым уровнем надёжности лишь в пределах старого качества, уравновесив факторы, достигшие ныне своих пределов, с теми, которые ещё не полностью реализованы, и, тем самым, целиком исчерпать старую количественно-качественную определённость, свойственную существующим гидроцилиндрам.

- при разнообразии технических объектов, их рабочих процессов, режимов работы и условий эксплуатации формирование параметров работоспособности и

5 "

■С

м

29

Рис. 3. Распределение выпускаемых моделей гидравлических экскаваторов и номинального давления в их гидросистемах по размерным группам.

показателей надёжности на любом этапе их эволюции в направлении некоторой генеральной тенденции развития обязательно подчиняется объективным законам, пренебрежение коими на начальных стадиях создания конкретного объекта не гарантирует достижения ожидаемого положительного эффекта в итоге.

Достижение поставленной в диссертационной работе цели основано на следующих положениях, описывающих изменение технического состояния объекта:

- функционирование любого технического объекта неизбежно сопровождается изменением его структурных, функциональных, технико-экономических параметров и параметров сопутствующих процессов, определённым образом взаимосвязанных между собой;

- весь спектр этих непрерывных микрособытий целесообразно представлять моделью структурно- и причинно-следственных связей объекта;

- необратимые изменения всех вышеперечисленных параметров вызывают такое же необратимое негативное изменение технического состояния объекта, неизбежно сопровождающееся дискретными макрособытиями смены видов его технического состояния;

- названный комплекс микро- и макрособытий целесообразно отображать графом причинно-следственных связей эволюции всех вышеназванных параметров в свете известной тенденции развития технического объекта;

- полученная в итоге логическая сетка событий позволяет выявить максимальное число крите, риев технического состояния объекта, предельные количественные оценки которых непременно соответствуют наступлению интересуемого вида его состояния для принятого уровня надёжности, при этом следует стремиться к минимизации их количества и степени взаимного перекрытия при одновременном повышении значимости каждого и обеспечении охвата всей сетки событий комплексом т критериев;

- выявленный комплекс критериев следует отобразить в ¿,-г мерной системе координат с результирующим вектором возможного варьирования основными конструктивными параметрами технического объекта для конкретного рабочего процесса, режи-

РМ

Рис. 4. Пространство гарантированной работоспособности гидроципиндра с заданным уровнем его надёжности в /Vк-мерной системе координат.

ма работы и условий эксплуатации (Рис. 4);

- установленная в результате совокупность /л-критериальных поверхностей технического состояния, каждая из которых является собственно его мерой, обра-

зует замкнутое т-гранное пространство количественно-качественной определённости объекта со свойственными закономерностями количественных изменений, в рамках которого объект гарантировано работоспособен с заданным уровнем надёжности и может совершенствоваться в соответствии с изначально заложенными принципами и согласно свойственным ему объективным законам в направлении некоторой генеральной тенденции своего развития;

- сканируя из начала /«-мерной системы координат соответственно вектором исходной информации множество точек критериальных поверхностей, образующих т-гранное пространство, можно описать весь массив комбинаций конструктивных параметров технического объекта для конкретных эксплуатационных факторов, при которых он не соответствует требоЕаниям работоспособности для ранее принятого уровня надёжности, при этом весь массив можно разделить на группы параметров, каждая из которых описывает конкретную криволинейную поверхность этого пространства;

- расположение вершины результирующего вектора вблизи какой-либо грани указывает на мероприятия по дальнейшему совершенствованию объекта, направленные на непреодоление этого конкретного предела надёжности и/или работоспособности, при этом данные мероприятия могуг быть экстенсивного либо интенсивного характера с той или иной степенью целесообразности осуществления, в независимости от порядка приближённости к этому пределу;

- если же, прогнозируя надёжность и работоспособность гидроцилиндра в будущем, умозрительно продолжать известный вектор исходной информации с поочередным пересечением всех т критериальных поверхностей в точках «х», то можно оценить перспективность и целесообразность конкретной генеральной тенденции развития данного технического объекта в будущем.

Вторая глава посвящена исследованиям условий эксплуатации гидроцилиндров рабочего оборудования ДСМ, установлению характеристик их рабочего процесса и режима работы, выявлению и исследованию параметров статического и динамического нагружения, нагружения, обусловленного кинематикой привода рабочего оборудования ДСМ, а также нагрузок, действующих на гидроцилиндр вследствие его поперечной деформации в вертикальной плоскости с определением параметров их предельного нагружения в зависимости от действия комплекса нагрузок и отдельно по каждой.

Условия эксплуатации гидроцилиндров ДСМ подразделяются на две группы: внешние факторы окружающей среды и внутренние факторы состояния рабочей среды. Применительно к ДСМ, в первую группу факторов входят давление, температура, влажность и запылённость окружающего воздуха, а во вторую - чистота рабочей жидкости в гидросистеме ДСМ, её давление, температура, вязкость, плотность и газонасыщенность.

В зависимости от назначения и исполнения ги дропривода температура окружающей среды может находиться в диапазонах: для полевого гидропривода традиционного исполнения -35...+35 °С с длительными периодами температур -15...+15 °С; для северного исполнения - не ниже -55 °С; для тропического исполнения -10...+55 °С и для тропического исполнения во влажном климате +3...+45 °С. Являясь одним из наиболее активных факторов окружающей среды, температура существенно влияет на надёжность и работоспособность гидропривода. Так,

её повышение ухудшает механические свойства большинства материалов, вследствие чего падает значение модуля упругости, снижается предел прочности, интенсифицируется процесс старения многих пластмасс и резиновых материалов, теряется вязкость пропиточных и смазочных материалов, окисляется масло. Низкая температура снижает прочность материалов, уменьшает их пластичность, повышает хрупкость, вызывает загустение смазки.

Влажность окружающего воздуха при эксплуатации ДСМ в условиях длительных осенних и весенних периодов с температурой -15...+15 °С или во влажном климате нередко находится вблизи 100% и также оказывает значительное влияние на работоспособность привода.

Запылённость воздуха при работе ДСМ, в зависимости от расстояния над поверхностью земли, колеблется в пределах 0,5...2,1 г/и\ Большая доля частиц соизмерима с зазором в подвижных узлах гидроагрегатов, в результате чего забиваются дроссели и каналы, а твёрдость некоторых компонентов пыли значительно превосходит твёрдость материалов сопряжённых деталей, вызывая их быстрый абразивный износ, способствуя появлению на движущихся уплотняемых поверхностях рисок, царапин и задиров.

Температура рабочей жидкости для гидроприводов большинства ДСМ лежит в диапазоне 30—70° С, а её вязкость, применительно к ДСМ, составляет

1Ц кж-зМ.л И /I

Рис. 5. Расчётные схемы для определения характеристик пространственного расположения гидроцилиндров рабочего оборудования некоторых одноковшовых гидрофицированных машин.

(Ю...45)-10"6 м2/с при плотности, находящейся в пределах 850...896 кг/м3.

Газонасыщенность рабочей жидкости оказывает негативное влияние на динамические характеристики гидропривода и его элементов из-за уменьшения модуля объёмной упругости жидкости, что снижает жесткость и устойчивости всего привода при отсутствии активных сопротивлений на его исполнительном гидроцилиндре.

Применительно к гидроцилиндру вышеперечисленные внешние и внутренние факторы в полной мере описывают условия его эксплуатации, являются объективными, случайными для конкретной ДСМ, а их неблагоприятное сочетание ускоряет возникновение отказа гидроцилиндра, в связи с чем, учитываются при исследовании его надёжности и работоспособности.

Рис. б. Возможные и рабочие диапазоны изменения пространственного расположения гидроцилиндров ДСМ.

К характеристикам рабочего процесса гидроцилиндра, шток которого осуществляет силовое возвратно-поступательное перемещение, а сам он в комплексе с рабочим оборудованием ДСМ совершает в пространстве плоскопараллельное перемещение в гравитационном поле, отнесены угол его наклона к поверхности тяготения (горизонту) и рабочее перемещение штока гидроцилиндра с учётом на-гружения последнего эксплуатационным продольным сжимающим усилием.

Пространственное расположение гидроцилиндра, определяющее его статическое нагружение в поле тяготения, характеризуется, согласно разработанным расчётным схемам рабочего оборудования ДСМ (Рис. 5), возможным диапазоном 0," изменения его пространственного расположения (Рис. 6), который определяется кинематикой, размерами элементов рабочего оборудования и максимальной величиной хода 2 штоков рассматриваемого гидроцилиндра и всех, задействованных перед ним в комплексе, и описывается углами для гадроцилиндров стрелы, рукояти и ковша, а также рабочим диапазоном вf его пространственного расположения (Рис. 6), который лежит внутри возможного диапазона и определяется такими характеристиками рабочего процесса, как: рабочий ход штока, его связь с мак-

симальным ходом х гидроцилиндра и давление р в его полостях и описывается углами Для конкретных значений г^ при р,.

