автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Повышение эффективности стреловых самоходных кранов при эксплуатации в условиях низких температур

На правах рукописи УДК 621.867.7:62-82

Сорокин Евгений Александрович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ СТРЕЛОВЫХ САМОХОДНЫХ КРАНОВ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ В УСЛОВИЯХ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУР

05.05.04 - Дорожные, путевые и строительные машины 05.02.03 - Системы приводов

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

а

Санкт-Петербург - 1994

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Каверзин С.В.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Тархов А.И.

кандидат технических наук Сапожников А.И.

Ведущая организация: Красноярский филиал ВНИИСТРОЙДОРМАШа

на заседании диссертационного совета К 063.31.04 в Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 198103, , г. Санкт-Петербург, ул. Курляндская, 2/5, аудитория 340.

С диссертацией можно ознакомиться в фундаментальной библиотеке СПбГАСУ.

Автореферат разослан Рч«луЩ 1994 г.

Защита состоится " '■

1994 г. в I ^ ' "Ючадов

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат техн. наук, профессор

Алексеенко П.Д.

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В последние годы наметилась тенденция строительства промышленных и гражданских объектов, газопроводов, автомобильных и железных дорог, тепловых и гидроэлектростанций в северных и восточных районах страны, ближе к сырьевым базам. Разработка сырьевых месторождений, строительство различных объектов в северных районах сопряжено с различными техническими трудностями, неблагоприятные климатические условия предъявляют повышенные требования к самоходным машинам, эксплуатируемым на открытом воздухе.

Все возрастающие объемы сторигельно-монтажных -и погрузоч-но-разгрузочных работ в районах с суровым климатом диктует необходимость создания новых совершенных машин, .способных эффективно работать в сложных климатических условиях.

В качестве основных средств механизации строительно-монтажных и погрузочно-разгрузочных работ служат грузоподъемные машины, в парке которых наибольший удельный вес занимают стреловые самоходные крат, около. 60? которых выпускается с гидравлическим приводом механизмов. Стреловые самоходные краны работают в основном на строительных площадках, пунктах грузопереработки, площадках укрупненной сборки конструкций и относятся к группе кранов общего назначения, которые должны сохранять работоспособность при температуре +40°С.

Однако опыт эксплуатации самоходных кранов с гидравлическим приводом в условиях низких температур показывает, что при температуре ниже -30°С эффективность их использования заметно падает, а при более низкой температуре возможна и полная потеря рабо-•тоспособности машины. Низкие температуры вызывают повышение вязкости рабочей жидкости, снижение эластичности материалов уплотнений и рукавов высокого давления, хладноломкость металлов, снижение объемного КПД насосов и ряд других нежелательных явлений. При эксплуатации в суровых климатических условиях в 1,5-2 раза снижается производительность гидрофицированных машин, что приводит к увеличению затрат на горюче-смазочные материалы и к увеличению трудоемкости выполняемых работ.

Указанные обстоятельства определяют актуальность проблемы повышения производительности гидрофицированных машин, эксплуатируемых в условиях низких температур.

Даль работы. Обеспечение работоспособности и повышение производительности машин, эксплуатируемых в суровых климатических условиях, регулированием температуры рабочей жидкости в гидроприводе.

Диссертация выложена применительно к гидравлическому приводу стреловых самоходных кранов, но результаты работы могут быть в полной мере распространены и на другие машины.

Научная новизна представлена:

- математической моделью для расчета теплового режима гидропривода стреловых самоходш кранов в зависимости от условий эксплуатации и определения производительности кранов в зависимости от температуры рабочей жидкости, алгоритмом и программой трасчета на ЭВМ;

- математической моделью теплообменника на тепловых трубах, алгоритмом и программой расчета на ЭВМ;

- установлением влияния конструктивных параметров гидросистемы крана и теплообменника на интенсивность разогрева рабочей жидкости;

- методикой инженерного расчета теплообменника на тепловых трубах и номограммой для определения параметров теплообменника в зависимости от характеристики гидросистемы и условий эксплуатации машины;

- результатами экспериментального определения интенсивности разогрева рабочей жидкости в гидросистеме в зависимости от конструктивных параметров теплобменшка.

