автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.03, диссертация на тему:Обоснование параметров работоспособности гидроприводов мобильных машин с учетом температурного фактора (на примере Иордании)

^'МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО ~ СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН

ТАШКЕНТСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ ом

На правах рукописи

УДК: 621.43:629 ИСАМЕДДИН М. Ф. АБДУЛЛАХ

ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ГИДРОПРИВОДОВ МОБИЛЬНЫХ МАШИН С УЧЕТОМ ТЕМПЕРАТУРНОГО ФАКТОРА (На примере Иордании)

Специальность 05.05.03 «Автомобили и тракторы»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

ТАШКЕНТ—1997

Работа выполнена в лаборатории «Динамики и надсжнс систем присодов машин» Института механики и сейсмостойко сооружений им, М. Т. Уразбаева Академии Наук Республ Узбекистан.

Научный руководитель: академик АН РУз, доктор техничес

наук, профессор Лебедев О. В.

Официальные оппоненты: доктор технических паук, профес

Нусупов Э. Н.,

кандидат физико-математических н Маликов 3. М.

Ведущая организация: Узбекский научно-исследовательск

институт механизации и электрифи ции сельского хозяйства.

Защита диссертации состоится .^^^ . 1997

в . часов на заседании Специализированного Сов

К067.33.01 по присуждению ученой степени кандидата техничес! наук в Ташкентском автодорожном институте по адресу: 7000 Ташкент, ГСП, ул. Мавараунпахр, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ТАДИ. Автореферат разослан . . . 1997 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, доктор технических наук

АЛИМУХАМЕДОВ 111.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В Иордании работает относительно большое количество мобильных машин, оснащенных гидроприводом, которые подвергаются значительным колебаниям температур, что сильно влияет . на работоспособность, долговечность и надежность .этих машин. Анализ их работы показывает, что более 70% отказов гидрофицированных мобильных машин, работающих, в зонах жаркого климата, возникает из-за' неисправности й гидроприводах, причем затраты на ремонт и обслуживание гидроприводов машин составляют 25-40% от общей суммы затрат на. Их эксплуатацию.

Учитывая, что за последние годы более 120 миллионов долларов ежегодно расходуется на покупку запасных частей и гидравлических масел у иностранных поставщиков, необходимо найти новые научна обоснованные технические решения проблем, связанных с увеличением ' ресурса агрегатов гидросистем мобильных машин, работающих в условиях жаркого климата, что относится к условиям Иордании.

Решение этой проблемы можно осуществить путем совершенствования методов проектирования гидравлических систем, с учетом влияния температурного фактора на теплофизические свойства рабочих жидкостей и на конструктивные элементы и их параметры.

В ' основе работ, посвященных этой 'проблеме, лежит классическая теория нагрева однородного твердого тела, дающая значительные погрешности при рассмотрении^ теллонапряженных гидравлических систем тракторов, автомобилей и других мобильных машин.

Данная работа выполнена в лаборатории -. "Динамики и надежности систем приводов машин" Института механики и сейсмостойкости сооружений АН РУз.

Цель работы: повышение ресурса гидропривода мобильных машин и увеличения ' срока использования масел путем разработки и обоснования уточненных . методов расчета приводов с учетом теплового фактора и создания конкретных рациональных конструкций.

Объект исследования. В качестве объектов исследования выбраны конструкции типичных гидравлических систем,

-I- '

находящихся в условиях рядовой эксплуатации, гидравлически« масла, применяемые в Иордании, поскольку природно-климатические условия . Иордании сходны С УСЛОВИЯМ1 Узбекистана. Для проведения испытаний были выбраны макетные образцы тракторов ГАО "Ташкентский тракторный завод" ТТЗ-100К.Х1, ТТЗ-1Э0КД1 с двигателями фирмы "Камминэ" и ТТЗ-ffOB.ll с двигателем Д-240Т. •

В работе использованы методы . математического i статистического моделирования, экспертных оценок, стендовые и эксплуатационные эксперименты, проведенные з цель* совершенствования трактора и улучшения егс

работоспособности. Исходной информацией служили отчеты, полученные из ведомств Иордании, а так же результат* собственных исследований, проведенных в ИМ и СС АН РУ, ТГТЗ

И ттз.

Исследования проводились■ в соответствии с намеченно£ программой в три этапа по стандартным и раэработанньо методам. ■ .