Рабочий процесс гидроцилиндра с учётом его параметров £);, 02, р,г и ф отображён функцией

РРАБ=Л\р.-^/Л,&). (1)

Режим работы гидросистем ДСМ, а также силовых гидроцилиндров привода их рабочего оборудования определяется специфическими условиями выполнения конкретной машиной технологического процесса и характеризуется представленными в работе: коэффициентом использования ДСМ по времени, например в течение суток; коэффициентом интенсивности использования гидропривода в течение рассматриваемого промежутка времени; коэффициентом, учитывающим неустановившийся характер работы гидропривода; числом включений гидропривода за час эксплуатации ДСМ; коэффициентами интенсивности использования гидроцилиндра в статическом и динамическом режимах под нагрузкой и без таковой; коэффициентом, учитывающим продолжительность моторного и насосного ходов

гидроцилиндра; суммарными про-должительностями времени соответственно выдвижения и вдвиже-ния штока гидроцилиндра за один цикл работы гидропривода; коэффициентами продолжительности работы гидроцилиндра под нагрузкой соответственно в режиме моторного и насосного хода; суммарными продолжительностями времени работы гидроцилиндра под нагрузкой соответственно при выдвижении и вдвижении штока в течение одного цикла функционирования гидропривода конкретной ДСМ; коэффициентами интенсивности и концентрации нагрузки; коэффициентом долговечности, учитывающим переменность нагрузки по времени и срок службы гидроцилиндра и, наконец, собственно, нагрузкой, под которой подразумевается весь комплекс составляющих статической,

динамической нагрузки, а также нагрузки, обусловленной деформацией гидроцилиндра в процессе эксплуатации и кинематикой гидрофицированного привода рабочего оборудования ДСМ.

К статической нагрузке отнесены веса длинномерных элементов гидроцилиндра в сборе, а также нагрузка от продольного сжимающего усилия, создаваемого давлением р рабочей жидкости в поршневой полости гидроцилиндра и эксцен-

Рис. 7. Расчётная схема погружения гидроцилиндра статической нагрузкой.

трично приложенного в опорах, создающего дополнительный изгибающий момент. Расчётная схема (Рис. 7) описывает оба стандартных варианта крепления гвдроцилиндра на рабочем оборудовании ДСМ: на обеих проушинах и на цапфе корпуса и проушине штока. Результатом действия названного комплекса нагрузок является возникновение реакций в опорах гвдроцилиндра.

Для описания нагружения штока и корпуса по отдельности, а также для оценки функциональной деформации штока внутри корпуса гидроцилиндра использованы оригинальные расчётные схемы, позволяющие дополнительно оценить три-ботехнические характеристики контакта подвижных элементов гидроцилиндра в уплотняемых узлах трения «поршень - гильза» и «шток - направляющая втулка».

С учётом параметров £>у, р, 2 и <р статическая нагрузка, действующая на гидроцилиндр, представлена функцией

кЛ4Т = /2^1.^2. Р.-М- (2)

К нагрузке, действующей на гидроцилиндр и обусловленной кинематикой привода рабочего оборудования конкретной ДСМ, относится действующий в опо-

Рис. 8. Расчётная схема эксцентричного нагружения гидроцилиндра привода рукояти одноковшовой гидрофицированной ДСМ: 1 - обратная лопата; 2 - прямая лопата.

ментов опорных подшипников друг относительно друга, особенно в треугольных схемах привода рабочего оборудования (Рис. 8), а также момент от эксценгрично-

проушине гидроцилиндра при различных направлениях поворота элементов опорных подшипников.

го приложения в опорах продольного сжимающего усилия, полный эксцентриситет которого является результатом суммы статического и кинематического экс-

центриситетов (Рис. 9). Негативным проявлением действия этой нагрузки является возможный дополнительный рост реакций в подвижных герметизируемых сопряжениях гидроцилиндра.

Динамическая нагрузка, действующая на гидроцилиндр в гравитационном поле и возникающая в результате внезапного торможения многозвенного рабочего оборудования ДСМ при встрече с непреодолимым препятствием, удара им по трансформируемой среде либо резкого начала движения, представлена ^дополнительной распределённой по длине элементов гидроцилиндра поперечной инерционной нагрузкой и изгибающим моментом (Рис. 10). Характеристики движения рабочего оборудования ДСМ определены с учётом предложенных выражений для описания пространственного расположения гидроцилиндров конкретного рабочего процесса ДСМ из разработанных расчётных схем (Рис. 11-13).

На практике экспериментальному исследованию параметров движения подвергались гидроцилиндры рабочего оборудования наиболее динамичных ДСМ -одноковшовых строительных экскаваторов И-У размерных групп при разработке

Рис. 10. Расчётная схема погружения гидро- делировал штаТные и близкие к цилиндра динамической нагрузкой. нештатным рабочие ситуации.

В процессе экспериментальных исследований динамики рабочего оборудования ДСМ установлено, что наибольшие ускорения по всем направлениям (оси х,у и ¿) возникают в гидроцилиндре рукояти, несколько меньшие значения ускорений имеют место у гидроцилиндра ковша и незначительные - в гидроцилиндре стрелы.

3), % IX & й.

о

ими грунтов 3-4 категорий на строительных объектах Северо-запада России и Восточной Сибири. Кроме того, лабораторные исследования проводились в Санкт-Петербургском Государственном архитектурно-строительном университете, в университетах Лао Тогщ и Топ§ Л (Шанхай, КНР), а также в Братском государственном университете. Во всех случаях использовались высокочувствительные датчики, закреплённые на трапецеидальной рамке (Рис. 14) в трёх направлениях: вдоль гидроцилиндра (ось х), в вертикальной (ось у)ив горизонтальной (ось 1) плоскостях. Последняя поочерёдно жёстко крепилась на корпуса гидроцилиндров рабочего оборудования (Рис. 15) ДСМ. Оператор машины с квалификацией не ниже 5-6 разряда в процессе эксперимента мо-

Рис. 11. Расчётная схема для определения параметров движения рабочего оборудования многозвенной одноковшовой гидрофицированной ДСМ при оценке собственных скоростей всех элементов.

Рис. 12. Расчётная схема для определения параметров движения работающих гидроцилиндра рукояти и гидроцилиндра ковша при движущейся стреле, а также работающего гидроцилиндра ковша при одновременно движущейся рукояти многозвенной одноковшовой гидрофицированной ДСМ

Анализ выражений для аналитического описания характеристик динамического нагружения гидроцилиндра рабочего оборудования ДСМ с учётом параметров £>;, й2,р, г и ф позволил динамическую нагрузку представить функцией

¡-ДИН (4)

Рис. 13. Расчётная схема для определения параметров движения работающего гидроцилиндра ковша при одновременно движущихся стреле и рукояти многозвенной одноковгиовой гидрофицированной ДСМ.

В процессе функционального продольно-поперечного нагружения гидроцилиндра конкретной комбинацией нагрузок его длинномерные элементы деформируются в вертикальной плоскости до достижения устойчивого равновесия «деформация - нагрузка» с образованием у гидроцилиндра комплексного (полного) прогиба и, как следствие, возникновение дополнительного изгибающего момента, а также вызываемых им реакций в сопряжениях «шток - направляющая втулка» и «поршень - гильза» гидроцилиндра.

Рис. 14. Трапецеидальная рамка Рис. 15. Расположение рамки на

с датчиками. гидроцилиндре ковша.

Анализ выражений для аналитического представления дополнительной нагрузки, обусловленной деформацией гидроцилиндра, с учётом его параметров Д,, й2,р, 2 и ф позволил использовать функцию

В результате эксплуатационного воздействия на гидроцилиндр всего комплекса рассмотренных выше нагрузок параметры его нагружения в итоге определяются суммой всех её соответствующих составляющих. Примечательно, что статические реакции являются не только результатом действия распределённой нагрузки, но и реакций, вызванных действием эксцентрично приложенного продольного сжимающего усилия. Кинематические реакции создаются не только моментом трения, но и моментом от продольного усилия и возникшего кинематического эксцентриситета. Динамические реакции вызваны дополнительной распределённой динамической нагрузкой и реакциями от дополнительного изгибающего момента при торможении. Реакции, появляющиеся в результате функциональной деформации длинномерных элементов гидроцилиндра, вызваны действием момента от продольного усилия и собственно прогиба.

Параметры наибольшего нагружения гидроцилиндра с учётом распределения по длине гидроцилиндра всех эксцентриситетов найдены из трансцендентного вида условия максимума полного изгибающего момента, действующего на гидроцилиндр в результате его комплексного нагружения, применительно к координате опасного сечения, которое находится вблизи головки гидроцилиндра. Так как параметры динамического нагружения являются нежелательными, случайными и редко проявляющимися факторами, а величины изгибающих моментов, возникающих в опорах гидроцилиндра, практически не зависят от характеристик 2 и 0, определение параметров наибольшего нагружения гидроцилиндра базируется на анализе суммы изгибающих моментов от продольной и поперечной нагрузки с учётом эксплуатационной деформации гидроцилиндра.

В третьей главе в рамках исследования несущей (нагрузочной) способности гидроцилиндра конкретного конструктивного исполнения представлено аналитическое описание и проведено исследование напряжённо-деформированного состояния его элементов в результате эксплуатационного поперечного, продольного и продольно-поперечного нагружения отдельно казвдой и всем комплексом выше установленных нагрузок.

