WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 |

На правах рукописи

Обоянцев Олег Юриевич

РАЗРАБОТКА СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ И ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ГИДРОСИСТЕМ ДОРОЖНЫХ И СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН

05.05.04 – Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Томск 2004

Работа выполнена в «Томском государственном архитектурно-строительном университете».

Научный руководитель - доктор техн. наук, профессор

Удлер Эдуард Исаакович

Официальные оппоненты: - доктор техн. наук, профессор

Абраменков Эдуард Александрович

- кандидат техн. наук, доцент

Минин Виталий Васильевич

Ведущая организация - ОАО «Томскэкскавация» (г. Томск)

Защита диссертации состоится 24 декабря 2004 г. в 10.00 на заседании диссертаци- оного совета К.212.265.01 при Томском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 634003, Томск, пл. Соляная 2, корп. 4, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Томского государст- венного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан « » ноября 2004 г.

Ученный секретарь

диссертационного совета Кравченко С.М.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКАРАБОТЫ

Актуальность темы. Современные технологии промышленного, жилищного и дорожного строительства характеризуются широким использованием различных видов дорожных и строительных машин. Их работа в процессе эксплуатации оказывает существенное влияние на темпы и качество строительства. Одним из резервов повышения надежности машин является совершенствования технологий их технического обслуживания.

Особенностью конструкции современных дорожных и строительных машин является широкое применение в них гидравлического привода. Изучение отказов машин показывает, что одной из основных причин отказов гидравлических систем является повышенная загрязненность применяемых рабочих жидкостей. Накопление загрязнений в них происходит на всех этапах транспортирования, хранения, заправки и применения. Причем наиболее интенсивное загрязнение рабочих жидкостей происходит при эксплуатации машин. Средства очистки рабочих жидкостей, установленные в гидравлических системах машин не обеспечивают требуемой чистоты, а современные технологии технического обслуживания не предусматривают контроль чистоты и дополнительную очистку рабочих жидкостей при их проведении.

В связи с этим исследование и разработка средств оперативного контроля чистоты рабочих жидкостей и их дополнительной очистки при техническом обслуживании машин являются актуальными.

Цель исследования. Разработка средств контроля и повышения чистоты рабочих жидкостей гидросистем дорожных и строительных машин с целью повышения их эксплуатационной надежности.

Объект исследования. Гидравлические системы дорожных и строительных машин.

Предмет исследования. Средства оперативного контроля и повышение чистоты рабочих жидкостей при техническом обслуживании гидросистем машин.

Научная новизна. На основе аналитического исследования процессов накопления эксплуатационных загрязнений в гидравлических баках машин обоснована целесообразность введения в систему технического обслуживания гидросистем периодического контроля чистоты и дополнительной тонкой очистки рабочих жидкостей.

Обоснованы принципы экспресс – контроля массовой концентрации загрязнений с помощью автоматических счетчиков штучной концентрации частиц, а также содержания воды в масле по электропроводности водопоглащающих материалов. Установлены соответствующие корреляционные связи.

Предложены методы расчета и оптимизации мобильных очистительных установок предназначенных для периодической глубокой очистки рабочих жидкостей путем двухступенчатой глубинной и гидродинамической фильтрации.

Практическая ценность. Разработанный метод оперативного контроля чистоты рабочих жидкостей по содержанию механических примесей с помощью анализатора ФС-112, а также прибор для оценки содержания воды в масле применимы для периодического контроля загрязненности в целях предотвращения отказов гидросистем. Разработанная очистительная мобильная установка применима для дополнительной тонкой очистки масла при техническом обслуживании гидросистем и предназначена для снижения общего уровня загрязненности масел гидросистем в процессе эксплуатации машин.

Реализация результатов исследований. Методы и приборы определения загрязненности, обводненности рабочих жидкостей, а также установки для очистки рабочих жидкостей при техническом обслуживании машин внедрены в ОАО «Томскэкавация» и ОАО «Томсктрансстрой». Результаты исследований используются при чтении курса «Техническая эксплуатация дорожных и строительных машин» для студентов обучающихся по специальности 05.05.04 – Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины» в ТГАСУ.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на:

- областной научно – практической конференции молодежи и студентов «Современные техника и технологии» (Томск, ТПУ 1995 г.);

- ежегодной научно – технической конференции профессорско-преподава-тельского состава, научных работников, аспирантов и студентов ТГАСА, «Повышение надежности и экологической безопасности автотранспортных и строительно-дорожных машин» (Томск, 1996 г.);

- региональной научно–технической конференции КГТУ «Транспортные средства Сибири» (Красноярск,1997 г.).

