автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Совершенствование диагностирования золотниковых пар гидравлических распредилителей одноковшовых строительных экскаваторов

У&ЕЗЙЗЙЗ?'

РГО од .

На правах рукописи

УДК: 621.873:62-82:681.518.54

РУЛИС Константин Вптовтовкч

•СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ДШТНОСТИРОВАНИЯ . .

ЗОЛОТНИКОВЫХ ПАР ГИДРАЙЛИЧЕСКИХ РАСПРНЯШГГЕЗЕЕЙ' ШОКОШОВЙХ СТРОИТЕШИХ ЭКСКАВАТОРОВ :

05i.05.04 - Дорокшге и строительные пашни 05.02.03 - Системы приводов

. . АВТОРЕФЕРАТ диссертаций на соискание ученой степени • кандидата технических наук-

1993 г.

штшт m тЩрв я

шщт $ МщшшеР тшт

деяшдееда » тщтж щщттт щк, щрфшр

» mшттн wmop 9ЖШ9Ш ■ирфещ A,8,ftj>®>»

.-.•■' ктшт ттттш щгк,

Зашита состоимся "j^J 1993 9 *J3 » часов на заседании спещвдизяроg 053,31,04 s Санкг-Пвтербургоком Государственном итедаюм университете по адресу: 198103^ |(урлявдск&я уд. ^ 2/5, аудитория 340.

. Сдиссертацией кош> йзнд? Зудааданталькой dndJiHO-

Твке СПЙГАСУ, . i.

Авторефер»? рШФ&Ш года .

Ученый секретаре опахдаливированного Совета, кандидат технических наук, профессор

П.Д.АлвЕсаенко

Актуальность работы. Повкпенсе ^фуектквносач: техкичеоко." сплуатацик строительных окскаваторов связано с со^орпенстзо-НИЭ1Л. методов к срэдста диагностики агрегатов irx гидропривода, агрегатам, работоспособность которнх оказывает зна^нтглыгае яяние на функционирование всего гидропривода .-«схазатор'д :г :<с-рые подлежат, первоочередного даагкостирозагнлл, оснссят^я молотковые гидрораслределители (ГР). На :гх долю яргхсдптся »азов гидропривода. Работоспособное^ ГР в оснсенсг.т опр^дел:;?!'.."-: состоянием сопряжений золотник-корпус.

Повкшзяие оффектившсгга диагностирования ГР (:юкаге::::с 7с-;~ юти диагноза, снинение энергоемкости, трудоеглсост ;i ссозсто::-ютЕГ операций) возмоано путем пргагененяя нового метода контроля ¡хнического состояния золотниковых пар с потло-лъ-э czaroro всзду-u Пошиение точности диагноза при общепринято:"; технолог::;: v

ютирования монет бить обеспочепо за счет пргт.:енен:ах оггер'Л'йвпэ-) контроля вязкости рабочей аздксоти (PZ).

?1яль работы. Соверсекствозание технологии диагкоот.'^овиш;;: щрораспределителек строительных окскавгторов' яуте'.т при:юпепия >вого метода контроля технического состояния золотниковых пар пр;: шощи сжатого воздуха и технических средств для реахлзаттик отого • ¡тсда, а такне устройства для оперативной Ьцаккк вяз'.тоот:: ггд-шривода этих гаиин.

Научной новизной являются. сдедужке основные результаты-иссле-эвания:

1. Разработаны катекаткчесаае г.эдолй лш унарного течения ?оз- • /ха в 'кольдевом-зазоре золотниковой парк ГР/учптывагщйе в совокупности такие факторы, как неравномерность распределения скорос-

зй течения и плотности воздуха вдоль и в поперечном сечении за-Ьра, влияние сил инерции,'а такие сопротивление на входе. Эти эдели дают возможность рассматривать скорости'потока, .близкие :i корости звука, в определять расход воздуха чороз зазор при дск-итическом, критическом и заяритичесхогл реки?.:ах его истечения. "На снове предложенных .моделе1! разработан алгоритм расчета расхода аатого воздуха через зазор золотниковой пары'Г? по Еззестлс;! ве-ичине расхода утечки РЯ.

2. Применительно к кольцевого зазору - зслотнйпоао": парк Г? олучены экспериментальные и расчзтх-ле зависимости расхода возду-а и коэффициента, выражающего отновдние расходов воздуха и полости через зазор от давления сяатого воздуха па входе и волцчи-

;ш зазора.

3. Получека аналитическая завксимоть,. определявшая связь :кяку. оолоэкаиз консгруктквннми параметрами прибора для измерена ияолост» и величиной кинематической вязкости Ш.

ценность. Разработана инженерная методика и конструкция прибора для диагностирования ГР одноковшовых строк-телт—'гх: скскаватороз с помоста ска того воздуха.

