автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.03, диссертация на тему:Повышение эффективности диагностирования гидроприводов строительно-дорожных машин по переходным характеристикам

СШСОК ОБОЗНАЧЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 - АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРСПЕКТИВНЫХ СРЕДСТВ И СПОСОБОВ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ГИДРОПРИВОДОВ

СТРОИТЕЛЬНО-ДОРОЖНЫХ МАШИН.

1.1. Анализ средств и способов диагностирования гидроприводов строительно-дорожных машин.

1.2.Определение перспективных способов диагностирования и средств их реализации.

1.3.Выводы к главе 1.

ГЛАВА 2 - ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ГИДРОПРИВОДА.

2.1. Задачи экспериментальных исследований и описание экспериментальной установки.

2.2. Методика проведения экспериментальных исследований.

2.3.Статистическая обработка экспериментальных данных. Оценка погрешностей измерений.

ГЛАВА 3 - МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ГИДРОПРИВОДА.

3.1. Метод формирования математических моделей гидропривода.

3.2. Математическая модель насоса.

3.3. Математическая модель золотникового распределителя.

3.4. Математическая модель гидроцилиндра.

3.5. Математическая модель предохранительного клапана.

3.6. Математическая модель гидролинии с сосредоточенными параметрами.

3.7. Математическая модель фильтра.

3.8. Математическая модель линейного дросселя - имитатора перетечек.

3.9. Проверка адекватности математической модели дроссельного гидропривода по экспериментальным графикам переходных процессов.

3.10. Определение относительных коэффициентов чувствительности диагностических параметров.

3.11. Разработка алгоритма формирования диагностических моделей.

3.12. Выводы к главе 3.

ГЛАВА 4 - ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСЛОВИЙ, ПОВЫШАЮЩИХ

ДОСТОВЕРНОСТЬ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ

ГИДРОПРИВОДА.

4.1. Определение условий диагностирования, позволяющих избежать влияние нерастворенного воздуха.

4.2.Определение условий диагностирования, позволяющих избежать влияние процессов облитерации и загрязнения зазоров.

4.3. Вывод к главе 4.

ГЛАВА 5 - ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ

5.1. Основы методики проектирования диагностических систем.

5.2. Вывод к главе 5.

Гидропривод (ГП) нашел своё широкое применение во многих технических объектах, особенно в строительно-дорожных машинах (СДМ).

В настоящее время уровень потребления С ДМ сократился в 4. 6 раз. Доля машин с истекшим сроком службы достигла 40% и обновляется только 1,5.2% в год, при норме 8. 12%, что вызвало быстрое старение парка СДМ. Данная ситуация позволяет предположить, что в будущем повысится спрос на рынке строительно-дорожной техники.

В этих условиях российские СДМ должны конкурировать со всё возрастающим импортом [43]. Жесткая конкуренция требует от производителей повышения надежности и технического уровня выпускаемых машин [16], [69]. Повышению надёжности способствует применение передовых технологий технического обслуживания, включающих в себя диагностирование [36].

Одними из наиболее сложных видов строительных машин, к тому же работающих в тяжелых эксплуатационных условиях, являются экскаваторы, для которых наиболее актуально диагностирование гидропривода. На долю последнего приходится наибольшее число от всех отказов, относящихся к экскаватору в целом [11], [17].

В настоящее время разработаны различные способы диагностирования гидроприводов СДМ. Наиболее перспективным для создания диагностических систем является способ основанный на анализе переходных характеристик. Однако эффективность его применения зависит от факторов, трудно поддающихся учету, что указывает на необходимость дополнительных исследований по повышению достоверности диагностирования ГП.

Вышесказанное определяет актуальность работы.

Автор благодарит профессора д.т.н. Попова Д.Н. за ценные советы и консультации, доцента к.т.н. Пильгунова В.Н. за помощь в создании экспериментальной установки. Приносит благодарность всем преподавателям, сотрудникам кафедры "Гидромеханика, гидромашины гидропневмоавтоматика" и отдела 3.4 НИИ ЭМ МГТУ им. Н.Э. Баумана, также инженеру Тимофееву М.Ю. (г. Ковров).

Результаты работы предназначены для создания средств контроля технического состояния строительно-дорожных машин, в частности одноковшовых экскаваторов третьей и четвертой размерных групп.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований определенны условия, при которых повышается эффективность диагностирования гидропривода. Разработаны диагностические режимы работы ГП, позволяющие избежать влияние нерастворенного воздуха находящегося в диагностических полостях и влияния процессов заращивания зазоров, по которым происходят внутренние перетечки:.