Гидроцилиндр вследствие своих конструктивно-технологических особенностей, а также в результате эксплуатационного продо льно-поперечного нагружения в поле тяготения деформируется в вертикальной плоскости (Рис. 16) с возникновением у него полного прогибау^х), равного

Ут(х) = У а (х) + уп(х) + уу (х) + уъ(х) + у0(х) + ук (х) + уР(х) =

(о)

= Уто(х) + Ур(х)-

где: уа (х) - прогиб гидроцилиндра вследствие выборки технологических зазоров в его подвижных сопряжениях; у$(х) - то же в результате возможного начального (технологического) искривления его длинномерных элементов при изготовлении; у (х) - то же вследствие эксплуатационного (кумулятивного) искривления его штока; у&(х) - то же из-за выборки дополнительных зазоров в результате радиальной деформации под давлением его корпуса; ув(х) - то же вследствие поперечного нагружения гидроцилиндра от действия веся в его длинномерных элементов; уй(х) - то же в результате наличия силового поворота в его опорных элементах, обусловленного кинематикой привода рабочего оборудования конкретной

ДСМ; уе(х) - то же вследствие его продольного нагружения при наличии вышеперечисленных напряжённых и ненапряжённых деформаций; Уго(х) ~ т0 же Д° приложения продольного сжимающего усилия.

Расчётные схемы и вид аналитических записей для оценки полного и всех составляющих прогиба гидроцилиндра, а также собственной деформации его длинномерных несущих элементов с учётом параметров Dt, D2, p,z и <р позволили представлять деформацию гидроцилиндра функцией

dEF =f6[Dl,D2,p,z,Q]. (7) В процессе работы гидроцилиндра его шток, совершая функциональные возвратно-поступательные перемещения, поочерёдно подвергается сжатию и растяжению. При этом наибольшие отрицательные напряжения сгт1П(х) сжатия и аналогичные положительные

<Tmax(x) растяжения являются результатом действия на гидроцилиндр всего комплекса нагрузок, связанных с его основными параметрами Dj, D2, р, z и ср, а также кинематикой привода рабочего оборудования и Рис. 16. Расчётные схемы для определения пространственным расположением 0 прогиба гидроцшиндра до и после его гидроцилиндра. Для гидроцилинд-эксплуатационного продольно-поперечного Ров Двустороннего действия с одно-нагружения, а также для оценки сторонним штоком справедливо несобственной деформации штока и корпуса. равенство |<7minW|)|<Tma,AXj|, тоесть

цикл нагружения штока является явно знакопеременным и асимметричным с отрицательными средними напряжениями ат (х) и амплитудой сг0 (х). Согласно модели усталостного разрушения, устанавливающей связь эквивалентных нормаль* *

ных напряжений сэкв(х) с знакопеременными оа(х) и постоянными ат(х) напряжениями в момент разрушения, в ks раз превышающими текущие напряжения сгв(дг) и стт(х), условие прочности штока определяется переменными напряжениями Omin(x) = var сжатия из-за постоянно возрастающего в процессе изнашивания поршня и направляющей втулки прогиба _уа(х) гидроцилиндра, постоянными <ттах (х) = const растяжения и пределом выносливости его материала а_[, уменьшенного в учётом статистического коэффициента ks запаса прочности до

допускаемых напряжений То есть, в результате воздействия на гидроци-

линдр внешних факторов и вследствие внутреннего функционального взаимодействия его элементов текущие функциональные напряжения сг1(лг)=|о-гшп(д:)| непостоянны во времени и непрерывно возрастают, достигая, по мере накопления эксплуатационных повреждений, своих предельных значений.

В процессе функционирования продольно и поперечно нагруженного гидроцилиндра его гильза (корпус) подобно штоку подвержена воздействию повторяющихся переменных положительных напряжений. Напряжённо-деформированное состояние гильзы гидроцилиндра отображается напряжениями стах(х) растяжения, описываемыми четвёртой теорией прочности с учётом напряжений ах{х), су и ст,, соответственно характеризующих переменные по оси X гидроцилиндра осевые напряжения и независимые от расположения рассматриваемого сечения гильзы окружные и радиальные. Первые представлены суммой постоянных и переменных во времени кумулятивных напряжений. При этом на практике следует стремиться к тому, чтобы напряжения <ттах(х) уменьшались по мере роста

напряжений сгДх), а последние находились вблизи значения (ау + о.)/2 и не превышали величины (егу + а ). Если же имеет место +аХ т0 наиболее опасным случаем надо полагать состояние, при котором о-т(х) = 0. Присутствие дискриминанта указывает на наличие предела распространения исследуемой функции сгтах(л). С учётом модели разрушения условие безотказного состояния гильзы гидроцилиндра определяется кумулятивными напряжениями аг(х) = ах(х) = гаг и коэффициентом запаса прочности. То есть, в результате воздействия на гидроцилиндр вышеопределённых внешних факторов и внутреннего функционального взаимодействия его элементов;, текущие эксплуатационные напряжения а,(х) = <тх(х) непостоянны во времени и непрерывно возрастают, неизбежно достигая по мере накопления эксплуатационных повреждений своих предельных значений.

Напряженное состояние элементов поршневого и штокового герметизируемых сопряжений гидроцилиндра, а именно: поршня в сопряжении «поршень -гильза» и втулки в сопряжении «шток - направляющая втулка» характеризуется парами напряжений сгтахЛЭ и [°см\п для П0РШНЯ> а также сттахцвн и [ссм }ив для направляющей втулки. В первом случае учитывается эксцентричное

смещение элементов сопряжения, а во втором - угловое, так как из-за эксплуатационной деформации гидроцилиндра в сопряжении «поршень - гильза» угол между поршнем и гильзой уменьшается до нуля, а в сопряжении «шток - направляющая втулка» - значительно увеличивается, что значительно ухудшает условия функционирования этого сопряжения.

Вид аналитических записей для оценки напряжений несущих элементов гидроцилиндра и подвижных элементов его уплотняемых сопряжений с учётом параметров £>/, й2,р, г и (р позволил представить их функциями для гильзы, штока, направляющей втулки и поршня, соответственно:

БНВ=/9[1>1,П2,с1у1сЬ,р,2,®]; (Ю)

Проведённые экспериментальные исследования имели своей целью проверку положений вышеописанного аналитического исследования напряжённо-деформированного состояния гидроцилиндра и его конструктивных элементов и проводились как в условиях эксплуатации при исследовании характера повреждений, так и в лабораторных условиях с использованием существующих стендов, а также специально разработанных оригинальных приспособлений (Рис. 17, 18) и моделей.

Рис. 17. Устройство для контроля угловой несоосности несущих длинномерных элементов гидроцилиндра.

Рис. 18. Лабораторная установка для исследования угловой несоосности штока и гильзы гидроцилиндра.

Проверка положений третьей главы относительно взаимосвязи зазоров в подвижных герметизируемых сопряжениях гидроцилиндра и угловой несоосности его штока и корпуса (гильзы) проводилась с использованием контактного диагностического устройства (Рис. 17), а также лабораторной установки, в основу которой положен контроль величины магнитного сопротивления воздушного зазора между датчиком и поверхностью штока по запатентованной технологии (Рис. 18). Проверка положений третьей главы с использованием оригинальной модели гидроцилиндра из оптически прозрачного материала проводилась: относительно радиальной деформации под давлением его гильзы (Рис. 19), относительно поперечной деформации гидроцилиндра в результате силового поворота элементов опорных подшипников (Рис. 19), относительно поперечной деформации гидроцилиндра в результате его продольного и продольно-поперечного нагружения (Рис. 20), относительно деформации штока внутри гидроцилиндра при его продольном на-гружении (Рис. 20).

Положения аналитического исследования нашли своё подтверждение в процессе экспериментальных исследований в условиях эксплуатации при изучении распределения стрелы остаточной деформации (прогиба) штока по его длине (Рис. 21). Экспериментальное исследование механизма образования эксцентриситета в опорах гидроцилиндра проводились методом поляризации света с использованием модели, выполненной из оптикопрозрачного материала на лабораторной установке (Рис. 22, 23).

I .^ешвЯ

Рис. 19. Принципиальная схема и фрагмент экспериментального исследования радиальной деформации корпуса гидроцилиндра под давлением и при приложении крутящего момента в опоре.

Рис. 20. Принципиальная схема и фрагмент экспериментального исследования продольного прогиба гидроцилиндра и деформации штока внутри корпуса.

Рис. 21. Искривлённые штоки гидроцилиндров рабочего оборудования и механизма поворота самоходного скрепера.

Проведённые экспериментальные исследования в своём большинстве носили качественный характер и не имели своей целью установление эмпирических зависимостей исследуемых процессов, а полученные численные результаты имеют отклонение от теоретических в пределах от 4% до 8%, что вполне соответствует це-

Рис. 22. Лабораторная установка для исследования механизма образования эксцентриситета в опорах гидроцилиндра методом поляризации света.

Рис. 23. Фрагменты экспериментального исследования механизма образования эксцентриситета в проушине гидроцшиндра.

ли и условиям экспериментов.

В четвёртой главе в рамках исследования герметизирующей способности (герметичности) уплотнительных узлов возвратно-поступательного перемещения (движения) на основе анализа многочисленных работ отечественных и зарубежных учёных представлено уточнённое аналитическое описание и исследование рабочего процесса уплотнителя в условиях повреждённого контртела, применительно к цели и задачам данных диссертационных исследований.

В соответствии с этим проанализировано состояние теории и специфики рабочего процесса уплотнительных узлов гидроцилиндров ДСМ, произведён анализ влияния состояния поверхности контртела, а также его радиального (эксцентричного) и углового смещения на герметизирующую способность уплотнительных узлов гидроцилиндра с описанием соответствующих утечек в сопряжениях «поршень - гильза» ()упмг и Qyпэу и «шток - направляющая втулка» <2упмш >

Оупэш и Яупнш ■ Экспериментальная проверка сделанных аналитических уточнений проводилась с учётом соответствия режимов лабораторных испытаний эксплуатационным условиям с установлением уровней варьирования исследуемых факторов при планировании экспериментальных исследований на лабораторном оборудовании с использованием традиционной и нетрадиционной рабочих сред на основании известной и запатентованной технологий.