Для обработки данных были использованы методь регрессионного.анализа и математической статистики.

Научная новизна. Разработана методика определена тепловой напряжённости раздельноагрегатной гидравлическо2 системы. Установлены зависимости теплового состояли) гидропривода с учетом . влияния. температуры н< теплофизические свойства, рабочей жидкости и агрегато! гидропривода.- Разработана методика, определения оптимально! формы бака, при котором обеспечивается наилучший' теплообме! с окружающей средой. Теоретически обоснована методик; рационализации режимов работы гидравлических агрегатов с учетом температурного фактора. Разработа!

графоаналитический метод распределения температуры рабоче£ жидкости по тракту за один цикл.

Практическая ценность. Разработана методика определена оптимальных размеров- масляного бака трактора хлопковое модификации. Построена номограмма для определения повышени) температуры рабочей жидкости, проходящей через местны« сопротивления. Разработана методика определена

установившейся температуры рабочей жидкости с высоко! точность». Даны рекомендации по рациональ;;ому режиму работ!

гидравлических систем тракторов. Предложен ряд технических решений проблем снижения температуры рабочей жидкости, по которым были получены патенты Республики Узбекистан.

Реализация результатов исследования. Разработанная по результатам исследования методика определения оптимальной формы . и размеров бака принята для реализации на ПО "Ташкентский тракторный завод".

Уртааульским РМЗ приняты рекомендации по устранению запертого объема между зубьями ремонтируемых шестеренных насссов, что приводит к снижению температуры рабочей ЖИДКОСТИ.' ■

Приняты к внедрению рекомендации по существенному улучшению конструкции гидросистем новых тракторов, выпускаемых на ТТЗ.

Апробация работах. Основные положения диссертационной работы . доложены, обсуждены и одобренч ка научно-производственных конференциях Института механики и сейсмостойкости сооружений им М.Т. Уразбаева Академии Наук Республики Узбекистан в 1995 и 1996 годах; на международной конкуренции "Вычислительная математика" (Бухара, '1995 г.), на Республиканской конференции' по механике посвященной 90-летию академика М.Т. Уразбаева (Ташкент, 1996 г.); на расширенном заседании семинара лаборатории "Динамика я надежность систем приводов" Института Механики и Сейсмостойкости сооружений, 1997 г.; на заседании научно-технического совета СКВ "Трактор" ГАО "Ташкентский тракторный завод", 1997 г.; на расширенном семинаре кафедры "Автомобилестроение" Ташкентского Автомобильно-Дорожного Института, 1997 г.; на расширенном заседании кафедры "Тракторостроение" Ташкентского Государственного

Технического Университета, 1997 г.; ка заседании научного семинара специальности "Автомобили п тракторы", ТАДИ, 1997 г; на заседании НТС УзМЭИ. .

Публикации. Основные положения диссертационной рабцты изложены в 5-ти опубликованных статьях, в 3-х научно-технических отчетах и в 2-х патентах Республики Узбекистан.

Структура и ой'ьон райоты. Диссертационная работа состоит из введения, четырех ' глав, выводов, списка

' -3-

использованной литературы и приложений. Работа изложена на 156 страницах машинописного текста, содержит 13 таблиц, 42 рисунка, список использованной литературы включает 81 наименование, из них 9 на иностранном языке.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ ВО ВВЕДЕНИИ обоснована актуальность темы, определены цель, научная новизна исследований и практическое значение полученных результатов, приведены основные научные положения выносимые на защиту.

В ПЕРВОЙ ГЛАВЕ приведен анализ условий работы мобильных машин, эксплуатируемых в условиях жаркого климата. Приведены статистические .данные, показывающие количество, динамику роста и разновидность парка мобильных машин Иордании, а также виды используемых рабочих жидкостей и их физические свойства. Проанализировано влияние

температурного фактора на •физические свойства рабочих жидкостей и на конструктивные элементы гидравлических агрегатов, а также отрицательное влияние повышенной температуры на надежность, работоспособность, долговечность и динамические характеристики гидравлических систем.

Анализ отказов мобильных машин, работающих в условиях жаркого климата,' показывает, что большинство из них связаны с гидравлическими устройствами и эта проблема ярко выражается в период с июня .по август, когда значительно повышается температура окружающей среды.

