Разработка средств контроля и повышения надежности гидросистем дорожных и строительных машин тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.04, кандидат технических наук Обоянцев, Олег Юрьевич

• Обоянцев, Олег Юрьевич
• кандидат технических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат технических наук Обоянцев, Олег Юрьевич

ВВЕДЕНИЕ.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1 Гидравлические системы машин и требования к рабочим жидкостям.

1.2 Загрязненность рабочих жидкостей, их влияние на надежность гидравлических систем.

1.3 Методы и средства обеспечения чистоты рабочих жидкостей.

1.4 Пути совершенствования средств обеспечения чистоты рабочей жидкости при техническом обслуживании машин.

1.5 Выводы. Цель и задачи исследования.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ РАЗРАБОТКИ МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ПОВЫШЕНИЯ ЧИСТОТЫ РАБОЧИХ ЖИДКОСТЕЙ ГИДРОСИСТЕМ ПРИ ТЕХНИЧЕСКОМ ОБСЛУЖИВАНИИ МАШИН.

2.1 Теоретические предпосылки разработки методов и средств контроля чистоты рабочих жидкостей.

2.2 Теоретическое обоснование целесообразности дополнительной тонкой очистки рабочих жидкостей при техническом обслуживании машин.

2.3. Общая схематизация технологии дополнительной очистки рабочих жидкостей при техническом обслуживании гидросистем машин.

2.4 Теоретические предпосылки разработки мобильной установки для очистки рабочей жидкости.

2.5 Обоснование выбора ступени грубой очистки.

2.6 Теоретическая оценка основных параметров гидродинамической ступени тонкой очистки.

2.7 Выводы.

3. МЕТОДЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1 Методы исследования загрязненности рабочих жидкостей.

3.2 Методика лабораторных исследований метода определения содержания воды в рабочей жидкости.

3.3 Методы исследования гидродинамической ступени очистки.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

4.1 Результаты исследования загрязненности рабочих жидкостей.

4.2. Результаты испытаний метода определения содержания воды в рабочих жидкостях.

4.3. Исследование гидравлических свойств гидродинамической ступени очистки.

4.4 Результаты исследований эффективности гидродинамической ступени очистки.

4.5 Результаты исследований гидродинамической ступени очистки на ресурс.

4.6 Выводы.

5. РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ И СРЕДСТВ ПОВЫШЕНИЯ ЧИСТОТЫ РАБОЧИХ ЖИДКОСТЕЙ ГИДРОСИСТЕМ.

5.1. Методы контроля чистоты рабочих жидкостей.

5.2 Установка для технического обслуживания гидросистем дорожных и строительных машин.

5.3 Эксплуатационные испытания средств контроля чистоты и установки для очистки рабочих жидкостей.

5.4 Вопросы проектирования мобильных очистительных установок.

5.5. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка средств контроля и повышения надежности гидросистем дорожных и строительных машин»

Современные технологии промышленного, жилищного и дорожного строительства характеризуются широким использованием строительных и дорожных машин: бульдозеров, скреперов, универсальных и траншейных экскаваторов и т.д.[1.3]. Надежность их работы в процессе эксплуатации в значительной степени определяют темпы и качество строительства.

Особенностью конструкции современных строительных и дорожных машин является все более широкое применение в них гидравлического привода [4.9].Технический уровень гидропривода во многом определяется максимальным давлением создаваемым в нем рабочей жидкостью. Наличие номинального давления в гидроприводе вызывает необходимость уменьшения зазоров в парах трения его механизма, что в свою очередь требует повышения чистоты применяемых рабочих жидкостей.

Как показывают исследования, отказы гидроприводов составляют до 15% всех отказов строительных и дорожных машин, причем около 60% из них, прямо или косвенно, связаны с повышенной загрязненностью рабочих жидкостей. Накопление в них загрязнений происходит на всех этапах транспортирования, хранения заправки и применения [10. .13]. Наиболее интенсивное загрязнение рабочих жидкостей происходит в процессе эксплуатации дорожных и строительных машин. При этом отсутствуют средства оперативного контроля чистоты жидкостей по содержанию механических примесей и воды.

Штатные системы очистки современных гидроприводов не обеспечивают требуемой чистоты рабочих жидкостей, что существенно снижает их эксплуатационную надежность. Вместе с тем по данным исследований [47] повышение чистоты рабочих жидкостей гидросистем позволяет в 3.8 раз повысить ресурс агрегатов гидросистем, на 50.70% снизить количество отказов в них и в 2.7 раз снизить затраты на запасные части при ремонте агрегатов гидросистем.