Предложена конструктивная схема индикатора вязкости.

Разработаны методики иняенерного расчета конструктивных пара ?..етров индикатора и методика измерения вязкости -РК в гидросистеме ькеказатора с его помощью;

Реализация тс-.ото. Результаты работы внедрены в Управлении ыохапйзадап 344 фкр:.м "Стро"шеханкзация 40" и в" ЛДыиралтёйском объсдипо;:;!',: г. Сапит-Петербурге.

. Д1.-ро5а'1кя тзаботц. Основные полокенкя диссертации докладывались на -13, 45, 46 научных конференциях Ж!И (СПбИСИ) в 1983,1988 1259 (г.С.-Петербург), на конференции "Опыт работы трестов к уп-равленаИ механизации в новых условиях ¿озяйствования" в 1991 г. . (ЛЛ'ТП, г.0.-Петербург) в на I ь'.евдународной конференции по тех-кическо-: диагностике в Лас-Вегасе (США; -1989).,

Публикации. Основные ¿Словения диссертации опубликованы в 8 работах'в виде научных статей (4), тезисов докладов (2), авторски свидетельств (2); , ■

Объем работе. Диссертация состоит из введения^ 4 глав, выводов, списка литературы из 123 наименований к 10 прилояений. Работ; каиоаепа на -193 страницах г.-аакнописного текста и включает в себя . ЗЭ рисунков к 15 таблиц. '' ."

ООДВКШШЕ РАБОТЫ.

• В ггеадо'г главе.кздоаено состояние вопроса, определены цели и задачи гсследования.

'Золросх.' диагностирования г1здропривода и его агрегатов расска! ргаатеся б работах многих азто'ров, в том числе Т.В.Алексеевой, . С.Е.Б'ч-чгаа, ТЛД.Башты, А.А.Комарова, Р.А.Жарова, В.К.Загрббельзс го, Т. А. Сирена, АЛ.Харазова, В.А;ВасилБчеЕКО, А.Б.Еарана, Н.П.Седорченно, З.Трзля й других.

Анализ литературных истопников " практической деятельности в области оксплуатации строительных глаи«ш с пдроприводом показал, ■ что '*о-1тзаккеау болъпкнство простого от:гх машин связано с отказа;,®

к г.чдропряЕода. ■ .

Одиви "с наиболее слоаинх, незакегкык г псдлзйацпх перзоочс->эдно;«у диагностированию агрегатов гэдропртеода ягляг-.тся .ТР. Рл-¡отоспособкость и ресурс Г? з основном ипрвдсл.сется состоянш; ;ары зслогнкк-корпус. По данным ангора кг неисправности, ст-ггго.; — ко с износом золоткакозоГ. парк, приходится около 2£% от обг..:го :сличест:за. нзисправкосте:-; ГР.

Определение твтакческогр состояния ассокч:::ез;." •аиболее слоакой и трудоз'аой операцией з соо«йе когл^оксз ссг.-"-ий диагностирования ГР.

Выполнен анализ- суцестаувдих методов д;ст1тостароь^ :'<г ГР. делан каол о том, что в настоящее ирвкч при да^косскозагилг гг*-эпрпвода экскаваторов насбольнуг) сЗФвэтпкгос:» я ргсягос^-'нгплс.-;.:зет статсяара:<;етр:гс<зс:;й метод, которым позволяет сцсяпсать т-с-х-ачеоков состояли® золотниковой пара ГР по Бел:г;"пэ расхода утзчь • I через зазор в сопряжении золотник-корпус. ;."этед иг-'еот педос^г-: - высонув энергоемкость и трудоемкость, Ера оеом трзбуагая точ-)сть измерение расхода усечен по коне? быть обэедочока <;ез згр!:;.-з-¡ння средств оперативного' контроля вязке. .ти Р51.

.Анализ средств измерения вязкости К£ показал, ч-я> распрсст- . шешшо з России ппскозжатрн кз щжгодш: для контроля вкя^ост;; I гидросистем • экскаваторов в условии эксплуатации, что гструяат-' периодичс^шй контроль вязкости Еч, исключает оператсзлос'хЬ ого контроля. Всвязи с этим возникает, необходимость согдашг остого каденного п недорогого прибор? борзогоЛ дйтгюстаки, па»-дшцйго оперативно ^оценивать вязкость рабочей аодзмстп попоор-лдот-нно на машине. " '.

В целом эффективность диагностирования ГР нояет бить существен-нсвшена путем применения нового метода контрой состояния зс-гниксвых пар при помоци скатого воздуха.