На современном этапе проблемы,' связанные с тепловыми процессами в гидравлических системах, были 'рассмотрены многими авторами, в частности в трудах Л.С. Борна, Б.С. Гавриленко, сГ.В. Лебедева, Н.Ф. Метлкжа, В.Н. Прокофьева.

Анализ работ, посвященных тепловым процессам гидроприводов мобильных машин, работающих в условиях жаркого климата, показывает, что в,,предыдущих работах не Выло ' учтено влияние температуры на физические свойства рабочей жидкости и на агрегаты системы, что в целом не отражало с достаточной точностью характеристики процессов тепловыделения, энтальпии, теплоотдачи в окружающую среду и привело к сложности создания адекватной модели которая

описывала бы переходные тепловые процессы для широкого диапазона гидравлических агрегатов.

Также анализ обзора работ, показывав*, что этот вопрос практически мало изучен и его необходимо рассматривать еще на этапе проектирования, для предотвращения нежелательных результатов при эксплуатации.

Исходя из вышеизложенного анализа, основные задачи исследования сформулированы в следующем виде:

- определение основная факторов, влияющих на тепловую напряженность гидравлической системы;

- разработка достоверной модели, которая с достаточной точностью отражала Сы тепловое состояние гидравлических систем машин;

проведение лабораторных, натурных и полевых экспериментальных исследований, для подтзорягдония адекватности разработанной модели;

обоснование параметров отдельных . гидравлических агрегатов, с учетом температурного фактора;

разработка рекомендации по учету температурного фактора при проектировании и эксплуатации машин;

- экономическое обоснование результатов исследований и их внедрение.

ВО ВТОРОЙ ГЛАВЕ рассматривается вопрос повьчяения температуры рабочей, жидкости с учетом, теплообмена с окружающей средой,, при этом предполагается, что все гидравлические, механические и объемные потеря энергии б системе превращаются в тепло и вызывают нагрев агрегатов и рабочей жидкости, и что часть тепловой энергии передается в окружающую среду.

Гидравлический привод имеет большую удельпуп модность, приходящуюся на единицу веса п поэтому, даже сравнительно малые относительные потери энергии, призодят к значительным удельным тепловым потокам. В ходе исследований доучены следующие виды потери энергии: ,

- гидравлические потери на преодоление трения л о длине трубопроводов;

местные гидравлические потери в различных коммуникациях системы;

4.500 3.750 3.500 3.250

з.осо

1.750

— 1,500

1.250

1.000

• 12 11 10

9

■ 4.5 ■4

■3.5 3.0

- 150.000

- 130.000

- 100.000

- 70.000

Е: бо.ооо •

- 50.000

- 40.000

- 35.000

- 30.000

- 25.000

- 20.000

- 14.000

- 12.000 - 10.000 - 8.000

- 7.0С0

~ 6,000 ->■3,000 •

- 4.000\-

- 3.500

- 3.000

- 2.500

- 2.000

- 1.500

- 1.000

0.5СЭ

23

20 19

17 15 14 13 12 11 10 9

7 б

5 4

п - удельная теплоемкость [кДчЛ:г-°К]' б - удельный вес [кНЛ:1] в - перепад д&аяения [МПа] г - пошшгнне температуры [СС]

Рис. 1. Номограмма длн определения повышения темперагуры жндкоети, проходящей через местное сопрогивлснне

б

- механические потери во всех подвижных узлах и вращающихся частях системы;

- объемные потери во всех узлах, где имеются утечки рабочей жидкости;

потери на необратимый процесс сжатия рабочей жидкости.

На основе закона сохранения энергии» первого закона термодинамики и ураэнения неразрывности, бьото получено выражение, которое позволило построить каиограиму для определения павъяхенИ/Т температуры -рабочей жидкости црсгхадеютй через местные сопротивления -• (рис. Ц. Для сггрсдглегпгя ря-гтеискЕносгк ггоеьегсгшя: тсыперзгурк рабочей жидкости и проведения; анализа са пых тчклснэпряженпкя агрегатов система была выбрана равдэлъиа-ггрегаткая! гидравлическа п система, вкда-гаяазя з саЗя пакЭолеа тасго используемые . элементы, -а была выделена

характеризующее понятие время- цикла, которое равно-:

- Угп / <2 /

где ЧГп ~ объем жидкости " во- всея коммуникациях гидропривода; 0 - подача.