Вид аналитических записей для оценки наружных утечек и внутренних перетечек рабочей жидкости через его уплотняемые сопряжения с учётом параметров £>/, П2,р, 2 и ф позволил представить их функциями:

Оупмш =h\[!>i;p;dz/dt\- (12)

ОУПЭш =/12I02.P]; (l3)

QynHUI=fn[Di:p:dy/^;dz/di]; (14)

QynMr=fu[D\:p:<b/a''V> (15)

<2упэг =/!5[£>i .'/>]• (16)

Пятая глава посвящена созданию комплексной характеристики основных параметров гидроцилиндра, условий его эксплуатации, рабочего процесса, режима работы и параметров нагружения, применительно к гидроцилиндрам ДСМ, критерия работоспособности гидроцилиндра отдельно по его несущей способности и герметизирующей способности его уплотнительных узлов, а также комплексного критерия надёжности и работоспособности гидроцшшндра.

С целью минимизации числа основных параметров Dh D2, p,z и ср гвдроци-линдра при максимальной суммарной информативной значимости целесообразно принять комплексную характеристику Я,- основных параметров гидроцилиндра в виде (Рис. 4)

К,=/1б[02(<Р \РЛ (17)

и обозначить её вектором

R, =[Z?2(O).P.--] (18)

применительно к декартовой системе координат с осями: абсцисса - D2{(p), ордината - z, аппликата - р.

Параметр D;(<p) принят в качестве основного диаметрального размера гидроцилиндра, так как его шток является наиболее нагруженным элементом, а коэффициент ф связывает диаметр 02(ц>) с отсутствующим в векторе R, диаметром D, поршня записью

(19)

1 ф-1

что, несомненно, придаёт комплексной характеристике параметров гидроцилиндра законченную форму, отвечающую требованиям необходимости и достаточности для данного технического объекта.

С позиции работоспособности гидроцилиндра из перечисленных во второй главе характеристик целесообразно выделить следующие: давление р рабочей жидкости; угол 0 наклона гидроцилиндра к поверхности тяготения и рабочее перемещение его поршня (штока), которое для ббльшей достоверности оценки работоспособности гидроцилиндра необходимо представить величиной полного хода поршня z; скорость его движения dz/dt, определяемая характеристиками насосной установки ДСМ и диаметрами поршня D{ и штока Z>2; все поперечные нагрузки, действующие на гидроцилиндр, тем или иным образом через удельный вес материалов элементов гидроцилиндра связанные с его основными параметрами Du D2 и 2. При этом, все продольные нагрузки, кроме уже перечисленных величин, дополнительно определяются давлением р жидкости в полостях гидроцилиндра. С учётом этого комплексная характеристика условий эксплуатации, рабочего процесса, режима работы и параметров нагружения гидроцилиндров ДСМ представ-

лена записью

Rk=f\i[D2{<!?\p.z.(k/<it.®\- (20)

Несущая способность, под которой подразумевается способность гидроцилиндра выполнять возложенные на него по назначению функции без возникновения у него и его конструктивных элементов критических напряжений и деформаций, описывается, применительно к продольно-поперечно нагруженному гидроцилиндру для ¿-того текущего момента времени по отношению к текущим ег,(х), у,(х) и допускаемым [о-], \у(х)] напряжениям и деформациям, соответственно неравенствами

(21>

У,(хШ*)}- (22)

Отсюда, комплексный критерий fVort(Hc) работоспособности гидроцилиндра по несущей способности представлен системой (23)

<? Uli lD2 (<Р)< Р> 2> ©]5 la-i 1 ш; Ö-/-,. [ö2 («?), 2, ©] < [о-р ] г; fmax/73, [ЩШР,г,®Ш<Гсм\п>

<W НВН, (<Р)'Р' 2> ©151 °СМ 1 HB' ¡УТ, [°2(<Р)>P>2,Q]<LV[cr_,]]ш'

[УГщен,

^огк(НС):

cr,(x) =

(23)

в которой: [<т.1]щ, [<тгл/]п- [яскАнв - предельные характеристики прочности

материалов штока, гильзы (корпуса), поршня и направляющей втулки, соответственно.

Величины: сгш.[02(<р),р,2,&], <тг.[В2(<р),ра,Щ-, о^пэ^г^Хр^,®] и ^тахнвн, [02(<р), соответственно их /-тые значения для проектируемого

гидроцилиндра, рассчитанные с учётом характеристики условий эксплуатации, рабочего процесса, режима работы и параметров нагружения гидроцилиндров. При этом абсциссах является координатой опасного сечения.

Применительно к поршню и направляющей втулке абсциссу х необходимо полагать равной координате приложения действующей в сопряжении нагрузке, то есть (/0 + г) и (/) + ¡2), соответственно.

Касательно полного прогиба гидроцилиндра уТ:[02(<р),р,г,&], абсциссу х,

как и в первом случае с напряжениями, для вновь проектируемого гидроцилиндра следует принимать равной величине (10 + г), то есть координате опасного сечения,

лежащей на участке штока.

Для гидроцилиндров исполнения 2 (б) - проушина на штоке, цапфа на корпусе - критерий работоспособности штока целесообразно описывать собственной его деформацией уТц1СН [О2(^),р,г,0] в точке её максимального значения. При этом в

обоих случаях текущие прогибы ут_[Ог((р),р,2,Щ и уТц1СН1 [02(<р),р,г,®] должны

ограничиваться значением деформации \у^а соответствующим моменту по-

явления у штока текущих напряжений <т,(х), равных предельным [сг_\]ш •

Таким образом, комплексный критерий 1К,гк(НС) работоспособности гидроцилиндра по несущей способности согласно записи (23) представляет собой пространство в системе координат с осями, соответствующими основным параметрам гидроцилиндра: Д>(ф) - абсцисса, 2 - ордината, р - аппликата, ограниченное 6-тью критериальными поверхностями:

[°-1)ш -Оц1,102М.р,г,&] = 0;

[аР]г -аг [£>2(Ф).Р.-.®] = 0;

[°см!п -<ттах/7Э,[Аг(Ф)>^-->0] = О; (24)

[<*см ]яв -атах нвн Д£>2(ф).4,/Л,р,-,0] = О;

\У[а-\]\ш ~ ^„[^(ФХР.*.®]30-Вершина вектора Я,- = (<?)•/>.2] основных параметров гидроцилиндра при выполнении всех вышеперечисленных условий сканирует эту 6-тигранную критериальную поверхность, а близость её к конкретной при планируемых характеристиках [£>2 (ф). г]определяет возможность и целесообразность создания перспективного гидроцилиндра или модернизации существующего по критерию несущей способности.

Герметизирующая способность, под которой подразумевается способность уплотнительных (герметизируемых) узлов гидроцилиндра исключать наружные утечки и внутренние перетечки рабочей жидкости при работе гидроцилиндра, описывается, применительно к продольно-поперечно нагруженному гидроцилиндру для /-того текущего момента времени по отношению к текущим Q¡ и допускаемым [<2] утечкам (перетечкам) рабочей жидкости неравенством

б; * Ш (25)

С учётом этого комплексный критерий И^ш работоспособности гидроцилиндра по герметизирующей способности целесообразно записать следующим образом

'Оишт[1>гМ.Р-<Ь/Л\

Оупэш\Ьг(ч}.р\ 0упнт[[)2(<!>),р,<'утщ а]

V,

огк(ГС)

Оупш »1

-1УШ-

(26)

Шупмг[о2(<р),р,сй/Л\}

^^[ОупэЛо^У.р] }

где: Оуш, Оупэ и ()упн - утечки, учитывающие соответственно влияние состояния повреждённой подвижной уплотняемой поверхности, а также влияние радиального и углового смещений основных элементов уплотнительных узлов на их герметичность; \Q\iu и [<2]г - соответственно предельные значения утечки через штоко-вый уплотнительный узел и внутренней перетечки через поршневой, которые оговариваются требованиями ГОСТ 18464-87 «Гидроциливдры. Правила приёмки и методы испытаний»; ¿у>тш(х)/с1х - угол контакта штока с направляющей втулкой в точке /в+г), равный (Рис. 27)

с1ухщ(х)/с!х = (х)/сЬ-ФтШщ (х)/(к.

(27)

Здесь: йуТПу (х)/с1х и (1уТиш {хУЛх - суммарные (полные) углы наклона сечений гильзы с направляющей втулкой и штока в точке их взаимного контакта. При этом в поршневом сопряжении этот угол в силу малости равен нулю.

С учётом этого комплексный критерий 1УОГк(го работоспособности гидроцилиндра по герметизирующей способности, согласно записи (26), представляет собой пространство в той же системе координат, ограниченное 2-мя критериальными поверхностями (28).

Вершина вектора = [Д2 (ф). основных параметров гидроцилиндра при выполнении всех вышеперечисленных условий сканирует эту 2-хгранную критериальную поверхность, а близость этой вершины к конкретной поверхности, как и в случае с несущей способностью, определяет возможность и целесообразность создания перспективного гидроцилиндра или модернизации существующего по критерию герметизирующей способности.