Учитывая особенности условий эксплуатации строительных и дорожных машин: повышенную запыленность и загрязненность мест их работы, удаленность от баз технического обслуживания и ремонта, одним из перспективных направлений повышения чистоты рабочей жидкости может служить их дополнительная тонкая очистка от загрязнений при техническом обслуживании машин с помощью мобильных средств.

Принцип действия современных мобильных установок для очистки нефтяных масел и рабочих жидкостей основан на использовании, в основном, центробежной очистки. Наиболее простой и более эффективной является очистка нефтепродуктов основанная на их многоступенчатой фильтрации. Исследованиям в это области посвящены работы: К.В. Рыбакова, В.П. Коваленко, Э.И. Удлера, М.А. Григорьева, З.Л. Финкелыптейна и др. [10. 15]. Одной из основных проблем этого направления является сокращение ресурса фильтрующих элементов с повышением качества очистки по тонкости фильтрации.

Целью данной работы является разработка средств оперативного контроля чистоты рабочих жидкостей гидросистем, а также средств их дополнительной очистки при техническом обслуживании дорожных и строительных машин с целью повышения их надежности.

На защиту выносятся:

- обобщенные результаты экспериментального исследования загрязненности рабочих жидкостей в гидросистемах дорожных и строительных машин в процессе их эксплуатации;

- теоретическая модель накопления загрязнений в гидросистемах строительных и дорожных машин в условиях эксплуатации;

- средства оперативного контроля содержания механических примесей и воды в рабочих жидкостях гидросистем;

- теоретическая модель гидродинамической фильтрации нефтепродуктов через пористую перегородку;

- методы расчета эффективности и технических параметров гидродинамических фильтров;

- результаты экспериментальных исследований гидродинамических фильтров;

- конструкция, результаты экспериментальных исследований многоступенчатых фильтровальных установок, методика выбора и оптимизации их основных параметров;

- технология применения разработанных средств при техническом обслуживании машин и ее влияние на безотказность машин.

Заключение диссертации по теме «Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины», Обоянцев, Олег Юрьевич

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Дальнейшее повышение эксплуатационной надежности гидросистем дорожных и строительных машин можно обеспечить путем разработки и внедрения методов оперативного контроля чистоты применяемых рабочих жидкостей, а также средств их дополнительной тонкой очистки при техническом обслуживании машин.

2. Аналитически обоснован общий принцип оперативного контроля массового содержания механических примесей в рабочих жидкостях гидросистем по счетному содержания микрочастиц загрязнений, а также принцип оперативного контроля содержания воды по изменению электропроводности водопоглощающего пористого материала.

3. Экспериментально установлена корреляционная зависимость между счетным и массовым содержанием механических примесей. На этой основе разработан метод оценки массового содержания механических примесей в рабочих жидкостях с помощью автоматического анализатора ФС-112.

4. Экспериментально установлена зависимость между характеристиками электропроводности водопоглощающего материала (поливинилформаля) от содержания воды в масле. На этой основе разработан прибор для оперативной оценки обводненности рабочих жидкостей гидросистем.

5. На основе решения задачи накопления эксплуатационных загрязнений в баках гидросистем показана возможность существенного снижения загрязненности рабочей жидкости при техническом обслуживании машин.

6. Теоретически и экспериментально обоснованы общие принципы создания мобильных очистительных установок с использованием комбинированной системы очистки, состоящей из более эффективных, в сравнении с известными, объемных фильтров грубой и гидродинамических фильтров тонкой очистки. Получены необходимые расчетные зависимости для выбора основных параметров элементов очистительных установок. Предложена методика расчета и оптимизации установок.

7. На основе проведенных эксплуатационных испытаний показана применимость и достаточная эффективность разработанных средств повышения чистоты рабочих жидкостей гидросистем. Предложена технология из использования в системе технического обслуживания машин.

8. Установлено, что внедрение разработанных средств оперативного контроля и повышения чистоты рабочих жидкостей гидросистем дорожных и строительных машин на предприятиях строительного комплекса Томской области позволяет в 3-5 раз снизить текущую загрязненность рабочих жидкостей гидросистем и в 2-3 раза повысить безотказность машин.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Обоянцев, Олег Юрьевич, 2004 год

1. Васильев А.А. Дорожные машины. — М.: Машиностроение, 1987.-416 с.

2. Глазов А.А., Манаков H.JL, Понкратов А.В. Строительная, дорожная и специальная техника. Краткий справочник. — М.: АО «ПРОФТЕХНИКА», 1998. 640 с.2.

3. Доценко А.И. Строительные машины и основы автоматизации. -М.: Высш. Шк., 1995 400 с.

4. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин. М.: Машиностроение, 1983. — 301с.