С.лл:арное повышение температуры работай взтдкости1 за один цикл:

Д^л " + + + =

= №•• Я _ т1н)/М'С + ЕАрй/Р'С + ЕЛР1/р-с +

Лгц) /М'С

где Д^н - повышение температуры рабочей1 жидкости, 1роходящей через насос,

ЕД^ - повышение температуры рабочей жи-дзсостгг, проходящей по длине трубопроводов*,

Дът ~ повышение темпера-туры рабочей жидкости1, фоходящей через гидроцилиндр-»

Эдн г Лн - мощность и КПД насосэ, ц'С - массовый расход и- теплоемкость рабочей-сидкости,

Дрмс» Др1 ~ перепад давления на местных :опротивлениях и по длине трубопроводов,

-7-'

р - плотность рабочей жидкости, игц, т)гц - мощность и КПД гидроцилиндра. На основе приведенного анализа разработана графоаналитическая методика определения теплонапряженности агрегатов гидросистем мобильных машин. На рис. 2 представлена характеристика повышения температуры рабочей кидкости гидросистемы трактора за один цикл без учета теплообмена с окружающей средой (кривая 1); с учетом теплообмена с окружающей средой (кривая 2); с учетом теплообмена с окружающей средой и со скоростью обдув-а 3м/с (кривая 3) . Таким образом, без ■ учета работы предохранительного клапана, самым ; теплонапрлжвнт.и-! элементом гидросистемы является насос, а самым охлаждающим - гидробак.

Теплообмен, с окружающей средой осуществляется' через поверхности- всех агрегатов гидросистемы: от рабочей жидкости во внутреннюю поверхность гидроагрегата, за счет вынужденной конвекции, от внутренней поверхности гидроагрегата на внешнюю, э-з счет теплопроводности, от внешней поверхности- гидроагрегата а окружающую среду, эа счет свободной конвекции и радиации.

Во втором разделе второй главы рассматривается анализ тепловых режимов гидравлических систем мобильных машин, с учетом ' влияния температурного фактора на 'сзойства рабочей жидкости и конструктивные параметры- элсьиатов. Влияние температуры на физические свойства рабочей жидкости бшк* выражено через степенные функции:

*7^=(Т/Т,,)ПЦ, Р/РоЧГ/То}"Рг С/Со={ТЛ-О)>Г'С,

•где Хг с динамическая вязкость, п.гтотн-ос-тгь-г

«аплопрогодиость и теплоемкость рсЗЬчвй тгтдкости, пи, пч, Ш, Пс - показатели стог:о!лг,

X - температура рабочей- жидкости, пр.г этом индекс. "0'г указывает параметр при начальной температуре-.. • •

Задача построения более сочной модели■теплового режима была основана на законе сохранения энергии, учитывая, что энергия тепловыделения ц в системе равна сумме энергии

-9-

нагрева рабочей азздкости х агрегатов и энергии рассеиваемой в окружающую среду у: N'dt » I'dT + Vdt

Суммарное тепловыделение от всех источников в систем! после разложения в ряд Тейлора до 2-го члена

N - [Ык' (1 - Т|ы.о) .'+' Дрп».,КЛ1о+ N»p + Qo^Po'to'l/ZdA2 +

Ъь'Ръ'г/ZP?} + №'dn«/dT - пи'ДРги'К/То'Ио +

1"Qo*"Ро*fо" (3'dQ/dT + Qo'hp/To + m'nu'Qo/To)/2dAJ +

QoJ'Po* (3*dQ/dT - np'Qo/To)/2А2]' (T-To) Обозначив первую правую составляющую через а вторую

- через ы, получим .".-

Ы » No + N' (Т - То)

На рис, 3 показана■зависимость ц от j. , Энтальпия в системе также будет равна

I » (C^i'H. + Саг0-Маг) + (ГОо'Сшо'Псп' + rrir * Саг * псаг> ' (Т'То) /То

при ЭТОМ I = 10 + Г (Т-То)

На рис. 4 показана зависимость j от

Количество тепла, рассеиваемое в окружающую среду ¿у через внешнюю, площадь 'поверхности всех агрегатов системы ¡г за промежуток времени ¿{.равно

dV - KF'JT-To) 'dt .