Отмечается, что в отечественной" и зарубЬзной лраяи-же пат оглг-цркменения сжатого воздуха для диагностирования ГР окск&вам^оз, результаты лредиестзующих исследований З.'Греля по даагносткрозг-:-з с помоцью сжатого воздуха ГР погрузчиков польского производств:: могут быть распространены на отечественное однокошовые строганые. экскаваторы без специальных исследований, к*. н-¡уктивныа особенности гидропривода экскаваторов п условия эксп-нации строительной техники в России. Прн этом установленные в ультате предшествукшдах исследован:;:': рекг.и диагностирования ГР с

погощья свдтого воздуха и расчетные формулы Пуазейля для определена: расхода воздуха через зазоры золотниковых пар приняты йез достаточного обоснован»!.

Суорггулировакы цела исследования.

Лдк достижения поставленных целей потребовалось решить сле-.дааде частные задачи,:

- экспериментально определить возможность применения сжатого . воздуха для контроля золотниковых пар ГР одноковшовых строительных экскаваторов;

- разработать ттематпческую модель движения воздуха в кольцевое зазоре золотниковой пары ГР, позволяющую определить его расход через зазор при одновременном учете возможно большего числа ¿акторов, обусловленных сжимаемостью воздуха;

- разработать конструкцию прибора-для диагностирования' ГР с ■ но:.эдкэ сжатого воздуха;

- разработать конструкции прибора для контроля вязкости Р2;

- разработать методику диагностирования ГР о помощью сжатого воздуха;

- разработать методику, измерения вязкости рабочей жидкости ■ при поу.сщи созданного прибора - вискозиметра.

?о втопой главе изложены результаты предварительных экспериментов и теоретических исследований процесса течения сгатого воздуха и Ш в'кольцевой щели (зазоре) Золотниковой пары ГР.

Целью предварительных экспериментов явилась проверка предложенных в предавствуюидас исследованиях соотношений расходов воздуха и РЛ в характерных зазорах золотниковых пар применительно к И устанавливаемых на одноковшовые строительные экскаваторы отечественного производства. Эксперименты, проведенные на образцах ГР Лгд1:канского машиностроительного завода, показали'значительное'рг хоздепко иеиду величинами коэффициентов Кэ и Кт , определенных, соответственно, как соотношение экспериментальных и расчетных знг чени2 расходов воздуха и.жидкости. При этом величины расчетных рг ходсв как воздуха, так и жидкости определены по известному законз Пуазейля. Результаты экспериментов дали основание считать, что 01 гзчонноо расхождение обусловлено в первую'очередь использованием . 1Т:ср:^ул. Еуазейля для такого типа течений. В этом случае при течеш воздуха с больной скоростью не учитывается многие факторы, вызва! ные Центом.саиаемости газа, а при.течении жидкости не учитываЕ сл роль сопротивления на входе в зазор.

Углубленный анализ теоретических методов расчета расхода воздуха чериз узкие щелк показов такке, что все суцестпумте :.:е-тодн и зеяасшюш справедлива в узко:'; диапазона скоростей течения при числах М 0,7. ТТри ото:1 они ::с позволяет учесть в совокупности татке Факторы, вызванные сакмаеиостьм воздуха, как неравномерность распределения скоросте" и плотнеете по дане маната зазора и з его поперечно:.*, сечении, а так'."е с::л: ¡:не\)ц::и

вследствие изменения скорости потека воздуха ;го длине.лапалг. при этом есть основание полетать, что фактические скорости потока' воздуха в зазоре достаточно высокие и тагу? приближаться к скорости звука.

С целко повышения точности расчетов в дошгоЛ глава разработана г/атекатичеекпе модели течения воздуха з з аз оро золотников о-1 пари ГР, справедливые при больших скоростях потока, близких к скорости звука, с учетом влияния перечисленных вице Гакторов, а такке модель течения К1 с учетов: сопротивления на входе в зазор. \

При разработке модели"течения воздуха в качестве_исходных уравнений, описывающих это течение, использовались извсстнне уравнения пограничного слоя для вязкого с2ю?<к&го газа.

. Учитывая, что двинение как сяимае^ого газа (воздуха) так ¡т кесЕимаекоп гздкости (РЮ осуществляется в'узкой кольцевой ¡цели (зазоре) с характерным радиусом Г* , длиной Ь , и вясого^ О , причем § , (рис.1) движение газа или аидкоста расс:.-лтрива-лось как плоское, а реяша течения предполагались ла^инарнюл:.