На защиту выносятся следующие полокения:

- результаты теоретических и экспериментальных исследований влияния низких температур на производительность стреловых самоходных кранов;

- математическая модель для расчета теплового режима гидропривода и производительности стреловых самоходных кранов и результаты ее исследования на ЭВМ;

- методика инженерного расчета теплообменника на тепловых трубах;

- номограмма для определения параметров теплообменника в зависимости от условий эксплуатации Машины;

- результаты - экспериментального определения зависимости интенсивности разогрева рабочей жидкости в теплообменнике от его конструктивных параметров.

Практическая ценность работы:

- использование алгоритма и программы для расчета теплового режима гидропривода и производительности стреловых самоходных кранов, а также алгоритма и программы расчета теплообменника на тепловых трубах позволит повысить качество проектных разработок, сократить их сроки и создать условия для применения системы автоматизированного проектирования;

- разработана методика инженерного расчета теплообменника на тепловых трубах, получена номограмма для определения параметров теплообменника в зависимости от вместимости гидросистемы, требуемого времени разогрева, климатических условий эксплуатации и степени разогрева рабочей' жадности;

Реализация работа. Результаты диссертационной работы внедрены в Красноярском филиале ВНИИстройдормаша, Красноярском тресте "Строймеханизация" и других организациях.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на научно-технических конференциях Красноярского политехнического института в 1986-1990 годах, на 49-й научно-технической конференции Сибирского автомобиле-дороашого института в 1989 году.

Публикации. Основное содержание работы опубликовано в шести статьях и защищено тремя авторскими свидетельствами.

Объем работы. Диссертация состоит из введения,, пяти глав, выводов, списка литературы, приложений и содержит 109 страниц машинописного текста (без приложений), 20 таблиц, 32 рисунка и список литературы из 124 наименований.

СОДЕЕШМЕ РАБОТЫ

Первая глава диссертационной работы посвящена анализу перспектив развития привода стреловых самоходных кранов, влиянию

климатических условий эксплуатации на производительность гидро-фицяровашшх машин, способам обеспечения их работоспособности и повышения производительности при эксплуатации в условиях низких температур.

В результате анализа ~ исследований перспектив развития типа привода стреловых самоходных кранов, проведенных во ВНШстрой-дормаше, установлено, что в ближайшие 10 лет наибольшее распространенна получит гидравлический привод крановых механизмов. Перспективность гидравлического привода отмечается для самоходных кранов практически любой грузоподъемности.

Анализ предшествующих исследований влияния климатических условий эксплуатации на технико-экономические показатели гидрофи-цированных машин показал, что климатические условия эксплуатации, особенно температура окружающего воздуха, существенно влияют на производительность и работоспособность гидрофивдрованных машин. Опыт их эксплуатации показал, что основными причинами снижения производительности и потери работоспособности являются:

- изменение физико-технических свойств рабочей жидкости при изменении ее температуры;

- температурные деформации деталей и изменения характера посадок и зазоров в подвижных соединениях гидроагрегатов;

- изменение физика-механических свойств материалов уплотни-

телыгых элементов.

' Изменение вязкости рабочей жидкости вызывает снижение объемного КЦЦ насоса, что обусловлено недозаполнением рабочих камер насоса при низкой температуре и увеличением внутренних утечек при повышенной температуре рабочей жидкости."

При низкой температуре значительно возрастают потери давления жидкости в гидросистеме, вызванные ухудшением условий прокачиваемое™ в гидролиниях' и гидроаппаратуре. Это приводит не только к снижению полезных усилий на выходных звеньях гидродвигателей, но и иногда к полной потере работоспособности машины.

Низкие температуры оказывают влияние на быстродействие гидрообору дования. Снижение быстродействия происходит в результате

увеличения времени передачи импульса от насоса к гидродвигател», что приводит к запаздыванию начала" срабатывания последнего.

Таким образом, снижение производительности гидрофицированных машин при низкой температуре вызываю в основном снижением объемного КПД насоса, увеличением потерь давления в гидросистеме и снижением быстродействия гидроаппаратуры. Объемный КОД насоса влияет на его подачу Оц, которая определяет скорость вращения вала ш или скорость перемещения штока V гидродвигателя, а от скорости зависит время цикла % .

Величина потерь давления дР определяет рабочее давление в гидродвигателе Р от которого зависит развиваемый им крутящий момент м или усилие на штоке гидроцилиндра Г„, а от-последнего, в свою очередь, зависит грузоподъемность машины в.

Снижение быстродействия гидроаппаратуры дт непосредственно влияет на продолжительность цикла тц, увеличивая его.