На рис. 5 показана зависимость ц/ от Т. Полный коэффициент теплопередачи берется усредненк А по температуре

К - (Ко +Кк)/2 и по площади

К - (KiFi + K2F2 + ... +K„Fn) /^Fi

С учётом влияния температур и. после разложения в рял уравнение имеет следующий вид:

-Ю-

Me

1

~7 г ¿

..... f! —. X J

----- ..... — — —

0.25 0.50 0.75 (Т-Ъ)/100 0.25 0.50 0.75 (T-Tc)/100

PifC.3 Fkc. 4

Т/100*

0.375 • 0.250 0.125

0.25 0.50 0.75 (T-T.yiOO ' Рис. 5

1 - pemeiuic, полученное численйым методом

2 - решение, полученное аналитическим методом

3 - решение, полученное без учета влияния температурного фактора ■

I 2

Рис. 6

4 т/т»

(Ыо + Ы*(Т - То) ) "аь - (Х0 + 1'(Т - ТоИ'йТ + К'ГЧТ -

То) -аь

Необходимо было решить вышеуказанные уравнения с цель» нахождения связи между температурой рабочей жидкости 1 временем, а затем нахождения величины установившейся температуры, которая и является показателем пригодное^ данной систода к каким-либо условиям работы:

Ту« - Т0 "Но/(И - K^F)

Проведенные расчеты и экспериментальные данные свидетельствуют о необходимости учета влияния температур ш физические свойства рабочей жидкости и всего агрегата, чте приводит к значительному изменению величины установившейс; температуры, так как пренебрежение влияния температурь может привести к погрешности в пределах 15%.

На рис, 5 построена зависимость температуры рабоче£ жидкости от времени, с учетом влияния температурногс фактора на теплофизические ' свойства рабочей жидкости I агрегатов гидропривода аналитическим методом (кривая 1), численным методом (кривая 2) и без учета этих влияни{ (кривая 3) .

При аналитическом решении, с целью облегчения решенш задачи, полный коэффициент теплопередачи К был взяг усредненным по температуре и по площади, а при численно! реиении была учтена его зависимость от температуры.

На рис, 7 показана блок-схема численного решенш уравнения теплового режима.'

• третья ГЛДВЛ посвящена экспериментальным исследования! на специальном стенде раздельно-агрегатной гидравлическое системы, имитирующей эксплуатацию гидропривода мобильно! машины в реальных условиях.

Целью этих исследований являлось проверка адекватност!

г

теоретических моделей и подтверждение полученных выводов п< учету влияния температурного фактора на тепловые процессы.

Использование этой специально разработанной установи позволило методом тензометрирования исследовать динамик; роста температуры рабочей жидкости при холостом, постоянно:

-12-

Рис. 7. Блок-схема программы определения теплового режима гидро1тривода - ' -13-

и переменном режимах нагружения. Результаты экспериментов показаны на рисунке 8.

В этой главе представлена методика обоснования выбора рабочей жидкости, т.к. для ускорения проведения и повышения точности экспериментов необходимо использовать масло, которое имеет резко выраженную зависимость коэффициента вязкости от температуры. Для проведения наших экспериментов использовалась смесь, состоящая из трансформаторного

масла и 25% масла МС-20.

Так же в этом разделе описывается конструкция и описание стенда, его технические характеристики, методика проведения экспериментальных исследований, и обработки экспериментальных данных.

Доказана воспроизводимость /эксперимента по критерию Кохрена. Произведена опенка влияния на тепловой режим гидросистемы его элементов и . доказана адекватность теоретических1моделей по критерию Фишера.

Второй раздел этой главы посвящен натурным ускоренным экспериментальным исследованиям, проведенные на макетных образцах тракторов TT3-130K.11, TT3rl00K.ll с двигателями "Камминз" и TT3-80B.il с двигателем .Дт24От.

Целью этих экспериментов являлась проверка эффективности использования . ыасляного радиатора для охлаждения рабочей .жидкости, а так же .проверки целесообразности .использования предложенной, нами новой формы бака,. .

Результаты этих исследований показали, что существующая система охлаждения гидросистемы с воздушным обдувом малоэффективна. При использовании рекомендаций автора по совершенствованию масляного бака можно улучшить теплообмен с окружающей средой на 34%. Результаты расчетов показывают, . что при номинальном режима эксплуатации, при температуре окру^.-дсй среды до <35°С, температура. рабочей . жидкости не -превысит 73°С, что.остается ниже критической.