Адекватность математической модели гидроприводу проверена на созданной для этих целей экспериментальной установке. Результаты экспериментов подтверждают рассчитанные по математическим моделям динамические процессы проходящие в диагностических полостях.

Определены относительные коэффициенты чувствительности диагностических параметров к относительным изменениям структурных параметров, объема диагностической полости, модуля объемной упругости РВД. Это позволило исследовать взаимосвязь достоверности диагностирования и изменений вышеперечисленных факторов. Определено, что достоверность диагностирования по переходным характеристикам растёт по мере увеличения значений структурных параметров.

Анализ различных алгоритмов формирования диагностических моделей выявил перспективность метода группового учета аргументов с использованием математического моделирования. Применимость разработанного алгоритма формирования диагностических моделей подтверждена на гидроприводе экспериментальной установки.

В результате проведенных исследований разработаны основы методики проектирования диагностических систем основанных на анализе переходных процессов.

1. Абаринова H.A. Ефимцева Н.Ф. Расчет характерного модуля упругости газожидкостной смеси // Пневматика и гидравлика. М.: Машиностроение.-1982.-Вып. 9.-С. 166-175.

2. Абрамов С.И. Техническая диагностика одноковшовых экскаваторов с гидроприводом. М.: Стройиздат, 1978. - 99 с.3. .Адлер Ю.П. Введение в планирование эксперимента. М.: Металлургия, 1969. - 157 с.

3. Адлер Ю.П., Горский В.Г., Талалай A.M. Планирование промышленных экспериментов. М.: Металлургия, 1978. - 112 с.

4. Алиев М.Г. Диагностирование гидроагрегатов по величине импульса нарастания давления // Ремонт и диагностика машин: Сб. статей. Калуга, 1973.-С. 190-196.

5. Башкиров B.C. Расчет содержания воздуха в рабочих жидкостях объемных гидроприводов строительно-дорожных машин // Строительные и дорожные машины. 1994. - № 7. - С. 20-22.

6. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика: Справочное пособие.-М.: Машиностроение, 1971. 672 с.

7. Багин С.Б. Разработка и создание системы диагностирования гидропривода одноковшового экскаватора: Дис. . канд. техн. наук. М., 1987,-239 с.

8. Бердников В.В. Прикладная теория гидравлических цепей. М.: Машиностроение, 1977. - 192 с.

9. Беркман И.Л., Раннев A.B., Рейш А.К. Одноковшовые строительные экскаваторы. М.: Высшая школа, 1986. - 271 с.

10. Биргер И. А. Техническая диагностика. М.: Машиностроение, 1978 -240 с.

11. Бойков Н. А., Звездин H.A., Резник Л.Б. Измерение давлений при быстропротекающих процессах. М.: Энергия, 1970. - 64 с.

12. Бронштейн H.H., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов. М.: Наука, 1986. - 544 с.

13. Васильев В.И. Распознающие системы. Киев: Наукова думка, 1983,-421 с.

14. Васильев И.А., Васильева Ю.И. Экономика отрасли строительного и дорожного машиностроения на современном этапе // Строительные и дорожные машины. 1997. - № 4. - С. 2-3.

15. Волков Д.П., Николаев С.Н. Повышение качества строительных машин. М.: Стройиздат, 1984. - 168 с.

16. Галобурда А. А. Повышение эффективности использования гидропривода погрузчика-экскаватора ПЭ-0,8 путём совершенствования средств диагностирования: Дис. . канд. техн. наук. Елгава, 1988. - 266 с.

17. ГОСТ 20911-89. Техническая диагностика. Термины и определения,-Введён с 01.01.91.-М.: Издательство стандартов, 1990. 13 с.

18. ГОСТ 26656-85. Техническая диагностика. Контролепригодность. Общие требования. Введён с 01.01.87. - М.: Издательство стандартов, 1986,-15 с.

19. ГОСТ 25044-81. Техническая диагностика. Диагностирование автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных, строительных и дорожных машин. Основные положения. Введён с 01.01.83. - М.: Издательство стандартов, 1982. -9 с.