5. Васильченко В.А., Беркович Ф.М. Гидравлический привод строительных и дорожных машин. М.: Стройиздат, 1978 - 166с.

6. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам / Под. Общ. Ред. Б.Б. Некрасова. — Минск: Высшая школа, 1995-382с.

7. Бапгга Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. М.: Машиностроение, 1972 —320с.

8. Бим-Бад Б.М. и др. Атлас конструкций гидромашин и гидропередач. М.: Машиностроение, 1990.- 136 с.

9. Багронович Л.Б. Гидравлические приводы в машинах. — Киев: Машгиз, 1962. 160 с.

10. Коваленко В.П. Загрязнение и очистка нефтяных масел. М.: Химия, 1978.

11. Киселев М.П. Топливно-смазочные материалы для строительных машин. Справочник. М.: Стройиздат, 1988.

12. Чертков Л.Б., Рыбаков К.В., Зрелов Н.В. Загрязнения и методы очистки нефтяных топлив. М: Химия, 1970 - 238 с.

13. Коваленко В.П., Ильинский А.А. Основы техники очистки жидкостей от механических загрязнений. М.: Химия, 1982 — 369 с.

14. Удлер Э.И. Фильтрация нефтепродуктов. -Томск: изд-во Томск. Ун-та. 1988.

15. Рыбаков К.В., Коваленко В.П. Фильтрация авиационных масел и специальных жидкостей. М.: Транспорт, 1977 —192 с.

16. Зорин В. А., Севастьянов А.П., Синицын. Российская энциклопедия самоходной техники /Основы эксплуатации и ремонта самоходных машин и механизмов. М.: Изд-во МАДИ, 2001 — 767 с.

17. Ровнах С.Е., Киселев М.М., Ровнах А.С. Техническое обслуживание и ремонт строительной техники. Справочник. — Н.: Стройиздат, 1986. 284 с.

18. Ракин Я.Ф. Ремонт и техническое обслуживание заправочного оборудования. М.: Россельхозиздат, 1979 — 106 с.

19. Кравченко С.М. Техническая эксплуатация подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования. Учебное пособие. — Томск: Изд-во Томск, архит.-строит. ун-та, 1997 120с.

20. Новиков И.В., Хижняк В.О. Техническое обслуживание и ремонт грузоподъемных машин с гидравлическим приводом. — Н.: Стройиздат, 1989.-160с.

21. Лышко Г.П. Топливо и смазочные материалы. — М.: Агропромиздат, 1983. 336 с.

22. Абанкин Ю.И., Усов А. А., Зайцев Ю.А. Изменение загрязненности рабочей жидкости в гидросистемах при их эксплуатации / Промышленная чистота рабочих жидкостей гидросистем и фильтрация. Тез. Докл. Челябинск, 1983 — 39-40 с.

23. Белянин Б.Н., Данилов В.Н. Промышленная чистота машин. М.: Машиностроение, 1982.- 144 с.

24. Барышев В.И., Пирязев Г.В. Исследования дисперсного состава загрязнения масел и рабочих жидкостей тракторов / Промышленная чистота рабочих жидкостей гидросистем и фильтрация. Тез. докл.-Челябинск, 1983 С.8-9.

25. Коваленко В.П., Турчанинов В.Е. О химическом составе загрязнений, попадающих в нефтепродукты при транспортировании и хранении нефтепродуктов, и углеводородного сырья / Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. —1979. №3. — С.30.

26. Григорьев М.А., Пономарев Н.Н. Распределение размеров частиц загрязнений в рабочих жидкостях / Автомобильная промышленность. -1981.-№10.-С. 32-24.

27. Колодкин В.Г., Колесников В.В. Надежность гидроагрегатов сельскохозяйственных тракторов и причины загрязнения рабочих жидкостей гидросистем в рядовой эксплуатации.- Тез. докл.- Челябинск, 1983 — С.32-33.

28. Барышев В.И. Повышение надежности и долговечности гидросистем тракторов и дорожно-строительных машин в эксплуатации. — Челябинск: Южно-Уральское книжное изд-во, 1973. 110 с.

29. Матвеев А.С. Влияние загрязненности масел на работу гидроагрегатов. М.: Россельхозиздат, 1976.- 207 с.

30. Розенберг Ю.А. Влияние смазочных масел на надежность и долговечность машин. М.: Машиностроение, 1970.- 315 с.

31. Пронников А.С. Надежность машин. . — М.: Машиностроение, 1978.- 202 с.

32. Коновалов В.М., Скрицкий В.Я., Рокшевский В.А. Очистка рабочих жидкостей в гидроприводах станков. — М.: Машиностроение,1976.