При .^проведении полевых испытаний на , тракторе .ТТЗ-130К.11, работающем на культивации при температуре окружающей среды ^1)=40°С' и исключении масляного радиатора температура рабочей жидкости не превышала 5б°С. •..'.'. : -14- ' '

АО, £ 33

20

10

IX '..1... » -1-

/

г

0 20 40 60 80 100 120 140 0 20 40 69 80 100 120 140

Время работы, ниц Время рвбогы, то

гг

Релшм холостого хода (цнр1<уляция) 40

20

10

г

Режим с гвдроцшшцдром без шгрузкн

О 20 40 60 80 100 120 140 0 20 40 60 80 100 120 МО Вреы«ра5оты, инн . Сргм«рз5отн ам

1 ' I 1

Режим работы с постоянной нагрузпзЯ

О 1X1

Т=\гма

Режим работы с переменной нагрузкой

О

Рис. 8. -15-

Проведенные исследования подтвердили этот факт и переданы на внедрение на ГАО "Ташкентский тракторный завод". Результаты ускоренных экспериментальных

исследований показаны на рис. 9.

В ЧЕТВЕРТОЙ ГЛАВЕ даются общие рекомендации по рационализации режимов работы гидроприводов мобильных машин на основе изучения характера повышения температуры рабочей жидкости. В этом разделе решается задача, связанная с нахождением самой рациональной остановки машины при ее эксплуатации, ее длительности и кратности, при которой получается самый малый нагрев. Необходимо, было найти время остановки гидросистемы на перерыв, которое является оптимальным в плане термического режима. Для этого решали следующую математическую задачу: найти время ^ остановки на перерыв гидросистемы при котором функционал будет иметь минимум. Для однократной остановки функционал имел следующий вид:

а = ]" £йъ + } ¿ЙЪ, о 1

а при двукратной остановке;

J = ] + J2fclt + } £.

О ^Н 0.5 га2+ 0.5 •

На рисунке 10 показано, ' что с точки эрегггя теплонапряжеиности, режим с дпумя перерьгзамгг по 30 кинут является более рациональным, чем с однкг-:.

Так же Е этом разделе рассматривается вопрос выбора самой оптимальной формы и размеров гидробака, обеспечивающей наилучший теплообмен с окружающей средой*

При этом объем бака берется с учетом технических ноуы, обеспечивавши нормальную работу система, а так же конструктивных данных ограничивающих линейные размерь" бака.

- ' Оптимальные параметры подходящей формы определялись численным многомерным методом поиска оптимума с помощьк ЭВМ.

Наилучшей формой бака среди рассмотренных (рис. 11) , обеспечивающей наибольший теплообмен с окружающей средой, является прямоугольная, так чтобы одна сторона была равнг

.-16-

s

0.0

3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 Время работы, мин

3.0 6.0 9.0 12.0 15.0 Время работы, мин

3.0 6.0 9.0 12.0 Время роботы, мин

75 70 У 6 5 i« I55

S50 §45 |40 £35 30

с )

»

15.0

Л - Нагрев рабочей жадяиян с радиатором и цилиндрическим Саком Б - Нагрев рабочей жидгоети с радиатором и прямоугольным б&г.п В - Harpe,') рабочей жидкости без радиатора с цилиндрическим б,х\ом Г - Harpen рабочей жидкости без радиатора с прямоугольным бзгам

Рис. 9. Результаты нату рных испытаний -17- ~

0.0 3.0 6.0 9.0 12.0 Время работы, мин

Г

15.0

Рис. 10. Рационагшзация режимов ^ксплудтадап гидрэвистем мобильных машин

№ п/п Форма Геометрическая фигура Объем, м5 Максимальная площадь, м1

1 прямоугольная У / 0.011 0.350

г ;У 3 X 0.019 0.572

0.061 1.295

2 цилиндрическая - Г—^ н 0.0 п 0.338

0.019 0.440

0.061 0.906

3 цилиндрическая о шаровыми днищами ) 0.011 0.281

^-н-& 0.019 0.061 0.452 0.905

4 прямоугольная с круглыми концами' н к 0.011 0.330

\1 0.019 0.061 0.534 1.255

5 5 шаровая 0 — 0.011 0.019 0.061 0.011 0.238 0.343 0.748

кубическая л / 0.245

¡У ! * г/---- / 7 0.019 0.061 0.295 0.929

Рис. 11. Взаимосвязь между мехснмаяыплмн площадями г. объемами масляных багов пшросистеаразлтньк геометрических форм

максимально допустимой, а вторая минимально допустимой, рекомендации по выбору оптимальной формы бака приняты к внедрению на ТТЗ.