- международной научно – технической конференции «Архитектура и строительство» (Томск, 2002 г.);

- Всероссийской научно – технической конференции с международным участием ИПЦ КГТУ«Транспортные системы Сибири»(Красноярск,2004 г.).

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в девяти печатных трудах, в том числе получен один патент на изобретение.

Обьем работы. Диссертация изложена на 142 страницах и включает введение, пять глав, общие выводы, список литературы из 101 наименования и приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность выбранного направления исследований, излагаются положения, выносимые на защиту.

Состояние вопроса. Цель и задачи исследования. Практика эксплуатации строительных и дорожных машин показывает, что одним из перспективных направлений повышения их надежности является обеспечение чистоты применяемых нефтепродуктов. Этой проблеме посвящены работы В.И. Барышева, М.А. Григорьева, Н.И. Пономарева, В.Е. Маева, Э.И. Удлера и других исследователей. Во всех работах отмечается высокая загрязненность топлив, масел и рабочих жидкостей.

Исследования отказов машин показывают, что до 15% из них приходится на гидропривод, при чем до 60% отказов прямо или косвенно связаны с загрязненностью рабочих жидкостей. Штатные средства очистки рабочих жидкостей, установленные в гидравлических системах машин, не обеспечивают требуемой чистоты жидкостей. При этом отсутствует контроль за чистотой рабочих жидкостей, используемых для долива и полной замены, а также в процессе эксплуатации машин. Технология технического обслуживания предусматривает только промывку (или замену) фильтрующих элементов установленных в гидросистеме, что является недостаточным для обеспечения высокого уровня чистоты рабочей жидкости. В связи с этим процессы технического обслуживания гидросистем целесообразно дополнить операцией более тонкой

дополнительной очистки рабочих жидкостей от загрязнений с применением мобильных очистительных установок.

Анализ существующих лабораторных методов и средств контроля чистоты нефтепродуктов показывает, что их использование в полевых условиях или условиях предприятий связано со значительными сложностями. Поэтому необходима разработка методов и средств оперативного контроля чистоты рабочих жидкостей на содержание механических примесей и воды.

Существующие мобильные средства очистки масел основаны преимущественно на центробежном эффекте или фильтрации. В производственных условиях предпочтительным является применение более простых и надежных установок, основанных на фильтрации жидкостей. Однако, существующие конструкции фильтров осуществляющих тонкую фильтрацию жидкости имеют малый ресурс. В связи с этим перспективным является создание установки для очистки рабочих жидкостей, имеющей две ступени очистки: фильтры грубой (ФГО) и тонкой очистки (ФТО). При этом, ФГО должны обладать повышенной надежностью, а ФТО повышенным ресурсом работы, за счет многократной регенерации.

Установлено, что одним из перспективных направлений исследований, отвечающим этим требованиям, является разработка конструкций ФГО с фильтрующим элементом объемного типа и гидродинамического фильтра в качестве ФТО.

На основании анализа полученной информации поставлены следующие задачи исследований:

- теоретически обосновать общие принципы разработки методов и средств оперативного экспресс–контроля массового содержания механических примесей и воды в рабочих жидкостях гидросистем;

- экспериментально изучить реальную загрязненность рабочих жидкостей гидросистем в условиях эксплуатации дорожных и строительных машин, и получить необходимые корреляционные зависимости между показателями загрязненности;

- экспериментально установить зависимость электропроводности водопогло-щающих пористых материалов от содержания воды в масле с целью разработки прибора для оценки обводненности;

- теоретически и экспериментально обосновать общие принципы создания мобильных очистительных установок на основе комбинированной системы очистки с использованием более эффективных современных фильтров-очистителей;

- провести необходимые эксплуатационные испытания с целью оценки эффективности и применимости разработанных средств повышения чистоты рабочих жидкостей гидросистем в системе технического обслуживания и безотказности машин.