У

см

■КС.^'

Г ;

£

///////////' \ /'//////

Р*

Рис.1. К расчету параметров, характеризующих течение газа и шщкости в щели '

Тогда уризаекяя пограничного слоя ямеют вид:

+ (I)

^-о:. • сз)

^ . ^ Р.* Эд^у Л1

Р = №. . (5)

V

где Т0 = Тч - температура тормопения газа;

- чйслЬ Прандтля;

Сх^ ■+ у - касательная составляющая вектора

кзпр;з::сния, вызванная силами трения в газе на площадке, перпендикулярной осиХ; А=}1С - коэффициент динамической вязкости газа;- р , р , у -"соответственно давление, плотность и температура таза; - проекции скорости газа на оси НС и "У" ; ¡1Т - коэффициент теплопроводности газа; Ср - удельная 'теплоемкость газа при постоянном давлении; - газовая постоя! ная. • ■-.'■.- ......

■ Гранинне условия для компонент скорости имей» вид:

пр* 0 и в ; % =0 и ^ =0 , (6)

а краевые условия для температуры: .

- 0»(т)= 0 ,

где б о (т) , %(т) .- тегажге соток? от газа л стенка:.:.'

Допуская, что рггаость тетшерстур грзр. (гоззуха) » сго::г.-' зазора кала ¡г теплообмен мегду гсзогл к стеггкагли прахтг^есгп отсутствует, принято и раосмо'д.'рецю гразйчяое услсгге с тспло/зсл:'-роватю? стенкой. Следовательно

0о(т)=о, бй(т) = о

р

• и, такам образом ара ^ - 0 п ^ - о '• - С' (7)

Тбшгература двух стекок целк ценна,а д&иьне.:.сг-з одапгсозо-. Тогда одякаяовн (с лкекскл гг- ) всс аараиесрл газа пз пзх.

Уразнекве (?)...(4) хфойшургрегаакк ио ^ срс грдзилпьгх условиях (5) и .(7) и затом преобразована по когоду Д&родккць'Ей. Дед этого виесто координата у вводепа

а геризеитатаная составляющая с;;орооа;к полота пргдегавхг-

на в виде полнно::а 2-о"г степени

;;орооа;к

01' А.

А..! '

тг ~ а- ^

где IX ■ - но известная функцг-ш % ;

о )гг -

3 результате преобразования получено уравнение, связывагта переменную ТГ о параметра;«! точения газа

\ 1 • К+1 ^ 1 ^ (С41 ^ "I1 к+1 бок ,кт« У'

(0)

где К - показатель адиабаты, - массовый 'пасход газа; Это уравнение имеет особенность пря сггсростя, пазызаегло"; критической . '

>

- ю -

Дальнейшие преобразования привели к уравнениям

1г Ж М- *Ц.(± - -L)=-i0Ki^i. ; (10)

* feîftv * Ч1 w Q i

+1 " /»

(II)

где tf = , .а индексы I и 2 при 1Г обозначает параметры в сечении I и 2 (рис.1):

■ При известиях значениях скоростей ^ и ^ в начальном и виходно:.: сечениях п;ели из вйратекия (10) моано было бы определить расход'гага Q , а из (II) давление, р ' . Рассмотрение процессов втекания газа в щель и истечения из неё дало возможность определить эти скорости. .

Предполагалось, что при втекании газа в щель реализуется адиабатически?: процесс и, что на входе газ преодолевает местное сопротивление, которое определяется из соотношения ■

/ - f^ — ^ Pc

где ро и {,с( - полное давление газа перед Входом и среднее полное давление внутри сечения "I", соответственно.

Учитывая при этог, что истечение газа из щели мокэт происходить при докритических, критических и закритических скоростях течения, получены следующие уравнения, позволяющие определять массовые . Q и объешгые Qy- расходы газа через щель при этих реаимах.

. I. Для. критического' решила истечения:

Р _J_ к 41 fh .

(13)

- и

2. Для докритэте скоро реняла: L Ж( МК JL±ifJ_ -±\+ï*lJ±H tf к~о; (13)

-{J 4.Iç- р» 5

Q = Х^. (I?')

(Ir.)

где

+ JL_-JLÜJJÍÍL -

- ^ _ ft . Г i id . fl _ ,

"K"' i* \ > 1 ~ ttïï 1 5

Tí. 1 - ' Зь- 1 7 Й1 1

• 3. Дяя сверхкритэтесного реякла:

, "tí * ■ f, - /

Раестзтрйваг; течение Е> как частный случаи декзения 'несвд-ii-.o.'о;, вреда с постаяияэЯ плотность-;», получена Ооргдуд© раеяода ездости чордз плоскую цель, которая 'клее? вид, ацшкя»итаил за-Я1 ой'.'бегс Uy&ceíto: з ' • Л £ JW(P<~ Ра) = , ÍZ J^ k '