С позиции общей теории надёжности, гидроцилиндр следует рассматривать, как технический объект с такими деградирующими в процессе эксплуатации свойствами надёжности, как безотказность и долговечность.

Анализируя каждое из названных свойств надёжности в отдельности, отметим, что безотказность гидроцилиндра непосредственно определяется герметизирующей способностью его уплотнительных узлов и несущей (нагрузочной) способностью длинномерных элементов и соответственно должна определяться предлагаемыми выше критериями №огь(ю и И^^/о-

Долговечность, применительно к гидроцилиндру, зависит от его ресурса по конкретной составляющей его способностей, а именно: - по напряжениям в единицах измерения таковых:

0УПМШ: [02(<?),р,с12/Л} мш -1 <2упэш1ш<р),р]

оупн \о?(<р),р,с!ут /сьс.сь/

=о;

(28)

1ац] =[ст_х]щ - а ш.[02{<р),р,

^пихлэ ^смЪ-СшьщШФЪрл®]-.

'»«киви = [°Си]/№ - °тах ЯВЯ, [А>(Н

апш.НВН

°"тах/7Э

(29)

(30)

(31)

(32)

- по деформациям в единицах измерения прогиба:

1УТ. =[У[е-1 ]]ш ~Ут№г(<Р)>Р>-&Ъ

(33)

(34)

- по наружным утечкам

■ <2упэш\г>гШр\ - по внутренним перетечкам

'ог

\йупмг, [Ог(ср),р^2 1Ж\\

(36)

[ОУПЭ,- [В2(?>Ы \

в единицах измерения течи, например, в соответствии с требованиями ГОСТ 18464-87 «Гидроцилиндры. Правила приёмки и методы испытаний», а также от средней скорости роста составляющих их переменных в процессе функционирования гидроцилиндра по мере накопления его конструктивными элементами эксплуатационных повреждений:

?оГ =а{стГ1Ш<р),р,:,е]}/с1е,

У^пэ = ПЭ, №(Я>\Р,>

К

Шр),р,:,&]}/л-

(37)

(38)

(39)

(40)

(41)

(42)

Ъш = «( I

)/<Л:

у0г

(43)

(44)

'шел.

' 0У/7Э ш.

бу/7Я /Л,л/л]

(вупмп [02{<р),рЛ!Л\ буяэг.

выраженной в единицах измерения конкретной составляющей, отнесённой ко времени, например, машино-часам работы гидрофицированнон ДСМ.

Отсюда, ресурс гидроцилиндра в требуемых единицах времени касательно конкретной составляющей критериев И-о^го и М'огцнс) принимает вид:

(45)

(46)

(47)

(48)

(49)

(50)

(51)

Т =/ IV

Т =1 /V ■ 'ар 'ог ' от*

Г =1 IV

°тахЯЭ СщахЛЭ °тахЯЭ'

Т IV '

ЯтзхНВН ^тыНИН хНВН '

Т =Г IV • 1УТ< 1УТ, УТ,'

Т =/ УК

УГШШ,- ^ШСЯ/ '

Tn^tnJV.

Qr = Qr Qr ■

(52)

Анализ выражений (45)-(52) показывает, что ресурс гидроцилиндра определяется не только удалённостью вершины вектора я, =[о2(<р);/г;г] основных параметров гидроцилиндра от конкретной критериальной поверхности - выражения (29)-(36), но и от скорости уменьшения этого расстояния с течением времени вследствие накопления конструктивными элементами гидроцилиндра эксплуатационных повревдений- выражения (37)-(44).

Очевидно, что основной причиной возникновения последних является изнашивание трущихся элементов подвижных герметизируемых сопряжений гидроцилиндра, главным образом его направляющей втулки и поршня, в силу малости их контактной поверхности при значительном пути 2 трения соответственно по штоку и гильзе. Из основных положений трибологии следует, что долговечность узла трения определяется интенсивностью изнашивания составляющих его элементов, основной причиной которого, в соответствии с основным уравнением изнашивания при имеющем место упругом контакте, справедливо полагается действующая в узле нагрузка ра, связанная с линейной (безразмерной) интенсивностью изнашивания известной записью

Понятно, что в случае с гидроцилиндром в качестве нагрузки ра выступают составляющие её реакции, возникающие в подвижных герметизируемых сопряжениях гидроцилиндра «поршень - гильза» и «шток - направляющая втулка» и отнесённые к площади контакта. С учётом этого комплексный критерий надёжности гидроцилиндра по долговечности в своей основе должен быть ориентирован на реакции, возникающие в его подвижных герметизируемых сопряжениях, применительно к создаваемому гидроцилиндру. При этом реакции должны быть связаны с основными триботехническими характеристиками: интенсивностью изнашивания и возникающими при трении повышенными температурами.

Отсюда, критерий надёжности гидроцилиндра целесообразно представить системой

в которой: Rjjj ,Rp ,Rjjj ,Rp - текущие значения реакций в подвижных сопряжениях гидроцилиндра, а [КШ/ ],[Rujt ]>[^гг ] " допускаемые либо предельные их значения соответственно по отношению к предельной интенсивности изнашивания и возникающей при этом температуре.

С учётом этого критерий Reia'W надёжности гидроцилиндра, согласно записи (54), представляет собой пространство в системе координат [D^jp), р, z] основных параметров гидроцилиндра, ограниченное 4-мя критериальными поверхностями:

(53)

(54)

Вершина вектора Лу =[£>2(ф)/>'2] основных параметров гидроцилиндра при

выполнении всех вышеперечисленных условий сканирует эту 4-хгранную поверхность, а близость её к конкретной грани при планируемых характеристиках [В2(ф),р,г]определяет возможность и целесообразность создания перспективного гидроцилиндра или модернизации существующего по критерию надёжности.

Таким образом, комплексный критерий К™дгк надёжности и работоспособности гидроцилиндра представлен комбинацией предложенных выше двух комплексных критериев работоспособности Шогк(гс) и Ч^фно < а также комплексного критерия Не1(Тц) надёжности, образующих в системе координат [В2(<р), р, г] основных параметров гидроцилиндра соответственно 2-х, 6-ти и 4-хгранные критериальные поверхности, соответственно

^огк(НС)'

Ке1гкМКгк(ГСЬ (56>

Я-еКГЦУ

Надо отметить, что в зависимости от субъективной комбинации основных параметров гидроцилиндра £>2(ф), г, р, а также условий эксплуатации, рабочего процесса, режима работы и параметров нагружения эти многогранные критериальные поверхности, каждая из которых является пределом эволюции объекта, могут соприкасаться, разнообразно пересекаться либо не пересекаться вообще, находясь при этом по разные стороны друг от друга в принятой координатной системе [02(<р), р, г].

Перечисленные выше варианты означают следующее (Рис. 4):

- если в направлении либо вблизи вершины вектора Л, =[£>2(ф).Л2] эти поверхности соприкасаются, то в этом случае возможно создание изначально неработоспособного гидроцилиндра с соответствующим отрицательным уровнем надёжности;

- если в направлении либо вблизи вершины векгора

эти поверхности не пересекаются либо пересекаются, но в обоих случаях с доминированием поверхностей одного из критериев работоспособности, то в этом случае возможно создание изначально неработоспособного гидроцилиндра и, с целью недопущения этого, необходимо обратить большее внимание на причины нарушения герметизирующей или несущей (нагрузочной) способности гидроцилиндра;

- если в направлении либо вблизи вершины вектора Я,- = [£>2 (ф)>Я'г] эти по* верхности не пересекаются либо пересекаются, но в обоих случаях с доминированием поверхностей критерия надёжности, то в этом случае, на первый взгляд

работоспособный гидроцилиндр является ненадёжным по какой-либо из вышеперечисленных причин и способен потерять работоспособность в любой момент.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Установлено, что на существующих многофункциональных ДСМ наиболее распространены гидроцилиндры двухстороннего действия с односторонним штоком, при этом субъективное увеличение их основных параметров £>2, р, г и ф без каких-либо научно обоснованных рекомендаций для выбора их комплекса не гарантирует достижение ожидаемого положительного эффекта в итоге.

2. С целью минимизации числа основных параметров гидроцилиндра при соблюдении максимальной суммарной информативной значимости введена комплексная характеристика его основных параметров в виде вектора Л/ = [^2 (ф)> Р-7] в декартовой системе координат [£)2(<р), г,р].

3. Установленные, применительно к гидроцилиндру внешние и внутренние факторы условий эксплуатации являются объективными и случайными для конкретной ДСМ, их неблагоприятное сочетание интенсифицирует процесс возникновение кумулятивных отказов и, следовательно, подлежат учёту при оценке работоспособности и надёжности гидроцилиндра.

4. Параметрами рабочего процесса гидроцилиндров ДСМ являются: эксплуатационное перемещение штока и угол наклона гидроцилиндра к поверхности тяготения, которые определены с учётом алгоритма функционирования многозвенного рабочего оборудования, а также рабочего (моторного и насосного) хода штока как под нагрузкой, так и без таковой в динамическом и статическом режимах работы конкретного гидроцилиндра рабочего оборудования ДСМ.

5. Показателями режима работы гидроцилиндров ДСМ являются: интенсивность использования ДСМ и её гидропривода по времени, интенсивность использования гидроцилиндра, интенсивность и число циклов нагружения гидроцилиндра.