20. ГОСТ 25176-82. Техническая диагностика. Средства диагностирования автомобилей, тракторов, строительных и дорожных машин. Классификация. Общие требования. Введён с 01.01.83. - М.: Издательство стандартов, 1986. - 9 с.

21. ГОСТ 26655-85. Техническая диагностика. Диагностирование автомобилей, тракторов, строительных и дорожных машин. Датчики. Общие технические требования. Введён с 01.01.87. - М.: Издательство стандартов, 1986. - 13 с.

22. Гидравлический следящий привод / Н. С. Гамынин и др.; Под ред. В.А. Лещенко. М.: Машиностроение, 1968. - 564с.

23. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для машиностроительных вузов / Т. М. Башта, С. С. Руднев, Б. Б. Некрасов и др. М.: Машиностроение, 1982. - 423 с.

24. Гричар Н. Г. Разработка системы бортовой диагностики гидроприводов бурильных машин транспортного строительства: Дис. . канд. техн. наук,-М., 90. 239 с.

25. Гухман А. А. Введение в теорию подобия. М.: Высшая школа, 1963.-254 с.

26. Густомясов А. Н., Маландин Г. Ю. Построение диагностических моделей гидропривода. М.: Издательство МГТУ, 1993. - 22 с.

27. Густомясов А. Н., Тимофеев М. Ю., Птицын Г. В. Снижение влияния нерастворенного газа в рабочей жидкости при диагностировании гидравлических приводов // Приводная техника. 1997. - № 6. - С. 31 - 32.

28. Густомясов А. Н., Птицын Г. В. Приложение теории и средств многоаспектного моделирования технических объектов к разработке диагностических моделей гидроприводов: Тез. докл. науч. техн. конф., январь 1997 г.; МГТУ им. Н. Э. Баумана. - М., 1997. - 32 с.

29. Густомясов А.Н., Трудоношин В.А. Автоматизированный расчет на ЭВМ гидромашин и гидроприводов // Вестник МГТУ. Сер. Приборостроение. -1991,-№2.-С. 29-37.

30. Данилов Ю. А., Кирилловский Ю. JL, Колпаков Ю. Г. Аппаратура объёмных гидроприводов. Рабочие процессы и характеристики. М.: Машиностроение, 1990. - 272 с.

31. Демиденко Е.З. Линейная и нелинейная регрессии. М.: Финансы и статистика, 1981. - 302 с.

32. Дрейпер Н., Смит Г. Прикладной регрессионный анализ: В 2-х кн./ Пер с англ. Ю. Г. Адлер, В. Г. Горский. М.: Финансы и статистика, 1986,-366 с.

33. Егоров А. И., Полосин М. Д., Смирнов Ю. В. Повышение конкурентоспособности строительно-дорожной технике // Строительные и дорожные машины. 1997. - № 5. - С. 3-6.

34. Зайченко И.З., Мышлевский П.М. Пластинчатые насосы и гидромоторы. М.: Машиностроение, 1970. - 210 с.

35. Ивахненко А.Г. Кибернетические системы с комбинированным управлением. Киев: Техшка, 1965.-512с.

36. Измерение, обработка и анализ быстропеременных процессов в машинах / В. П. Максимов, И. В. Егоров, В. А. Карасёв. М.: Машиностроение, 1987.-208 с.

37. Казаринов С.А. Диагностирование аксиально-поршневых насосов гидроприводов строительных экскаваторов по виброаккустическим характеристикам: Дис. . канд. техн. наук. Л., 1990. - 210 с.

38. Камке Э. Справочник по обыкновенным дифференциальным уравнениям. М.: Наука, 1971. - 576 с.

39. Ким Б.Г. Повышение готовности парков строительных машин путем совершенствования системы технической эксплуатации: Дис. . доктора техн. наук. Владимир, 1996. - 364 с.

40. Клашанов Ф.К. Академия проблем качества: Задачи отделения "Подъёмно-транспортные, строительные, дорожные, горные машины и спец-автотранспортные средства" // Строительные и дорожные машины,- 1998.-№ 1. С. 30-31.

41. Колчин A.B. Оптимальная точность технического диагностирования сельскохозяйственных тракторов: Дис . канд. тех. наук. М., 1985. - 351 с.

42. Кондаков Л. А. Рабочие жидкости и уплотнения гидравлических систем. М.: Машиностроение, 1982. - 216 с.

43. Кондаков Л. А. Уплотнения гидравлических систем. М.: Машиностроение, 1972. - 240 с.