На основании этого можно построить схему влияния температуры рабочей жидкости на производительность машины (рис. 1).

^ Ъб-»4»--'

Трж-, V---> дт-тц-» П

\ ' /

^ др-, Р-> М(Т„)-► с '

Рис. 1. Схема влияния температуры рабочей жидкости

на производительность гидрофицированных машин

Следует отметить, что при низких температурах происходят сайге тяжелые отказы гидропривода, особенно в период его пуска, после которых гидрооборудование -не подлежит восстановлению.

Вопросам влияния низких температур на производительность и работоспособность машин с гидравлическим приводом, а также исследованиям теплового режима гидропривода в условиях эксплуа-

тации посвящены работы Т.В. Алексеевой, O.A. Бардышева, В.А. Ва-сильченко, н.Г. Гаркави, М.Е. Гусмана, Д.Г. Додана, C.B. Кавер-аина, В.Ю. Мануйлова, Г.С. Мирзояна и многих других. В результате анализа проведенных исследований можно выделить несколько направлений решения проблема повышения эффективности • гидрофмци-рованных машин, эксплуатируемых в условиях низких температур: применение материалов повышенной прочности для изготовления ответственных деталей гидрооборудования;

- применение новых более совершенных конструкций гидрооборудования;

- разработка оптимальных гидравлических схем;

- применение маловязких рабочих жидкостей;

- оптимизация теплового режима гидропривода.

Анализ результатов экспериментальных исследований выполненных в Красноярском филиале ВНЖстройдормаша, НИИСе, ВНШстрой-дормаше, ОПИСИ, СибАДИ, МАДИ, КИНГА и ряде других организаций, а также за рубежом, позволяет сделать вывод о том, что существует определенный температурный диапазон в котором все параметры гидропривода имеют оптимальное значение. Поэтому к одному из наиболее радикальных направлений повышения эффективности гидрофициро-вашшх мания следует отнести оптимизацию теплового режима гидропривода. Под оптимизацией теплового режима подразумевается быстрый разогрев рабочей жидкости до оптимальной температуры и поддержание ее в последствии на заданном уровне.

В главе рассмотрены способы разогрева рабочей жидкости. Их анализ показывает, что наиболее эффективным, применительно к самоходным машинам с двигателем внутреннего сгорания, является разогрев отработавшими газами.

Однако, как показывают исследования, при непосредственном разогреве отработавшими газами для избежания локального перегрева жидкости в теплообменнике и предотвращения химической деструкции необходимо обеспечивать ее перемешивание и, кроме того, температура отработавши газов в теплообменнике не должна превышать ?00°С, что создает некоторые ограничения при проектировании И'эксплуатации машин оснащенных такими теплообменниками. Избежать этого позволяет применение теплообменников на тепловых трубах. Тепловая груба обладает очень высотой теплопроводностью и,

в то же время, конструктивно ее можно выполнить так, что при достижении заданной предельной температуры, дальнейшего повышения рабочей температуры тепловой трубы не происходит даже в случае роста температурн отработавших газов.

Вторая глава диссертации посвящена анализу математических моделей гидравлического привода и разработке математической модели для расчета параметров гидропривода и производительности стреловых самоходных кранов.

Рассмотрены существующие методы оценки теплового состояния гидросистемы:

- расчет ¡го средней температуре;

- расчет по теории силового потока;

- расчет с учетом теплообмена между отдельными участками. Приведены расчетные схемы для каждого случая.

Целью разработки, математической модели гидропривода стреловых самоходных кранов является оценка влияния температуры рабочей жидкости на производительность крана, а также исследование тепловых процессов протекающих в гидросистеме. Для этого необходимо определить функциональную связь мезду тепловым режимам гид-, ропривода и производительностью крана. Известно, что производительность крона определяется выражением:

G-¡С -¡С

П,= Y \ (1)

где G - грузоподъемность крана; Kg - коэффициент использования крана по времени; К,- - коэффициент использования крана по грузоподъемности; чц - продолжительность рабочего цикла.

Продолжительность цикла определяется суммированием времени отдельных операций:'

- ' " s.

VI (2>

i =1

где 3; - величина перемещения выходного звена гидродвигателя при выло.пненш 1-й операции; V, - скорость перемещения выходно-

го звена при выполнении 1-й операции; п - число операций в рабочем цикла.