6. Полная нагрузка, действующая на гидроцилиндр повышенного типоразмера, является результатом действия:

- статической нагрузки, к которой относятся: равномерно распределенные по длине гидроцилиндра веса длинномерных элементов в сборе, давление и веса рабочей жидкости в его полостях, реакции в опорах гидроцилиндра, продольное сжимающее усилие, изгибающий момент от его эксцентричного приложения в опорах, а также реакции и создаваемые ими силы трения в подвижных сопряжениях «шток - направляющая втулка» и «поршень - гильза» гидроцилиндра;

- нагрузки, обусловленной кинематикой гидрофицированного привода ДСМ, к которой относятся изгибающий момент, возникающий в результате образования в опорных шарнирах гидроцилиндра кинематического эксцентриситета, момент трения от фрикционного взаимодействия элементов опорных подшипников, а также реакции и создаваемые ими силы трения в подвижных сопряжениях «шток -направляющая втулка» и «поршень - гильза» гидроцилиндра;

- динамической нагрузки, к которой относятся распределенная по длине гидроцилиндра поперечная инерционная нагрузка, пик давления рабочей жидкости, изгибающий момент, возникающий в результате мгновенной поперечной де-

формации гидроцилиндра, а также динамические реакции в опорах и подвижных сопряжениях «шток - направляющая втулка» и «поршень - гильза» гидроцилиндра;

- дополнительной нагрузки, к которой относится изгибающий момент, возникающий в результате продольного нагружения деформированного гидроцилиндра, и создаваемые им реакции в подвижных сопряжениях «шток - направляющая втулка» и «поршень - гильза».

7. Задача определения параметров наибольшего комплексного нагружения гидроцилиндра является экстремальной и сводится к анализу величины суммарного изгибающего момента в точке опасного сечения для конкретного рабочего процесса.

8. Экспериментальные исследования динамической нагрузки, направленные на оценку ускорений при торможении одноковшового рабочего оборудования ДСМ во время нештатных ситуаций, свидетельствуют о наличии наибольших ускорений по всем трём направлениям (оси х, у и г) в гидроцилиндре рукояти, несколько меньшие значения ускорений имеют место у гидроцилиндра ковша и незначительные в гидроцилиндре стрелы, что подтверждает факты отказа гидроцилиндра рукояти при динамическом нагружении. Замечены колебания ускорений со средним значением 3 м/с2 и частотой 3...4 Гц, оказывающие со временем дополнительное влияние на развитие усталостных трещин и, следовательно, на ослабление опасного сечения.

9. Для описания условий эксплуатации, рабочего процесса, режима работы и параметров нагружения гидроцилиндров ДСМ используется комплексная характеристика /?£ = /2[£>2((¡>).р.г,£1г/А,е], которая учитывается при оценке показателей надёжности и параметров работоспособности по несущей и герметизирующей способностям гидроцштиндра повышенного типоразмера.

10. Математическая модель несущей (нагрузочной) способности гидроцилиндра повышенного типоразмера включает в себя предложенный критерий работоспособности по несущей способности, учитывающий текущие и предельные прочностные характеристики штока, гильзы (корпуса), поршня и направляющей втулки и представляющий собой пространство в системе координат с осями: 02(ф) - абсцисса, г - ордината, р ~ аппликата), ограниченное 6-тью критериальными поверхностями, за которыми гидроцилиндр является неработоспособным по причине потери прочности.

11. Математическая модель герметизирующей способности гидроцилиндра повышенного типоразмера включает в себя предложенный критерий ]Уогк(гс), учитывающий влияние состояния подвижной уплотняемой поверхности, влияние радиального и углового смещений основных элементов уплотнительных узлов на их герметичность и представляющий собой пространство в той же системе координат, ограниченное 2-мя критериальными поверхностями, за которыми гидроцилиндр является неработоспособным по причине разгерметизации.

12. Оценка надёжности гидроцилиндра повышенного типоразмера основана на использовании разработанного критерия Я^кгщ, ориентированного на реакции, возникающие в его подвижных герметизируемых сопряжениях и определяющие такие основные триботехнические характеристики, как интенсивность изнашивания и возникающие при трении повышенные температуры. При этом этот крите-

рий представляет собой пространство в той же системе координат [£Ь(<р), z, р], ограниченное 4-мя критериальными поверхностями, в рамках которого гидроцилиндр обладает надёжностью по названным триботехническим характеристикам.

13. Предложенный комплексный критерий К™1огк надёжности и работоспособности гидроцилиндра повышенного типоразмера представляет собой совокупность критериев работоспособности tVori/rc) и W0^(hc), а также критерия Reifrw надёжности, ориентирован на его работоспособность, безотказность и долговечность и образует совокупность 3-х многогранных критериальных поверхностей, каждая грань которой является пределом эволюции данного технического объекта, создающих пространство, внутри которого данный технический объект гарантировано работоспособен для принятого уровня надёжности.

14. Перспективность и целесообразность создания или развития данного технического объекта в будущем оценивается по расположению вершины вектора Ä/ = [£>2(ф)'Аг] основных параметров гидроцилиндра к одной из 12-ти граней, которые могут соприкасаться, разнообразно пересекаться либо не пересекаться, находясь по разные стороны друг от друга в принятой координатной системе.

15. Внедрение результатов проведённого исследования позволяет увеличить ресурс работоспособного гидроцилиндра повышенного типоразмера до 2-х раз, в том числе, за счёт повышения достоверности оценки его показателей надёжности и параметров работоспособности.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

- в монографиях:

1. Кобзов Д.Ю. Гидроцилиндры дорожных и строительных машин. Часть 1. Конструкция. Надёжность. Перспективы развития. Деп. БрИИ в МАШМИР № 2-сд98 от 29.09.98 г.-59 с.

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

3. Кобзов Д.Ю., Лапшин В.Л., Тарасов В.А., Жмуров В.В. Гидроцилиндры дорожных и строительных машин. Часть 3. Несущая способность. Деп. в ВИНИТИ 27.01.2011,№27-В2011.-88 с.

4. Сергеев А.П., Кобзов Д.Ю., Лханаг Д. Гидроцилиндры дорожных и строительных машин. Часть 4. Герметизирующая способность. Деп. в ВИНИТИ 14.07.2003, № 1376-В2003.-44 с.

5. Кобзов Д.Ю., Ереско С.П., Трофимов A.A., Кулаков А.Ю., Жмуров В.В. Гидроцилиндры дорожных и строительных машин. Часть 5. Техническое диагностирование. Деп. в ВИНИТИ РАН 21.07.2011, №360-В2011.-119 с.

6. Кобзов Д.Ю., Жмуров В.В. Гидроцилиндры одноковшовых гидрофицирован-ных машин. Деп. в ВИНИТИ 17.05.2010, №288-В2010.-105 с.

- в изданиях из перечня ВАК:

1. Кобзов Д.Ю., Лханаг Д., Дэлэг Д., Тарасов В.А. Выбор оптимальных форм штока гидроцилиндра/Научный вестник НГТУ, Новосибирск. - 2007. - №4 (29).

С.191-195.

2. Кобзов Д.Ю., Жмуров В.В., Плешивцева C.B. Совершенствование конструкции привода ковша одноковшовых гвдрофицированных дорожных и строительных машин//Современные технологии. Системный анализ. Моделирование/Научный журнал ИрГУПС, Иркутск. - №3 (15). - 2007. - С. 40-46.1

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

4. Кобзов Д.Ю., Дэлэг Д., Жмуров В.В., Лханаг Д. Модернизация конструкции опор гидроцилиндра привода ковша одноковшовых гидрофицированных дорожных и строительных машин//Современные технологии. Системный анализ Моделирование/Научный журнал ИрГУПС, Иркутск. - №1 (17). - 2008. - С. 28-33.

5 D Yu. Kobzov, Lkhanag Dorligsuren, Deleg Dorjbjo!. Dialectical approach to the insight into engineering objects еуо1и1юп//Современные технологии. Системный анализ. Моделирование/Научный журнал ИрГУПС, Иркутск. - №1 (17). - 2008. -С 93-99

'б Кобзов Д.Ю., Кобзов А.Ю., Жмуров В.В. О расчёте экономической эффективности модернизации гидроцилиндров ДСМ//СоЕ:ременные технологии Системный анализ. Моделирование/Научный журнал ИрГУПС, Иркутск. - №3 (19). -

2008. - С. 26-30.

7 Кобзов Д Ю., Ереско С.П. Методика определения эксцентриситета в опорах крепления гидроцилиндра//Горное оборудование и электромеханика/Научно-аналитический и производственный журнал. Изд-во «Новые технологии». М. - №3. -2009.-С. 38-43.

8 Кобзов Д.Ю., Кобзов А.Ю., Лханаг Д. О потерях на трение в гидроцилиндрах машин//Современные технологии. Системный анализ. Моделирование/Научныи журнал ИрГУПС, Иркутск. - №2 (22). - 2009. - С. 47-50.

9 Кобзов Д.Ю., Усова C.B. Экспресс-диагностика несущей способности гидроцилиндров машин//Современные технологии. Системный анализ. Моделирование/Научный журнал ИрГУПС, Иркутск. - №3 (23). - 2009. - С. 174-179.

10 Кобзов Д.Ю., Кобзов А.Ю., Лханаг Дорлигсурэнгийн. Несущая способность и ресурс гидроцилиндров машин//Системы. Методы. Технологии/Научныи журнал

БрГУ, Братск. - №2. - 2009. - С. 24-28.