где " fa, jfc,* - соответственно плотность и да&камичеекяв ввз-костъ зкдхост;;'; р, и p¿ - давление на входе -в дель и ка выхо-í-o язе ъ ведениях "iю и "2", соответственно, Свяоги, аелкчкну давления р^ с величиной давления перед зазоре?,: ро , уч;гт:/.~ л-щи: этом сопротивление на .входе в зазор получено варазднпе для определения расхода зияиостй в плоской ще-

гдо

QS = (ж)

¡у - Ir Y i 2 Pp-a]* пЫ [v + ir^ pH j - ci-wí jy

- средняя окороотъ течения видкости в щели,-Для кольпево^ цели как и в' случае течения газа в (30) вместо "Ь" кеобходг;г;с подставить величину Тогдаыгасоовай 0$

п объеглш" Q« расходы аидкостз определяется из зкраяешй со-

ответственно:

. i

и Цг^грсНЯг с21)

С учето:- (21),_вкраз;:з из (2П) высоту-щели и перейдя одковре ;,:енно от величина- )« к к, получено-уразненп -

•[Ъ ■ Р-.Есх) & П2 R4.it П - Л . ' (22)

■ . ■ \ - IV *> 0

Роп-ая это кубическое уравнение относительно " ^ ".при кз-::ест™;>; значениях: входящих в него параметров й*у$ . , (" ,

■ Л"» , , . Рьх= Ра определить некоторую

бкзззмгеЕсяу«). высоту гдалк»

Т-1а основании предлонеютых коделе:; течение газа и еедкостк созд'к алгоритм расчета расхода воь,,уха через зазор золотниковой ~ГР, но'гзвестиому расходу утечки Р..". через'него. В частности,

данный алгоритм дает возможность по величине нормированных предельных расходов уточек РД установить предельные расхода воздуха. Лдл реализации алгоритма разработана программа на языке BASIC, где трансцендентные уравнения типа (12), (IG), (19), (22), решают-' ся методом дихотомии.

3 третье)! главе приведены методика и результаты экспериментальных исследований по проверке представленных во 2 главе теоретических зависимостей, определяющих связь мевду.расходами Ш и воздуха через зазоры золотниковых пар ГР;, обоснованы режимы диагностирования ГР с помощь» сяатого воздуха.

Б качестве объектов исследования были выбраны пяти- и семи-секциошше парораспределители типа Р 25.IS п Р 32.IG Лндкхакского 'машиностроительного завода, широко применяете .в гидроприводах экскаваторов строительной группы.

Расходы утечек FZ определялись на универсальном испытательном стенде конструкции ВПТКстройдормаш (проект № I32.I29.0734A) в соответствии с типовой методикой испытаий, а также ыетодико}5 ГОСТ 20245-74 при давлении РК 15,7 МПа. Измерение расходов воздуха производилась на лабораторном стенда с яомощко объемного счетчика ГСБ-400, либо с помсщш специально спроектированных приборов ШГ к ПДГ-1, содержащих ротаметрическиз трубки. Иошжвались образцы ГР, ранее ^йсполь'зозанные для измерения расхода утечки FE. Во время- испытания определялись расхода воздуха через зазоры золотниковых пар ГР при разных уровнях давления . ро перед входом в зазор; установлены условия и параметры, при которых происходит удаление масленной пленки из зазоров. Сравнение результатов теоретических расчетов с опнтниш данными показало, 'что разработанные автором модели течения,газа и аидкости адекватно- и с более высокой точностью, чем зависимости Пуазейля,. использованные в предшествующих исследованиях, отранапт процессы течения реальной Ед и воздуха через кольцевой зазор в сопряжении' золотниковой пары ГР. Так фактические расходы воздуха Ос» отлетаатся от их теоретичесюгх значений Q«r , ^засчитанных по созданному автором алгоритм, не более чем на 18$.''3 то же зрег/я расхождение мезду расходами фактическими Qis , 7. расчат&нтлж по формулам Пуазейля Qgn , достигает 40$. Расхождение ыгзду *■' Ойр определенное как 0 - ^ Q^fo* • ^0, xesr-v з диапазоне 5...16*. На рас.2(а,б) приведены зависимости расходов воздуха Ог» (течки), Qgp в Q(t (крлЕые соотватствон-но с индексом Р и Т ) от величины- р в диапазоне давлений от

^ Ов,дм^ЗУе

.ЗЕ .35 .25

.32;

.051

.1©

.чв

,<яг>

N»23 Ь=25.1вмкм

-"Чр

Ро,

МП'.

.10 . .12 .14 .13 .13 .33 .22 .24

а)

.4Э.

.33. ¿5

Ов,дм"3/с

"1--Г

N=25 Ь«»34.35мкм

.22.

.15

.10

•СБ

.С©

Ро.'

МП*

.10 \ .12 • .14, ,1В .13 .аэ . .22 .24 ■ . • . С»

. : б) \ с.