Теоретические предпосылки разработки методов и средств обеспечения чистоты рабочих жидкостей гидросистем при техническом обслуживании машин.

Анализ загрязненности нефтепродуктов при эксплуатации машин показывает, что массовое содержание механических примесей в топливах, маслах и рабочих жидкостях в зависимости от условий эксплуатации машин, применяемых средств и методов предотвращения их попадания в жидкости, и ряда других факторов, может колебаться в широких пределах. Вместе с тем дисперсный состав загрязнений достаточно стабилен. Таким образом массовая концентрация загрязнений в основном определяется их счетной концентрацией в единице объема жидкости.

Аналитическая зависимость между счетной и массовой концентрацией частиц загрязнений в единице объема жидкости имеет вид:

(1)

где nr - счетная концентрация частиц механических загрязнений в 1 мл (см3) жидкости (шт/ или шт/); r и ж - плотность материала частиц и жидкости соответственно; х – диаметр условно шарообразной частицы; f(x) – дифференциальная функция распределения частиц по размерам.

Дифференциальная функция распределения имеет вид:

, (2)

где - параметр, связанный со средним размером частиц dcр.

Тогда уравнение (1) с учетом (2) после интегрирования имеет вид:

, (3)

где.

Формула (3) теоретически предполагает существование линейной зависимости между массовой и счетной концентрацией загрязнений в жидкости.

Теоретической основой определения содержания воды в масле при использовании в качестве индикаторного элемента пористого водопоглощающего материала, обладающего диэлектрическими свойствами, является закон Ома, в соответствии с которым изменение величины тока обратно пропорционально сопротивлению в электрической цепи.

Обоснованием целесообразности периодической дополнительной очистки рабочих жидкостей в гидросистемах машин служит полученное решение дифференциального уравнения накопления в них загрязнений, которое выглядит так:

. (4)

Здесь: Gб = – удельная масса загрязнений поступающая в бак гидросистемы емкостью Qб из всех источников загрязнений за цикл Тц эксплуатации жидкости плотностью при условно равномерной скорости поступления загрязнений аб, кг/с. В формуле (4) kд – коэффициент, учитывающий относительный объем доливаемой чистой жидкости; ф – коэффициент очистки рабочей жидкости.

Полученная зависимость позволяет анализировать непрерывный экспоненциальный рост загрязненности рабочей жидкости в гидробаках машин который можно прерывать периодической тонкой очисткой рабочих жидкостей.

Периодическая дополнительная очистка жидкостей может осуществляться при техническом обслуживании гидросистем машин с помощью мобильных фильтрационных установок (рис.1). В общем виде процесс очистки должен включать следующие операции:

- контроль содержания в рабочих жидкостях механических загрязнений и воды;

- обработку рабочей жидкости путем ее более тонкой очистки установкой и последующим сливом в промежуточную емкость;

- промывку бака гидросистемы;

- перекачивание очищенной жидкости из емкости в бак.

Рис.1. Схема технологии с применением мобильной установки для дополнительной очистки рабочих жидкостей

Расчеты по формуле (4) показывают, что существенный эффект повышения чистоты рабочих жидкостей может быть получен при ее очистке от частиц размером 4…5 мкм и выше. Однако фильтры, обеспечивающие требуемое качество очистки обладают малым ресурсом. Этот недостаток может быть устранен путем создания установки имеющей не менее двух степеней очистки, фильтра грубой (ФГО) и тонкой (ФТО) очистки. Это позволит повысить качество очистки в целом и увеличить ресурс ступени тонкой очистки.

Одним из перспективных средств очистки жидкостей являются фильтры объемного типа, выполненные на основе сжимаемых пористых материалов, например деформирующего пенополиуритана. Качество очистки жидкости в подобных конструкциях определяются в основном степенью обжатия фильтрующего материала, а ресурс его пористой структурой. Максимальный ресурс таких фильтрующих элементов достигается если относительное приращение элементарных объемов материала в направлении движения потока жидкости F = (Qr) соответствует такому распределению пористости F = (), которое адекватно распределению массы (или объему) частиц загрязнений по размерам F = (х), т.е.

F (Qr) = F () = F (х). (5)

Pages:     || 2 | 3 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»