Скорость перемещения выходного звена гидродвигателя зависит от подачи насоса, которая, в свою очередь, является, функцией объемного КПД насоса:

v^l^Q¡i)=íг(rloБ). . о) Объемный КПД насоса определяется выражением:

^Б^Б-^Роб. <4>

где а0Б и - коэффициенты, зависящие от типа насоса и температуры рабочей жидкости Г.

Текущую температуру рабочей жидкости можно рассчитать по формуле:

Т -т , ^р-^п-^-Кгп^гп-^^о)-^ (5) 1,1 J

где Кур - мощность теплового потока от устройства разогрева; Нп - потери мощности в гидросистеме; Кгп - коэффициент теплоотдачи гидропривода; Ргп - площадь поверхности теплоотдачи; Т0 - температура окружающего воздуха; сж - удельная теплоемкость рабочей жидкости; см■- удельная теплоемкость материалов гидрооборудования; ^ - масса рабочей жидкости; И^ - масса гидрооборудования; ат - промежуток времени между предыдущей и последующей Оценкой температуры.

Потери мощности в гидросистеме складываются из потерь мощности в насосах, гидролиниях, гидроагрегатах и гидродвигателях:

Потери мощности в насосах и гидродвигателях:

"ттЯн'^мЕ*'. Кпгд^гя1'1-^),

где Мн - мощность привода насоса; мощность развиваемая

гидродвигателем; ?7ИЕХ- механический КПД насоса (гидродвигателя).

Механический КПД определяется выражением:

П.нх^-Т+Р«. ' (8)

где о^ и рм - коэффициенты зависящие от типа насоса (гидродвигателя) и температуры рабочей жидкости Т.

Величина потерь мощности в гидролиниях и гидроагрегатах в значительной мере зависит от вязкости рабочей жидкости

Кпгл- ИппГ^Р*). <9>

которая определяется выражением:

г>рж=ехр(А-с.1п Т), (10)

где А и с - коэффициенты зависящие от марки рабочей жидкости и ее температуры Т.

В результате исследования математической модели получен ряд зависимостей температуры рабочей жидкости в гидроприводе крана от времени работы машины г=Г(т) при различной температуре окружающего воздуха и различных режимах нагружэния, а также получены зависимости производительности и времени цикла от температуры рабочей жидкости П, тц=1(Т). Расхождение результатов теоретических и экспериментальных исследований не превышает 11%.

Предложенная математическая модель может быть использована для определения или уточнения оптимального диапазона температуры рабочей жидкости. Параметром оптимизации является производительность машины. Кроме то^о, математическая модель позволяет определить требуемую мощность устройства разогрева для быстрого вывода гидросистемы в оптимальный температурный диапазон.

В третьей главе дан диализ проведенных экспериментальных и теоретических исследований. Представлены результаты эксплуатационных и теоретических исследований стрелового самоходного крана и результата лабораторных исследований теплообменника на тепловых трубах.

Б результате проведенных эксплуатационных исследований крана КС-6471 получены зависимости производительности и времени цикла от температуры рабочей жидкости (рис. 2). Как видно из графиков, максимальная'производительность достигается в интервале,температур от -10 до 20°С. При температуре -40°С отмечено увеличение общего времени цикла на ¿5-30%, а время выполнения некоторых операций увеличивается на 35-40Ж. При повышении температуры жидкости до 50°С увеличение общего времени цикла составляет 10-12%, а времени выполнения некоторых операций - 15-18%.

Отсюда можно сделать вывод, что достижение максимальной производительности крана возможно только в том случае, когда температура рабочей жидкости находится в оптимальном диапазоне. Но результаты исследования теплового режима гидросистемы крана показывают, что даже при температуре окружающего воздуха -20°С температура рабочей жидкости достигает нижней границы оптимального диапазона только через 3-4 часа после начала работы машины (рис.3), к при температуре воздуха -30°С и ниже установившаяся температура жидкости в гидроприводе вообще не достигает оптимальных значений, и гидросистема крана эксплуатируется в течении всей смены в неблагоприятных условиях. Применение в таких случаях устройства регулирования температуры позволяет в течении 15-20 минут разогреть рабочую жидкость до оптимального значения температуры и затем поддерживать ее на заданном уровне, обеспечивая тем самым максимальную производительность крана.