Рис.2. Зависимость расхода воздуха Об через ■золотниковой пары ГР от величины давления р0 : а> ■ 25,18 мт б)- Б = 34,35 кзм

16 - Г5 - к

14 12 10 8 6 4 N Ь мкм О-23 25.1В О-23 25.31 Д — 21 23.43 V- 17 29.24 '+-27 £3.25

•••"X

р"'

к-.

Х - £5 ¿.4.35 «I •!•

2 1... •• « '

0 ........ -1

•1© .12 .14 .16 .1© .20 .22 .24

Рис.3. Зависимость коэффициента г К от величины давления

Р0 на входе в зазор .

. «

14

■ 12. 10.

■ 6. §

4.

• 3

К

Ро МП& О - 0.225 □ - ©.2. Д - 0.175 V - ©.15

35

22

Д -гйг1

24

Д &

V V

2в

зэ

34

ь,

1КИ

35

Рис.4. Зависимость коэффициента К от величины зазора О " при уровнях давления Ро = 0,2; 0,225; 0,175; 0,15 Ша

.-В .44

.43

Ро кр, МП»

ВОЗДУХ 1_=0. 008м

то-гэзк

ро=<м013мпг

Ь

£Й

ЕЗ

ЗЭ

34

■ 35

Рис.5. Зависимость величины критического давления р^ от размера зазора " (> " ^

0,147 до 0,221 МПа щ-л расчетной.величине зазора! " & " 25,18 и 34,35 мкм. Предполагается, что при увеличении давления -перед входом в зазор расхождение -мезду р. возрастает. На

основании изложенного сделан вывод, что предложенный автором алгоритм расчета параметров рассмотренных Процессов может быть рекомендован для использования при разработке методики диагностирования ГР.

В настоящей главе подучена аналитическая зависимость, апрок-симирующая экспериментальные значения переменной " К характеризующей отношение расходов воздуха и еидкости через зазоры 'золот никовых пар ГР в функции от величины давления' воздуха стеред входом в зазор золотниковой пары. Она позволяет приближенно оценират значение переменной " К " и дает расхождения с расчетной валичино ' Кт порядка 8... 11%'. . •°>

■ Зависимость имеет вид: г-)

К = 220,8 рог + 30,4 Р0 -5,1 (23)

где • ро - абсолютное давление воздуха перед входом в зазор, МПа

График зависимости. К = |(Ре) представлен на рис.3.

Получены зависимости, связывающие величину переменной К с

»V

размерами зазора золотниковой пары, рис.4. На обоих графиках 'прерывистыми линиями обозначены расчетные значения К , а точками - значения К , полученные по экспериментальным данным.

Расчетным путем определены значения давления перед входом в зазор р> , определяющие критический режим истечения воздуха из него. На рис.5 представлена зависимость ср от величины зазора "о".

В результате исследований сделан вывод о том, что при диагностировании золотниковых пар ГР переносными техническими средствами следует использовать по возможности низкое давление. Для ■ практической диагностики рекомендуется увеличила = 0,147 Ша. В стационарных условиях для достижения более высокой точности измерений возможно использование давления воздуха, превышающего которое для зазоров золотниковых пар одноковшовых строительных экскаваторов достигает величины примерно 0,в Ша. Упомянутые параметры могут быть рекомендованы в качестве исходных при разработке инженерной методики диагностирования ГР.

Четвертая глава содержит материалы практической реализации результатов исследований г расчет экономической эффективности внедрения. Описана методика диагностирования золотниковых пар ГР одноковшовых строительных экскаваторов сжатым воздухом с помощью прибора ЩГ-1. Приводятся данные исследований, в результате которых автором предложена оригинальная конструктивная схема индикатора вязкости о мерным штоком, которая защищена авторским свидетельством £23. Получена аналитическая зависимость, связывающая длину хода мерного штока индикатора с другими его основными конструктивными' параметрами и величиной вязкости'Р2. Указанная зависимость тлеет вид:- ■ '•■• '•-.

1* и ,

>

(24)

•где к & . рт, Л.,

4

К1=г К

'Ж 3

£ - длина -хода мерного штока; - время измерений; Л> , с(< - диаметры богатого и малого поршней индикатора; (¿к., - диаметр и длина капилляра индикатора; К - ход больного поршня; р^Ух - плотность и кинематическая вязкость К1; Рн -начальное усилие затяжки пружины индикатора; Кж - коэффициент жесткости пружины; -Д^-и . - силы трения.о стенки корпуса большого в малого поршней индикатора.

Приводятся метода инженерного расчета индикатора вязкости и .методика измерения кинематической вязкости с его помощью.

Экономическая эффективность результатов исследований под тверждена расчетом выполненным для условий организации УМл-344 фирмы "Стро:?механизация-40" г.Санкт-Петербурга.

• ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

1. В составе гидропривода одг чковшовшс строительное: экскаваторов к числу наиболее сложных, ненадежных и подлежащих первоочередному диагностированию относятся распределители.

2. Работоспособность гидрораспределителей в значительной степени определяется техническим состоянием цары золотник-корпус, от которой зависит ресурс ГР. Определение состояния золотниковых пар является весьма сложной и трудоемкой операцией. / '

3. В настоящее время "для диагностирования технического состояния ГР обычно применяется статопараметрический метод, который является энергоемким и трудоемким. При этом требуемая точность диаг-' ностировачия не монет быть обеспечена без применения средств контроля вязкости рабочей жидкости. ;

4. Задача совершенствования диагностирования ГР может быть решена путем применения метода контроля состояния золотниковых ' пар ГР с помощью сжатого воздуха. Однако применение этого метода для распределителей гидропривода строительных экскаваторов требует специального научного обоснования и разработки средств измерений параметров. ' ' . .

5. Результаты проведенных автором предварительных исследований показали значительное расхождение величин опытных коэффициентов, выражающих отношение расходов .воздуха и жидкости и аналогич- ' ных расчетных коэффициентов, полученных из формул Пуазейля для сжимаемой и несжимаемой жидкостей.

Указаннре расхождение , главным образом связано с неполным уче-^

том зависимостями Цуазейля явления сжимаемости воздуха при тече- . нии его в кольцевом зазоре золотниковой нары ГР.

6. Анализ существующих теорий и методов расчета, связывающих расход воздуха через кольцевой зазор о параметрами течения, показал что все они применимы в области невысоких скоростей потока при числе Маха менее 0,7 и не дают возможности учесть в совокупности такие факторы, обусловленные сжимаемостью воздуха, как неравномерность распределения скоростей и.плотности потока вдоль и в поперечном сечении канала зазора, а также силы инерции вследствии ускорения потока в канале. Аналогичные модели расчета расхода

- жидкости через зазор не учитывают сопротивление на входе. Указанные допущения вносят значительную неопределенность в оценку характера и величины ошибки при расчете расходов воздуха и жидкости через зазоры.

7. Разработанные автором математические модели течений воздуха и жидкости в кольцевом зазоре золотниковой пары ГР, полученные на основании выводов теории пограничного слоя, дают возможность снизить ошибку расчета при определении расходов воздуха и жидкости через зазор, т.к. для воздуха они позволяют учесть в совокупности такие факторы, как неравномерность распределения скоростей я плотности вдоль и в поперечном сечении канала, влияние сил инерции, а также сопротивление на входе в зазор. При этом модели течений воздуха позволяют рассматривать скорости потока, близкие к скорости звука, и определять расход через зазор при докритическом,-критическом и закритическом режимах его истечения. Модель для жидкости получанная, как частный случай течения при постоянной плотности среды, учитывает сопротивление на входе.

8. 11а основании разработанных моделей создан алгоритм расчета, позволяющий определять по заданной величине расхода утечка рабочей жидкости через сопряжение золотниковой пары ГР некоторую эквивалентную высоту зазора сопряжения и расход воздуха через него, соответствующий при заданных параметрах расходу утачки PS. Лея реализации алгоритма разработана программа та языке б ASIC .

9. Для подтверждения теоретических выводов автора был проведен второй этап экспериментальных исследовании. Сравнение результатов теоретических расчетов с опытными данным! показало, что разработанные автором модели течения газа и жидкости адекватно и с более высоко:;- точность», чем зависимости ЕуазеНля отражает процессы течения реальной Ki и воздуха через кольцевой зазор в сопряже-

кии золотниковой пары ГР. Так фактические расходы воздуха отличаются от их теоретических значений, рассчитанных по созданному азтотюм алгоритму, не более, чем на 18%. В то юз время расхождение 1.га^т|жда1ескт.1И и рассчитанными по формулам Пуазейля, достигает 40д. На этом основании предложенный алгоритм может быть рекомендован для использования' при разработке инженерной методики диагностирования ГР. :

10. На основании опытных данных получена аналитическая зависимость апроксимнрувдая экспериментальные значения переменной "К", характеризующей отношение расходов воздуха и жидкость, в (функции от,величины давления воздуха на входе в зазор золотниковой пары. Данная зависимость дает возможность приближенной оценки переменной "К " и имеет, расхождение с ее расчетной величиной в пределах 8...11$.

11. Получены зависшости, с..'лзывагащие величину переменной

" К" с размерами зазора золотниковой пары ГР. С увеличение:.; зазора' величина. "К" имеет тенденцию к уменьшению, причем, тем заметнее, чем больше д мление воздуха на входе.