11 Кобзов Д.Ю., Усова C.B., Фурзанов С.Ю. О диагностическом параметре несущей способности гидроцилиндров машин//Системы. Методы. Технологии/Научный журнал БрГУ, Братск. - №2. - 2009. - С. 29-32.

12 Kobzov D., Kobzova S., Lkhanag D. Hydrocylinder diagnostic parameters//CHCTeMbi. Методы. Технологии/Научный журнал БрГУ, Братск. - №. -

2009.-С.21-25. л л

13 Кобзов Д.Ю., Черезов С.А., Жмуров В.В., Кобзова И.О. О промежуточной сенсорной опоре гидроцилиндра повышенного типоразмера//Системы. Методы. Технологии/Научный журнал БрГУ, Братск. - №4. - 2009. - С. 46-53.

14 Кобзов ДЮ, Жмуров В.В., Кобзова И.О. Влияние радиального смещения основных уплотнительных узлов гидроциливдра на его герметизирующую спо-собность//Системы. Методы. Технологии/Научный журнал БрГУ, Братск. - №-3 (./)•

-2010.-С. 49-54.

15. Кобзов Д.Ю., Жмуров В.В., Кобзова И.О. Влияние состояния поверхности контртела на герметизирующую способность уплотнительных узлов гидроцилин-дра//Системы. Методы. Технологии/Научный журнал БрГУ, Братск. - №3 (7). -2010.-С. 54-57.

16. Кобзов Д.Ю., Жмуров В.В., Кобзова И.О. Влияние углового смещения длинномерных элементов уплотнительных узлов гидроцилиндра на его герметизирующую способность//Системы. Методы. Технологии/Научный журнал БрГУ, Братск. -№4(8).-2010.-С. 19-22.

17. Кобзов Д.Ю., Жмуров В.В., Кобзова И.О. Прогиб гидроцилиндра в результате радиальной деформации под давлением его корпусаУ/Системы. Методы. Технологии/Научный журнал БрГУ, Братск. - №4 (8). - 2010. - С. 22-28.

18. Кобзов Д.Ю., Жмуров В.В., Кобзова И.О., Лханаг Д. К расчёту продольного прогиба гидроцилиндраУ/Современные технологии. Системный анализ. Моделирование/Научный журнал ИрГУПС, Иркутск. - №4 (28). - 2010. - С. 64-69.

19. Кобзов Д.Ю., Тарасов В.А., Жмуров В.В. Оценка продольной жёсткости гидроцилиндра//Системы. Методы. Технологии/Научный журнал БрГУ, Братск. -№1 (9).-2011.-С. 31-35.

20. Кобзов Д.Ю., Жмуров В.В., Кобзова И.О. Варианты расчёта продольного прогиба гидроцилиндраУ/Системы. Методы. Технологии/Научный журнал БрГУ, Братск. - №2 (10). - 2011. - С. 45-49.

21. Dmitriy Kobzov, Sergey Cherezov, Dorlig Lkhanag. The hydraulic system with auxiliary touch supporting Ьус1госу1тс1ег//Системы. Методы. Технологии/Научный журнал БрГУ, Братск. - №2 (10). - 2011. - С. 50-51.

22. Кобзов Д.Ю., Кобзова И.О., Лханаг Д. Расчёт направляющих качения гидро-цилиндра//Системы. Методы. Технологии/Научный журнал БрГУ, Братск. - №3 (11).-2011.-С. 35-40.

23. Кобзов Д.Ю., Кулаков А.Ю., Лханаг Д. О бортовом диагностировании гидроцилиндров по параметрам несущей способности//Системы. Методы. Технологии/Научный журнал БрГУ, Братск. - №3 (11). - 2011. - С. 40-45.

- в других изданиях опубликовано 202работы, основными из которых являются:

24. Кобзов Д.Ю., Сергеев А.П. О характеристиках пространственного расположения гидроцилиндров рабочего оборудования одноковшовых строительных экс-каваторов//Повышение эффективности машин и вибрационные процессы в строительстве/ЯПИ.-Ярославль, 1989.-6 с.

25. Kobzov D.Y., Martynenko О.Р., Gubanov V.G. There must be no alternative to the right choice of diagnostic parameters. Proceedings of the 2nd International Machinery Monitoring & Diagnostics Conference & Exhibit /Los Angeles, CA, USA, 1990. 10.22-25. pp. 7.

26. Кобзов Д.Ю. Критерий выбора гидроцилиндров гидромеханических пере-дач//Совершенствование рабочих процессов строительных и дорожных ма-шин/ИПИ. - Иркутск, 1991 .-8 с.

27. Кобзов Д.Ю. К вопросу о возможности создания гидроцилиндров повышенных типоразмеров. Деп. БрИИ в МАШМИР № 49-сд92 от 10.12.92 г.-14 с.

28. Кобзов Д.Ю., Хютте В.И. Оценка деформации штока и корпуса гидроцилиндра Деп. БрИИ в МАШМИР № 52-сд92 от 10.11.92 г.-11 с.

29. Кобзов Д.Ю., Сергеев А.П. Анализ критериев оценки герметичности гидроцилиндров строительных машин. Деп. БрИИ в МАШМИР № 53-сд92 от 30.11.92 г.-42 с.

30. Кобзов Д.Ю., Свиридо И.В. Диалектическое описание эволюции технических объектов. Деп. БрИИ в МАШМИР № 9-сд94,1994.-12 с.

31. Dmitriy Yu. Kobzov, Svetlana V. Kobzova. Some aspects of dialectical approach to the insight into engineering objects evolution. Proceedings of the International conference on Advanced & Equipment of Materials Handling TEMH'94/ Shanghai, China, 1994.10.25-27. pp. 7.

32. Кобзов Д.Ю., Свиридо И.В., Губанов В.Г. Условия эксплуатации и некоторые важные особенности рабочего процесса гидроцилиндров дорожных и строительных машин. Деп. БрИИ в МАШМИР № 15- сд94,1995.-37 с.

33. Сергеев А.П., Кобзов Д.Ю. Определение уровней варьирования факторов, исследуемых при испытаниях уплотнителей гидроцилиндров. Деп. БрИИ в МАШМИР № 4-сд95, 1995.-6 с.

34. Сергеев А.П., Кобзов Д.Ю. Обработка и статистический анализ результатов экспериментальных исследований уплотнителей гидроцилиндров. Деп. БрИИ в МАШМИР № 5-сд95,1995.-10 с.

35. Сергеев А.П., Кобзов Д.Ю. Оценка соответствия режимов испытании уп-лотнительных узлов гидроцилиндров условиям их эксплуатации. Деп. БрИИ в

МАШМИР № 6-сд95,1995.-6 с.

36. Сергеев А.П., Кобзов Д.Ю. Экспериментальные исследования влияния на герметичность и ресурс уплотнителей гидроцилиндров экскаваторов одностороннего износа направляющих элементов герметизируемых сопряжений. Деп. БрИИ в МАШМИР № 7-сд95,1995.-20 с.

37. Сергеев А.П., Кобзов Д.Ю. Математическое планирование экспериментальных исследований уплотнителей гидроцилиндров. Деп. БрИИ в МАШМИР № 8-сд95,1995.-10 с.

38. Кобзов Д.Ю. Некоторые закономерности совершенствования технических объектов//Строительные и дорожные машины и юс использование в современных условиях/СПбГТУ.-.С.-Пб., 1995.-3 с.

39. Кобзов Д.Ю., Тарасов В.А. Об оптимальном выборе формы поперечного сечения штока гидроцилиндра//Строительные и дорожные машины и их использование в современных условиях /СПбГТУ. - С.-Пб., 1995.-1 с.

40. Dmitriy Yu. Kobzov, Svetlana V. Kobzova. Some development generalities of the real and perspective technical objects/Hydraulics Pneumatics & Seals.China,1997, №1. pp. 2.

41. Dmitriy Yu. Kobzov, Svetlana V. Kobzova. Hydraulic system for the high power hydraulic cylinder. Proceedings of the 2nd International Conference on Material Handling and the 15 th International Conference on Automation in Warehousing 1СМН/ CAW'97 /Beijing, China, 1997. 10.20-22. pp. 1.

42. Кобзов Д.Ю., Тарасов В.А. Некоторые замечательные кривые и их применение в машиностроении//Проблемы механики современных машин/ВСГТУ.-Улан-Удэ, 2000,- 3 с.

43. Кобзов Д.Ю., Тарасов В.А., Бороздин О.П. Об одной математической модели поперечного сечения стержняУ/Математическое моделирование в образовании, науке и производстве: материалы международной научно-практической конференции/Тирасполь: РИО ПТУ, 2001.-2 с.

44. Кобзов Д.Ю., Тарасов В.А., Лханаг Д. Об одной математической модели поперечного сечения стержня//Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ: Межвуз. темат. Сб. тр. Вып.7/ СПбГАСУ.-СПб., 2001.-7 с.

45. Кобзов Д.Ю., Китаев A.C. Анализ методов диагностирования гидроцилиндров дорожных и строительных машин по параметрам герметичности// Механики XXI веку. Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием: Сборник докладов/Братск: БрГТУ, 2002.-6 с.

46. Кобзов Д.Ю., Тарасов ВА. Некоторые частные случаи кривых, описываемых уравнением У=±Ь[(х/а)°'5-(х/а)]°'5//Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ: Межвуз. темат. Сб. тр. Вып.8/ СПбГА-СУ/СПб., 2002.-5 с.