В этом разделе также изложено содержание дву> изобретений автора, защищенных патентами Республик!' Узбекистан. Первое, посвященное устранению вредногс запертого объема в межзубовом пространстве шестерне»* насоса, а второе посвящено созданию гидравлической системь с принудительным охлаждением, приводом которого квляето шток поршня пружинного гидроаккумулятора. Применение эти> изобретений позволяет снизить температуру рабочей хгидкосм гидроприводов мобильных машин.

В следующем разделе дается расчет экономическогс эффекта от внедрения предложенного автором масляного бака I ' исключения существующего масляного ¿эад^атора, что приводи1] к экономическому эффекту 11834 сум на каждый трактор маркг TT3-130K.11.

В последнем разделе даны основные выводы и рекомендацш по результатам диссертационной,работы.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Гидравлические системы . мобильных машин, эксплуатируемые в условиях жаркого климата, таких ка! Иордания и Узбекистан которые,, ео многом сходны по сеош природно-климатическим условиям, подвергаются сильны: колебаниям температур окружающей среды и рабочей жидкости, что отрицательно влияет на работоспособность этих систем.

2. Отрицательное влияние повышенной температуры н; работоспособность гидравлических систем машин обусловлен* изменением теплофизических свойств рабочей жидкости I конструктивных параметров агрегатов гидросистемы.

3. Все механические, гидравлические и объемные потери ; , гидравлических системах машин, практически, превращаются а

тепло---и-' вызывают нагрев рабочей жидкости и агрегате) -Гидросистем,, при этом можно пренебречь тепловыделением о^ • сжимаемости из-за сравнительной малости этих величин.

4. Предложен графоаналитический метод определени; температуры рабочей жидкости по тракту гидросистемы за оди! цикл, при котором установлено, что самым теплонапряженньп

■ ' -20-

элементом гидросистемы является насос, а самым охлаждающим - гидробак.

5. При больших перепадах давления на местном зопротивлении резко повышается температура рабочей кидкости, проходящей через него, построена номограмма для эпределения этого повышения.

6. При нестационарных тепловых процессах тепловыделение в системе, энтальпия и теплорассеиэани'е в окружающую среду являются переменными и из-за изменения температуры, которая влияет на все свойства и параметры гидропривода. Построена Модель .тепловых режимов гидросистем мобильных машин, учитывающая влияние '.:емпературного фактора. Эта модель с Высокой степенью точности описывает тепловые переходные процессы и позволяет определить величину установившейся температуры рабочей жидкости, по сравнен-/.» с другими моделями, не учитывающими температурного фактора результаты поручаются точнее на 15%.

7. Обоснована методика ускоренных стендовых экспериментальных исследований раздальноагрега1тной гидросистемы и разработан стенд для этих исследований, Имитирующий работу натурных систем. Принята частная Методика ускоренных натурных испытаний гидросистем тракторов. В результате экспериментальных исследований доказана адекватность теоретических моделей и предлагаемых технических решений. ■

*

Э.'Представлена методика рационализации режимов работы мобильных машин ' з зс>нах жаркого климата, при этом предложена методика определения наиболее рационального времени длительности и кратности остановки машин с точки зрения тепловых режимов.

9. Разработана методика оптимизации формы масляного бака с точки зрения наилучшего теплообмена с окружающей средой, при этом рекомендуется прямоугольная форма, так чтобы одна сторона была максимально допустимой, а вторая минимально допустимой. Предложенная методика принята к внедрению на ГАО "Ташкентский тракторный завод".

10. Разработано и запатентовано техническое решение проблемы принудительной системы охлаждения рабочей жидкости гидросистемы мобильной машины.

11. Разработано и запатентовано' техническое решение запертого объема шестеренных гидромашин гидросистем мобильных машин, которое снижает теплонапряженность в системе. Это решение принято к внедрению на Уртааульском РМЗ.