При проведении лабораторных исследований теплообменника оценивалось влияние температуры отработавших газов, количества тепловых труб в теплообменнике и количества рабочей жидкости на интенсивность ее разогрева. Анализ полученных результатов показал, что максимальная мощность теплового потока, передаваемая одной тепловой трубой составила 800 Вт. Причем ограничения на теплопе-редаклцую способность накладываются условиями теплоотдачи на внешней стороне испарителя. Поэтому при проектировании топлооб-

Рис. Зависимость производительности а времени цикла стрелового самоходного крана КС-5471 от температуры рабочей жидкости: Л^- сменная производительность; Пц- часовая производительность; V V продолжительность времени цикла, вертикального -перемещения крюка, поворота платформы. ---эксперимент, -расчет

Рис. 3. Зависимость температуры рабочей кид-косте в гидросистеме стрелового самоходного крана КС-6471 от времеии работы машины при различных значениях температуры окружающего воздуха.

---эксперимент, -расчет

менников на тепловых трубах следует обращать особое внимание на условия теплообмена в газовом тракте. Можно рекомендовать следующие меры для повышения теплопередающей способности тепловых труб:

- шахматное расположение труб в теплообменнике; .

- оребрение испарительной зоны тепловых труб;

- установка в газовом тракте гурбулизаторов потока газов.

Четвертая глава посвящена описанию устройства теплообменника

на тепловых трубах принципа работы тепловой трубы, а также разработке методики расчета и математической модели теплообменника.

Теплообменник представляет собой гидробак в котором размещены тепловые трубы. Нижние концы тепловых труб находятся в находятся в газовом тракте теплообменника, куда поступают отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания. Количество газов, поступающих в теплообменник, регулируется заслонкой, управление которой производится автоматически, при помощи датчика температуры расположенного в баке, либо вручную. Предложенная конструкция теплообменника на тепловых трубах защищена авторским свидетельством.

Тепловая труба отличается высокой теплопроводностью и надежностью в работе. Представляет собой трубку, заполненную теплоносителем, количество которого зависит от конструкции тепловой трубы (для гладкостенных тепловых труб - 25-30% от внутреннего объема). В качестве теплоносителя используются различные жидкости в зависимости от рабочей температуры трубы. После заполнения теплоносителем из трубы откачивается воздух и она герметизируется.

Если теперь к одному концу тепловой трубы (зона испарения) подвести тепло, это вызовет интенсивное испарение теплоносителя и движение пара к холодному концу трубы (зона конденсации), где он конденсируется, в результате чего происходит выделение теплоты. Так-как скрытая теплота парообразования велика, то даже при малой разнице температур между зонами испарения и конденсации, тепловая труба способна передавать значительное количество теп-, лоты.

Математическая модель теплообменника представляет возможность исследования протекающих в нем тепловых процессов и позво-

лявг спроектировать теплообменное устройство с учетом конструктивных параметров гидросистемы машины и условий ее эксплуатации.

Для расчета теплообменника необходимо знать температуру отработавших газов на входе в теплообменник, которая определяется по формуле:

К. <1С (Г.-Т0 ) -1

Т, =Т, —--—, -(11)

Сг.срг

где - температура газов в выпускном коллекторе двигателя внутреннего сгорания; К, - линейный коэффициент теплопередачи выхлопной трубы; Т0 - температура окружающего воздуха; 1 - длина выхлопной трубы; Сг - массовый расход отработавших газов; срг'~ удельная теплоемкость газов.

Линейный коэффициент теплопередачи выхлопной трубы:

К=--, (12)

где а, - коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности выхлопной труби; й1 - внутренний диаметр трубы; коэффициент теплопроводности материала трубы; <12- наружный диаметр трубы; с*2 - коэффициент теплоотдачи на наружной поверхности выхлопной трубы.

Коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности трубы рассчитывается по формуле:

0,02ЬНе°,8-Рго'43>е.

-— , (13)

где Ие - число Рейнольдса; Рг - число Прандля; е, - поправочный коэффициент, учитывающий изменение коэффициента теплоотдачи по длине трубы.