44. Козубовский С.Ф. Применение и развитие МГУА в США // Автоматика. -1974.-№ 1. С. 84-89.

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

46. Крагельский И.В., Виноградова И.З. Коэффициенты трения: Справочное пособие. М.: Машгиз, 1962. - 220 с.

47. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчета на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. - 528 с.

48. Краснов Н. М. Растворимость воздуха в жидкостях для гидросистем .// Автоматика и телемеханика. 1952. - № 1. - С. 8-10.

49. Кузин Э. Ы., Любельский В. И., Писарев А. Г. Совершенствование методов и средств диагностирования гидроприводов // Строительные и дорожные машины. 1996. - № 8. - С. 35-37.

50. Латыпов Ш. Ш. Метод и средство диагностирования рукавов высокого давления гидроприводов машин сельскохозяйственного назначения: Дис. . канд. техн. наук. Ташкент, 1990. - 190 с.

51. Лещенко В.А. К вопросу об истечении минерального масла через рабочие щели дроссельных золотников гидравлических следящих систем // Станки и инструмент. 1952. - № 3. - С. 22-27.

52. Львовский Е. H. Статистические методы построения эмпирических формул: Учебное пособие для втузов. М.: Высшая школа, 1988. - 239 с.

53. Любельский В.И., Писарев А. Г., Черейский П.М., Чечет В. А. Техническое диагностирование приводов строительных и дорожных машин // Строительные и дорожные машины. 1996. -№ 8.-С.35-37.

54. Мальцева H.A. Совершенствование технического обслуживания строительно-дорожных машин применением средств технической диагностики: Дис. . канд. техн. наук. Омск, 1980. - 163 с.

55. Макаров Р. А., Соколов А. В. Диагностирование строительных машин. М.: Стройиздат, 1984. - 335 с.

56. Макаров P.A., Рихтер В.А. Применение импульсных приборов для диагностирования строительных и дорожных машин // Строительные и дорожные машины. 1974. - № 1. - С. 34-36.

57. Машиностроительный гидропривод / Л.А. Кондаков, Г. А. Никитин, В.Н. Прокофьев и др.; Под ред. В. Н. Прокофьева. М.: Машиностроение, 1978.- 495 с.

58. Мелешко В. М. Разработка и исследование системы диагностического обеспечения эксплуатации гидроприводов одноковшовых строительных экскаваторов: Дис. . канд. техн. наук. Омск, 1987. - 251 с.

59. Никитин Г.А. Щелевые и лабиринтные уплотнения гидроагрегатов.-М.: Машиностроение, 1982. 135 с.

60. Никитин Г.А., Чирков C.B. Влияние загрязненности жидкости на надежность работы гидросистем летательных аппаратов. М.: Транспорт, 1969,-184 с.

61. Норенков И.П., Трудоношин В.А., Федорук В.Г. Метод формирования математических моделей для адаптируемых программных комплексов анализа радиоэлектронных схем // Радиотехника. 1986. - № 9. - С. 67-71.

62. Перель Л.Я., Филатов A.A. Подшипники качения: расчет, проектирование и обслуживание опор: Справочник. М.: Машиностроение, 1992,- 608 с.

63. Полосин М. Д. Варфоломеев В. П. Актуальность инвестиционного обеспечения конкурентоспособности строительных и дорожных машин // Строительные и дорожные машины. 1998. - № 2. - С. 2-6.

64. Попов Д.Н. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем: Учебник для вузов. М.: Машиностроение, 1987. - 464 с.

65. Попов Д.Н. Нестационарные гидромеханические процессы. М.: Машиностроение, 1982. - 240 с.

66. Ранеев A.B. Гидравлические универсальные одноковшовые экскаваторы большой мощности // Строительные и дорожные машины. 1997. -№11.-С. 2-7.

67. Рекомендации по организации и технологии диагностирования тракторов с помощью установки КИ-13940. М.: ГОСНИТИ, 1982. - 127 с.

68. Рекомендации по техническому диагностированию машин в сельском хозяйстве. М.: ГОСНИТИ, 1977. - 52 с.

69. Решетников JI.JI. Повышение надёжности аксиально-поршневых гидромашин экскаваторов путём совершенствования их диагностирования: Дис. . канд. техн. наук. Л., 1988. - 234 с.

70. Руднев С.С. Конспект лекций по курсу "Гидродинамика". Гидродинамика вязкой жидкости. М.: Издательство МГТУ, 1977. - 48 с.