47. Кобзов Д.Ю., Кубасов Е.Б., Плешивцева C.B., Черезов С.А. Граф причинно-следственных связей эволюции параметров гидроцилиндров//Механики XXI веку. Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием: Сборник докладов/Братск: БрГУ, 2005.-4 с.

48. Кобзов Д.Ю., Жмуров В.В., Черезов С.А. Математическая модель гидрофи-цированного привода поворота ковша одноковшового экскаваторам/Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ: Межвуз. темат. Сб. тр. Вып.12/ СПбГАСУ/СПб., 2006.-7 с.

49. Кобзов Д.Ю., Плешивцева C.B., Жмуров В.В. Математическая модель несущей способное™ гидроцилиндров машин//Математическое моделирование, численные методы и комплексы программ: Межвуз. темат. Сб. тр. Вып.12/ СПбГА-СУ/СПб., 2006.-4 с.

50. Кобзов Д.Ю., Жмуров В.В., Плешивцева C.B. Образование эксцентриситета на цапфе гидроцилиндра//Роль механики в создании эффективных материалов, конструкций и машин XXI века/Всероссийская научно-техническая конференция: Труды - Омск: СибАДИ, 2006-4 с.

51. Кобзов Д.Ю., Жмуров В.В. Некоторые закономерности диалектического описания эволюции существующих и перспективных технических обьек-тов//Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии/Материалы международной научно-технической конференции. Часть 2. Могилёв: Бел.-Рос. Ун-т, 2006.-2 с.

52. Кобзов Д.Ю., Черезов С.А., Першин С.А. Следящая опора гидроцилинд-ра//Нынешнее состояние, проблемы и перспективы развития металлургии, машиностроения/Материалы I международной научно- практической конференции. Улан-Батор: Инженерно- механический институт МГУНТ, 2006.-2 с.

53. Кобзов Д.Ю., Жмуров В.В., Усова C.B., Черезов С.А., Лханаг Д. Модернизация конструкции привода рабочего оборудования одноковшовых гидрофициро-ванных машин//Труды Братского государственного университета: Серия Естественные и инженерные науки - развитию регионов Сибири. - В 2 т. - Том 2./Братск: ГОУ ВПО «БрГУ». - 2008.-14 с.

54. D. Yu. Kobzov, D. Lkhanag, D. Deleg, V. A. Tarasov. On selecting the optimum

form of the hydraulic cylinder rod cross-section//Metallurgy and machinebuild-ing/UIaanbaatar: MUST, 2008. - №1. C. 50-53.

55. Кобзов Д.Ю., Тарасов B.A., Плешивцева C.B. Гидроцилиндр//Изобретатели - машиностроению. - 2009. - №1. - С. 14-16.

56. Кобзов Д.Ю., Усова C.B., Фурзанов С.Ю. Система диагностирования гидроцилиндра по параметрам несущей способности//Проблемы механики современных машин: Материалы четвертой международной конференции/ВСГТУ.-Улан-Удэ, 2009-Т.4.-3 с.

57. Кобзов Д.Ю., Кулаков А.Ю., Усова C.B. Конструкция гидрофицированного привода поворота ковша одноковшовой машины//Актуальные проблемы науки: сб. науч. Тр. по мат-лам Междунар. Науч.-практ. конф. 30 мая 2011 г.: в 4 частях. Часть 1; М-во обр. и науки РФ. Тамбов: Изд-во ТРОО «Бизнес-Наука-Общество», 2011.-2 с.

58. Кобзов Д.Ю., Кобзова И.О., Липецкий В.И. Оценка характеристик направляющих гидроцилиндра с шариками//Труды Братского государственного университета: Сер.: Естественные и инженерные науки - развитию регионов Сибири: в 2 т./Братск: Изд-во БрГУ, 2011. - Т.2.-7 с.

59. Кобзов Д.Ю., Кобзова И.О., Лханаг Д. О геометрических характеристиках направляющих качения гидроцилиндров//Механики XXI веку. Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием: Сборник докладов/Братск: БрГУ, 2011.-8 с.

60. Кобзов Д.Ю., Ереско С.П., Лханаг Д., Дэлэг Д., Тарасов В.А. «Optimum form of the hydraulic cylinder rod cross-section» Материалы международной научно-технической конференции «Интерстроймех-2011».- Могилев, Белорус-Рос. Ун-т, 2011. С. 106-109.

- авторские свидетельства СССР и патенты РФ:

1. Гидросистема. А. с. СССР №1386758 от 08.12.87. Алексеенко П.Д., Кобзов Д.Ю., Решетников Л.Л., Сергеев А.П.

2. Гидроцилиндр. А. с. СССР №1465640 от 15.11.88. Алексеенко П.Д.. Кобзов Д.Ю., Адаменко П.Д., Решетников Л Л.

3. Способ измерения зазоров. А. с. СССР №1467374 от 15.11.88. Алексеенко П.Д., Кобзов Д.Ю., Губанов В.Г., Сергеев А.П.

4. Способ определения утечек через штоковые уплотнительные узлы гидроци-ливдров. А. с. СССР №1585699 от 15.04.90. Кобзов Д.Ю., Калашников Л.А., Губанов В.Г., Сергеев А.П.

5. Гидроцилиндр. А. с. СССР №1682646 от 08.06.91. Кобзов Д.Ю., Рукавишников В.А., Сергеев А.П., Войткевич В.Б., Губанов В.Г., Липецкий И.А., Соколов Ю.Н.

6. Гидросистема. А. с. СССР № 1735620 от 22.01.92. Кобзов Д.Ю., Хютге В.И., Губанов В.Г., Калашников Л.А., Тарасов В.А., Крохичев A.C.

7. Гидроцилиндр. А. с. СССР №1807255 от 10.10.92. Кобзов Д.Ю., Сергеев А.П., Губанов В .Г., Войткевич В.Б., Кобзов А.Ю., Тигунцев A.M., Тарасов В.А., Осмин-кин O.K.

8. Гидроцилиндр. А. с. СССР №1807256 от 10.10.92. Кобзов Д.Ю., Рукавишников В.А., Сергеев А.П., Губанов В.Г., Войткевич В.Б., Липецкий И.А., Соколов

ю.н.

9. Гидросистема. Патент РФ №2046893 от 27.10.95. Кобзов Д.Ю.

10. Гидросистема. Патент РФ №2050479-от 20.12.95. Кобзов Д.Ю., Тарасов В.А., Кобзов А.Ю.

11. Гидрофицированный привод поворота ковша землеройной машины. Патент РФ №2059766 от 10.05.96. Кобзов Д.Ю.

12. Гидроцилиндр. Патент РФ №2019752 от 27.01.97. Синицын Б.М., Кобзов Д.Ю., Синицын А.Б.

13. Гидроцилиндр. Патент РФ №2072455 от 20.05.97. Кобзов Д.Ю., Тарпасов В.А., Свиридо И.В.

14. Гидросистема. Патент РФ №2100665 от 27.12.97. Кобзов Д.Ю., Хютге В.И., Кобзов А.Ю.

15. Способ измерения зазоров. Патент РФ №2130585 от 20.05.99. Кобзов Д.Ю., Сергеев А.П., Трофимов A.A.

16. Стенд для ресурсных испытаний гидроцилиндров. Патент РФ №2168074 от 04.06.99. Кобзов Д.Ю., Трофимов A.A., Тарасов В.А., Головатюк В.В.

17. Способ испытания гидроцилиндров на герметичность. Патент РФ №2139510 от 20.07.99. Кобзов Д.Ю., Трофимов A.A.

18. Шток гидроцилиндра. Патент РФ №2133395 от 10.10.99. Кобзов Д.Ю., Тарасов В.А.

19. Шток гидроцилиндра. Патент РФ №2181452 от 10.04.00. Кобзов Д.Ю., Тарасов В.А.

20. Гидрофицированный привод поворота ковша одноковшовой машины. Патент РФ №2208095 от 19.11.01. Кобзов Д.Ю., Коробка П.Л., Перевощиков Е.А., Жмуров В.В.

21. Гидроцилиндр. Патент РФ №2212570 от 19.11.01. Кобзов Д.Ю., Тарасов В.А., Соколов Ю.Н., Перевощиков Е.А.

22. Гидрофицированный привод поворота ковша одноковшовой машины. Патент №2270298 от 31.05.04. Кобзов Д.Ю., Жмуров В.В., Ермашонок С.М., Свиридо И.В.

23. Гидроцилиндр. Патент РФ №2272940 от 31.05.04. Кобзов Д.Ю., Тарасов В.А., Плешивцева C.B.

24. Гидроцилиндр. Решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2010109585/06(013484) от 15.03.2010. Кобзов Д.Ю., Огар П.М., Кобзова И.О.

25. Гидрофицированный привод поворота ковша одноковшовой машины. Решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2010115720/03(022293) от 20.04.2010. Кобзов Д.Ю., Жмуров В.В., Кобзова И.О.

26. Гидроцилиндр. Решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2010130584/06(043356) от 20.07.2010. Кобзов Д.Ю., Жмуров В.В., Кобзова И.О.

Подписано в печать 14.02.2012 Формат 60*84 '/и Печать трафаретная Уч.-изд. л. 2,5. Усл. печ. л. 2,5. Тираж 150 экз. Заказ 15 Отпечатано в РИО ФГБОУ ВПО «БрГУ» 665709, Братск, ул. Макаренко, 40