Зная температуру отработавших газов в теплообменнике можно

рассчитать плотность теплового потока передаваемого тепловой трубой:

-Т

Чтт=—¡р • <и>

где Тг - температура отработавших газов; Тж - температура рабочей жидкости; И - термическое сопротивление тепловой трубы, равное сумме термических сопротивлений каждого элемента (рис. 4):

V

(.15)

*5 =

2'%-Х

>1п

V

Где с^ - внутренний диаметр тепловой трубы; - наружный диаметр тепловой трубн; - длина испарителя; - длина конденсатора; X - коэффициент теплопроводности материала корпуса тепловой трубы; Ор - коэффициент теплоотдачи на внешней поверхности испарителя; о^ - коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности испарителя; с^ - коэффициент теплоотдачи на внутренней поверхности конденсатора; о^ - коэффициент теплоотдачи на внешней поверхности конденсатора,

Коэффициент теплоотдачи на внешней стороне испарителя является определяющим в процессе теплопередачи и рассчитывается по формулам:

для ряда гладких цилиндрических труб при числе рядов менее десяти

0^=0,32-

Ке0,69,рг0,36

йтт

(16)

- IV -

при числе рядов Солее десяти 11е0-6

•Ор=о,2е-

С1ТТ

*п

ТСТ1С ' ■К а

.Т

Д ТСТИ ' 0

Г. . » -Т.

^ЛгЛл

"б и»

И, На из

т\г\тА\г}

Ч * ^сти * Аи *

Рис. 4. Схема термических сопротивлений тепловой трубы:

Н^ термическое сопротивление пограничного слоя газа на внешней поверхности спарителя; термическое сопротивление стонки испарителя; термическое сопротивление фазового перехода в зоне испарения; Н4- термическое сопротивление фазового пера-хода в зоне конденсации; П^- термическое сопротивление стенки конденсатора; термическое сопротивление пограничного слоя рабочей жидкости на внешней поверхности конденсатора.

при оребрении внешней стороны испарителя

Г Б 1°'2 Г Б 1°'11 Ш=0,134-Ее0'68 -Рг0' 33 ' I ~ I •1 — 1 ; (18)

где крзффициент теплопроводности отработавших газов; Б - шаг ореброния; 1 - высота ребра; б - толщина ребра.

На основании проведенных исследований построена номограмма для определения параметров теплообменника в зависимости от температуры окружающего воздуха, времени, требуемого для разогрева гидросистемы до оптимальной температуры и параметров гидравлического привода машины (рис.5).

' . С целью проверки математической модели на адекватность были проведены расчеты где в качестве исходных данных были введены параметры лабораторного стенда. Расхождение между данными полученными в результате теоретических и экспериментальных исследо--ваний не превышают 10%.

В пятой главе диссертации изложена методика экспериментальных исследований, поставлена цель и определены их задачи, описаны параметры экспериментального оборудования.

Целью эксплуатационных и лабораторных исследований явилось изучение влияния температуры рабочей жидкости на производительность стреловых самоходных кранов и проверка теоретических положений о возможности регулирования температуры рабочей жидкости в гидроприводе при помощи теплообменников на тепловых трубах. Для достижения поставленных целей определены задачи экспериментальных исследований: определение зависимости времени цикла от температуры рабочей жидкости в гидросистеме; определение зависимости температуры рабочей жидкости от времени работы машины и температуры окружающего воздуха; выявление зависимости интенсивности разогрева рабочей жидкости от' параметров теплообменника, количества жидкости в гидросистеме и температуры отработавших газов. . .

Лабораторные исследования проводились на специально изготовленном стенде в г. Красноярске. Эксплуатационные исследования

Vrc =2Э0л Vrt=150л Vfc=I0Cbi Уге=50л

> I I * I i l

. К™ ioo 80 SO 40 20 О

Рис. 5. Номограмма для определения количества тепловых труб в теплообменнике: Vrc- вместимость гидросистему; Т0- температура окружающей среды; t - требуемое время разогрева; FTt~ суммарная площадь поверхности тепловых труб; Ктт- количество тепловых труб длтчой 0,7 м и диаметром 0,022 и. ' •

проводились в г. Якутске. В качестве объекта исследований был выбран стреловой самоходный кран КС-6471. Методика экспериментальных исследований разработана с учетом общих принципов теории инженерного эксперимента.