По материалам диссертации - опубликованы следующие работы:

1. ИСАМИДЦИН М. АБДУЛЛАХ, ЛЕБЕДЕВ О.В. Нестационарные тепловые режимы гидросистем машин. ДАН РУз, № 10, 1996 г.

2. ЛЕБЕДЕВ О.В., ИСАМИДДЙН М. АБДУЛЛАХ. Проектирование масляного бака гидросистемы машин с учетом температурного фактора. Узбекский журнал "Проблемы механики", Н> 3-4, 199Ü г.

3. ИСАМИДЦИН М. АБДУЛЛАХ, ЛЕБЕДЕВ О. В. Повышение температуры рабочей жидкости гидравлической системы с учетом теплообмена с окружающей средой. Узбекский журнал "Проблемы механики", № 5-6, 1995 г.

4. ИСАМИДЦИН М. АБДУЛЛАХ. Номограмма определения повышения температуры рабочей жидкости, проходящей' через дроссель. Республиканская научная конференция по механике, посвященная 90-летию академика М.Т. .Уразбаева, - Ташкент, 1996 г.

5. ИСАМИДЦИН М. АБДУЛЛАХ. Исследование силовых гидравлических систем с целью рационализации тепловых режимов при эксплуатации машин. Узбекский журнал "Проблемы механики", № 3, 1997 г.

6. ИСАМИДЦИН М. АБДУЛЛАХ, ЛЕБЕДЕВ О.В. "Объемная гидравлическая система мобильных машин", Авторское свидетельство R'IHDP 9500850.1/ГФ, 1997 г.

7. ЛЕБЕДЕВ О.В., , ИСАМИДЦИН М.АБДУЛЛАХ, ШЕРМУХАМЕДОВ A.A. "Шестеренная гидромашина". Авторское свидетельство K'IHDP 950033.1, 1995 г.

-22-

Узи юрар мадшналар, пщравлик узатмаларнинг юл кобнлияти параметрлари харорат температура факторгши хисоб олган холла, асослар (Иордания мнсолидэ). Диссертация ншкнинг мах сади -гидрашпш агрегатлар ва шя суюклнгининкнг иш кобилиятнни ва ншончлипши ошириш учун узи юрар машш:алар гидравлик узатмаларшшнг иссик пклим шароити учун лоГкалашгашг янги ва мовжуд усулпарини яратнга ва ривожлантиришдан иборатдир.

Харораг фактора нуктан назарвдан куйдагй асосий масалалар куриб чнхилганднр.

1. Иссшшик аэкратилиши ва харорат кутарил!шш анализа услублари прщщипчал равгодда ривожлантириш.

2. Стационар булмаган иссиклик гтроцесслариншг ва тургун хароратии аниклашгашг назарнй моделларннп ишлаб чикаршп.

3. Иш сую клип! сигимлари пзраметрларшт ташки мух ид билан максимал иссиклик алмашинувн хисобга олгай холла мукаммаллаштириш.

4. Узи юрар машшшар пщравлик узатмаларининг иссик ихлим шароитцца куллаш режнмларшш мувофаклаштлршп.

Ишш техник курилмаларга давлат патента олингаи.

Ипмий шз 'натткалари иккн саноат корхоналарида куллаш учун кабул кшплшш

The base of the workability of the parameters for the mobile machine power drive systems with consideration of the heat effects (on examples of Jordan conditions)

The aim of the dissertation is to work out new and to develop existing methods designing for mobile machine hydraulic power drive systems working in hot climate and conditions in order to increase the reliability durability for hydraulic liquid and system devices.

The following main tasks are considered and solved in dissertation in point of view of heat effects:

¡3 development of the methodological principals methods of analyzing of the heat generation and temperature increasing.

q work out of the theoretical models for the unsteady heat processes and determination of the final temperatures.

O optimization of the hydraulic liquids reservoirs parameters la consideration of the maximum heat exchange with the environment.

O rationalization of the working time and stoppages during exploitation the system in hot conditions Two governmental patents were obtained in ? proposed technical constructions.

The results of investigations are accepted to realize in two Industrial enterprises.

Формат 60Х84'/ц- Бумага типографская.

Печать «РОТАПРИНТ» Объем £ Тираж {00 эк.).

Заказ №

Типография издательства «Фан» Республики Узбекистан. 700170. Ташкент, пр. академика X. Абдуллаева, 79.

Подписано к печати