12. Обоснованы оптимальные условия и параметры, определяющие режимы диагностирования золотниковых пар ГР с помолчи сжатого воздуха. Упомянутые параметры рекомендованы в качестве исходных при разработке инженерной методики диагностирования ГР.

13. Разработана инженерная методика диагностирования золотниковых пар ГР одноковшовых строительных экскаваторог с помощыо • ' сжатого воздуха. Спроектирован'и изготовлен опытный образец пере-.-косного прибора ЦЦГ-1 для диагностики сжатым воздухом агрегатов

, гидропривода.. ' .

14. В результате исследований предложена конструктивная схема индикатора вязкости, получено уравнение, связывающее длину хо-'да арного штока индикатора с его основными конструктивными размерами и величиной вязкости рабочей жидкости, обоснованы конструктивные параметры прибора. Разработана методика инженерного расчета параметров индикатора вязкости и методика измерения вяз. кости с его помощью. Сконструирован, изготовлен и испытан опытный

о образец прибора.: . . <

15. Инженерная методика диагностирования золотниковых пар ГР и прибор ЦДГ-1 внедрены в управлении механизации УШ-344 фирмы •.Стро2»геханизация-40, а также в Ленинградском адмиралтейском обьё-

дштонии.

IS. Экономический эффект от внедрения методики диагностирования парораспределителе Г: однокоешобых строитель них экскаваторов саатш воздухом составил около 13000 рублей в год для условий управления механизации с парком экскаваторов в 130 единиц. Для " этих жа условий эконот/гпческай эффект от' внедрения индикатора вязкости определен в .сумме 10000 рублей. Суммарный экономический эффект от внедрения разработок, выполнению: на основе проведенных исследований составил около 23000 рублей в базисных ценах на 01.01.92 г.

Основное содержание диссертации опубликовано в работах:

I. Алексеенко П.Д., Рулис К.В. Основные направления создался 'системы бортового диагностирования гидропривода одноковшового экскаватора // Повышение эффективности использования машин в строительстве / Леяингр.тог.-строит.ин-т. - Д., 1987, с.67-72.

Z. A.C. 1562770 СССР, LfiffiGOINIl/CS Индикатор вязкости / Рулкс К.В.,'Репин C.B. и др. -В 4271Л0/31-25; Заявлено 29.06.87: Опубл. 07.05.90, Еох.Л 17.

3. A.C. I57I40I СССР. MKKQ0IF3/34. Устройство для измерения расхода жидкости. Рулис К.В...Репин C.B., Алекссенко П.Д. и др.-ß 4357824/24-10; Заявлено 04.0f.88; Опубл. 15.06.SO, Вол.Я 22.

4. З^ленков О.С., Рулис К.В. К вопросу о движении газа в цели; Санкт-Петербургский инж.-строит.ин-т. - СПб., 1992,- 17 с; ил.- Библиограф.- I назв.- Рус.-Деп.в ВИНИТИ 01.02.93. 'Л 226.

В 92. . '

5. Исследование й разработка конструкций оборудования для технического обслуживания строительных газин с гидроприводом: Отчет о Ш1Р / Ленингр. инк.-строит.-инт.,. руководитель П.Д.Алексеенко.- Я ГР 810<.о"925.- Л., I?83.- 123 с.

6; Рулис К.В. и др. Совершенствование оборудования для технического обслуживания в^чшый резерв повышения эффективности эксп-. луатацки гидрофицированных машин // -Опыт работы трестов и управлений механизации в новых условиях хозяйствования. ' Санкт-Петербург, 'ДДНТЦ4 199.'; с.61-66.

7. Рулис К.В., Кобзов Д. ID., Решетников Л.Д., Сергеев А.П. Система технического обслуживания и ремонта строительных машин и пут;-, ев совершенствования / ЛеЕшггр.ина.-строит, ин-т.- Л-., I9S7, Деп.в !ШЖТЭстроЧмаи 19.02.87, ¡Ь 32-СД.87. •

8. рулис К.В., Кобзов Д.Ю., Решетников 1.Л., Сергеев А.П. Техническая диагностика к ее роль в повышении надежности кееип.

Ленангр.енж.-строит.ин-т.- Л., 1987.- Деп.в ЦНИИТЭстроймаи.

13.04.87, J5 48-СД87. •

9. ßolottuf Шшпко ftu&s äiapoÜS Of ЩсЬсоШк, Щ (ШмЖол Ммкш Щ '¿km* Щ иоттлщсС /%wti<iMxi én.cUf№H'a<j ßfrsthacübn %kltuU, ojít U Зрение-

ilotud Maeh'noMf MmdbtfuQ, & (кфшсе

tm> tüfte, ¿íúacá, U&é, №9, p. 893- №.