Расчет экономической эффективности выполнен в соответствии с разработанной в Красноярском филиале ВШИстройдормаша "Методикой определения экономической эффективности внедрения в народное хозяйство машин с устройством регулирования температуры рабочей жидкости" и инструкцией ЦНИИТЭстроймаша. Экономический эффект применения теплообменников на тепловых трубах достигается за счет уменьшения продолжительности выхода гидросистемы на оптимальный тепловой режим, повышения производительности машины и повышения долговечности гидрооборудования. Расчет экономической эффективности выполнен для крана КС-6471 при условии его эксплуатации в районе г. Норильска и составил 1670 рублей в год на одну машину в ценах 1991 г. Величина экономического эффекта возрастает для районов с более холодным климатом.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Анализ опыта эксплуатации стреловых самоходных кранов, а также проведенные исследования, показали, что при работе гидро-фицированных машин в условиях низких температур одним из наиболее эффективных путей повышения их производительности является регулирование температуры рабочей зкидкости в гидроприводе.

2. Разработана математическая модель для расчета параметров гидропривода и производительности стреловых самоходных кранов, которая позволяет оценить влияние температуры рабочей жидкости на производительность машины и определить оптимальный диапазон температуры гидросистемы, кроме . того позволяет определить зависимость интенсивности разогрева рабочей жидкости от климатических условий эксплуатации машины, ее режима работы и мощности устройства разогрева.

3. Получены экспериментальные зависимости темперагуры рабочей жидкости в гидроприводе от продолжительности работы машины и от температуры окружающего"воздуха, а также зависимости продолжительности цикла и производительности крана от температуры ра-

бочей жидкости. Расхождение результатов теоретических и экспериментальных исследований не превышает 11%.

4. Получены экспериментальные зависимости интенсивности разогрева рабочей жидкости от конструктивных параметров теплообменника на тепловых трубах. Анализ результатов проведенных исследований позволяет сделать вывод о высокой эффективности предложенной конструкции теплообменника.

5. С учетом результатов экспериментальных исследований разработана математическая модель теплообменника на тепловых трубах, которая позволяет оценить влияние конструктивных параметров теплообменника и гидросистем на интенсивность разогрева рабочей жидкости. Расхождение результатов теоретических и экспериментальных исследований не превышает 10%.

6. Получена номограмма для определения параметров теплообменника на тепловых трубах в зависимости от'требуемого времени разогрева, вместимости гидросистемы, температуры окружающего воздуха и степени требуемого разогрева гидропривода.

7. Предложена методика расчета теплообменников, предназначенных для разогрева рабочей жидкости в гидравлическом приводе самоходных машин отработавшими газами двигателя внутреннего сгорания.

8. Экономический эффект от применения устройства регулирования температуры рабочей жидкости в гидросистеме стрелового самоходного крана KC-647I составляет 1670 рублей в год на одну машину в ценах 1991 года.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Каверзин C.B., Сорокин Е.А., Саранцева С.С. Влияние климатических условий эксплуатации на производительность гидрофици-рованных самоходных машин.-Деп. в ЦНШТЭстроАмаше 29.10.90, № 81-одЭО, 8с.

2. Сорокин Е.А. Стенд для исследования тепловых режимов в объемном гидроприводе.-Гидродинамика больших скоростей. Межвузовский сборник.-Красноярск, 1989.-е. 136-139.

3. Сорокин К.А. Результаты экспериментальных исследований теплообменника на теК'Ювнх трубах для гидросистем самоходии* машин.-Гидродинамики больших скоростей. Межвузовский сборниь трудон.-Красноярск, ТЯЗЯ.-о. 96-ТОТ.

4. Сорокин Е.А., Каверзин C.B., Кондратов-И.M., Хребтов H.И. Расчет на ЭВМ температуры рабочей жидкости в гидроприводе самоходных машин.-Деп. в: ЦНЖГЭстроймаше 20.04.90.-й 3-сд90, 23 С.

5. Сорокин Е.А., Каверзин C.B., Кондратов И.М., Хребтов Н.И. Расчет на ЭВМ производительности гидрофицированвдх машин с учетом температуры рабочей жидкости.-Деп. в ЦНЖГЭстроймаше 29.10.90.-* 80-СД90, II с.

6. 'A.c. I3206I7 (СССР). Установка для термостатирования рабочей жидкости гидросистемы самоходных машин. Сорокин Е.А., Каверзин С.В.-Опубл. в БИ., 1987.-J6 24.

7. А.,с. 1530830 (СССР). Гидропривод. Каверзин C.B., Пуртовых В.П., Каверзина С.С., Сорокин Е.А.-Опубл. в БИ., 1989.-J6 47.

8. A.c. I5907II (СССР). Гидравлическая система. Каверзин C.B., Сорокин Е.А., Саранцева С.С., Андин Е.В.-Опубл. в БИ., 1990.-* 33.