71. Руднев П.И., Хаджи Б.А., Чернышёв В.Ю., Шиляев С.Н. Динамические параметры аналого-цифровых преобразователей и методы их измерений // Радиотехника и электроника. 1993. - Вып. 10. - С. 1868-1871.

72. Рулис К. В. Совершенствование диагностирования золотниковых пар гидрораспределителей одноковшовых строительных экскаваторов: Дис. . канд. техн. наук. Спб., 1993. - 239 с.

73. Свешников В.К., Усов A.A. Станочные гидроприводы: Справочник.-М.: Машиностроение, 1988.-512с.

74. Седов Л.И. Методы подобия и размерности в механике. М.: Наука, 1987.-432 с.

75. Тайц В. В. Опыт применения средств технической диагностики строительных машин с гидроприводом на Баме // Совершенствование эксплуатации и ремонта строительных машин и механизмов с гидроприводом,-Л.: ЛДНТП, 1984. С. 56-60.

76. Тайц В.В. Разработка системы контроля технического состояния строительных машин по диагностическим показателям: Дис. . канд. техн. наук. -М., 1985.-245 с.

77. Техническая диагностика гидравлических приводов / Т. В. Алексеева, В. Д. Бабаянская, Т. М. Башта и др.; Под общ. ред. Т.М. Башты. М.: Машиностроение, 1989. - 264 с.

78. Технические средства диагностирования: Справочник /В.В. Клюев, П.П. Пархоменко, В.Е. Абрамчук и др.; Под общ. ред. В.В. Клюева. М.: Машиностроение, 1989. - 672 с.

79. Техническое описание и инструкция по эксплуатации многофункциональной платы ввода/вывода ЛА-70МЗ. М. - 1996. ■ 60 с.

80. Тигунцев А. М. Диагностирование насосов гидропривода одноковшовых строительных экскаваторов встроенными средствами: Дис. . канд. техн. наук. Л., 1990.- 186 с.

81. Томович Р., Вукобратович М. Общая теория чувствительности. М.: Сов. радио, 1972. - 239 с.

82. Товарные нефтепродукты, свойства и применение: Справочник / Под ред. В.М. Школьникова. М.: Химия, 1978. - 472 с.

83. Уплотнения и уплотнительная техника: Справочник / JI.A. Кондаков, А.И. Голубеев, В.В. Гордеев и др. М.: Машиностроение, 1997. - 448 с.

84. Эрнст В. Гидропривод и его промышленное применение. М.: Маш-гиз, 1963.-492 с.

85. Федорченко Н. П. Разработка и исследование методов технического диагностирования гидромашин одноковшовых строительных экскаваторов: Дис . канд. тех. наук. Омск, 1983. - 200 с.

86. Фрумкин В. Д., Рубичев Н. А. Теория вероятностей и статистика в метрологии и измерительной технике. М.: Машиностроение, 1987. -168 с.

87. Черейский П. М. Исследование и разработка метода и средств диагностирования гидроприводов энергонасыщёных тракторов по параметрам переходных процессов: Дис. . канд. техн. наук. М., 1981. - 245 с.

88. Чупраков Ю.И. Гидропривод и средства гидроавтоматики: Учебное пособие для вузов. М.: Машиностроение, 1979. - 232 с.

89. Шолом A.M. Разработка и исследование термодинамического метода диагностирование объёмных гидромашин с целью управления их качеством: Дис. . канд. тех. наук. М., 1980. - 186 с.

90. Eversheim W. Et et al "Maschinendiagnose in der automatisierten Fertigung. // Industrie anzeiger. -1981. Vol. 31. - № 62. - P. 181-190.101 .Mobile-industrial-AGRICULTURAL HYDRAULIC EQUIMENT: CATALOGUE! WEBTEC HYDRAULICS. Cambridge, 1991. - 262 p.

91. Mayer E. Axiale Gleitringdichtungen. Dusseldorf: VDI Verlag GmbH, 1974. - 125 p.

92. Schweizer P.H. Szebehely V.G. Gas evolution in liquids and cavitation // Journal of applied physics. 1950. - Vol. 21. - № 12. - P. 1218-1224.1. СПРАВКАоб использовании результатов диссертационной работы1. Птицына Г.В.

93. Зав. конструкторским отделом1. Ягопольский А.Г./