33. Тимеркеев Р.Г., Сапожников В.П. Промышленная чистота рабочих жидкостей летательных аппаратов. — М.: Машиностроение, 1986.-152 с.

34. Большаков Г.Ф. Восстановление и контроль качества нефтепродуктов. Л.: Недра, 1974. - 317 с.

35. Жулдыбин Е.Н., Коваленко В.П., Кустова И.А. Очистка светлых нефтепродуктов от механических примесей и свободной воды / Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. — 1980. №1. - С.30.

36. Григорьев М.А. Очистка масел и топлив в автотракторных двигателях. М.: Машиностроение, 1970. — 272 с.

37. Рыбаков К.В., Коваленко В.П. Обезвоживание авиационных гидросмазочных материалов. М.: Транспорт, 1979 - 181с.

38. Фукс В.Р. Обезвоживание масел методом фильтрации в сельскохозяйственном производстве. Дисс. к.т.н.- М., 1991 — 190с.

39. Экскаватор одноковшовый ЕК-12. Техническое обслуживание и инструкции по эксплуатации 312-10-00.00. по ТО.

40. Экскаватор одноковшовый универсальный полноповесный ЭО-33211. Руководство по эксплуатации ЭО-33211. РЭ.

41. Экскаватор и инструкция по эксплуатации ЭО-3126.ТО-2.

42. Бербер В.А. Современное состояние в области исследований оп обеспечению и контролю промышленной частоты гидросистем / Промышленная чистота рабочих жидкостей гидросистем и фильтрация. -Тез. Докл. Челябинск, 1983 - С. 20-21.

43. Бербер В.А. и др. Опыт применения центробежных установок для технического обслуживания и ремонта автотракторной техники / Промышленная чистота рабочих жидкостей гидросистем и фильтрация.-Тез. докл. Челябинск, 1983 - С. 51-52.

44. Лаптев И.М. Исследование технологических и конструктивных особенностей центробежных установок для тонкой очистки жидкостей / Промышленная чистота рабочих жидкостей гидросистем и фильтрация. Тез. докл. — Челябинск, 1983 С.53.

45. Манчалиев А.М., Барышев В.И. Исследования эффективности применения ССМГ-904А для технологической очистки гидросистем тракторов / Промышленная чистота рабочих жидкостей гидросистем и фильтрация. -Тез. докл.- Челябинск, 1983-С.12-13.

46. Сердечный В.Н., Инбер Ф.И., Бызев И.А. Экономия топливно-смазочных материалов в лесной промышленности. — М.: Лесн. пом-ть, 1985 -128 с.

47. Удлер Э.И. и др. Установка для очистки рабочих жидкостей. — Механизация строительства. 1999. - № 6 - С. 10-12.

48. Бистрицкая А.П., Скребицкая И.А. Новое оборудование для заправки машин топливом и маслами. — М.: Агропромиздат, 1988.

49. Жужиков В.А. Фильтрование. Теория и практика разделения суспензий.- М.: Химия, 1980. -398 с.

50. Удлер Э.И., Зуев В.И. Фильтрующие топливно-масляные элементы из бумаги и картона. Томск: изд-во Томск. Ун-та, 1983.

51. Зуев В.И., Рыбаков К.В., Удлер Э.И. Фильтры для очистки гидравлических жидкостей / Материалы семинара «Химмотология». — М.: изд-во МДНТП им. Ф.Э. Дзержинского, 1979 С. 118-123.

52. Глыбин А.И. Автотракторные фильтры. — Л.: Машиностроение, 1980-182с.

53. Голованцев Г.Г. и др. Техническая характеристика фильтровальных материалов для ультратонкой очистки жидких систем / Промышленная чистота рабочих жидкостей гидросистем и фильтрация.-Тез. докл. — Челябинск, 1983 — С.79.

54. Федоткин И.М., Воробьев Е.И. Гидродинамическая теория фильтрования суспензии. — Киев: Высшая школа, 1986.

55. Sperry D.R. The principles of the filtration chem. met., Eng., 15.198, (1916).

56. Francies A.L. Dullion. New Network Permeability Model of Porous Media. ALCHE Journal 1975, Vol. 24, №2 p.p. 299-307.

57. D.E. Smiles. A theory of constant pressure filtration. Chemical Engineering Sciens,1970, Vol. 22, p.p. 615-625.

58. S.R. Ison, K.J. Ives. Removal mechanisms in deep bed filtration. — Chemical Engineering Since, 1969, Vol. 22, p.p. 615-625.

59. A.S. Pagatakes, R. Rajacopalan, Chi. Tien. On the Use of Happel's Model of Filtration Studies. Journal of Colloid and Interface SCince, 1974, VOL. 49, №2,p.p. 321-325.

60. A.S. Pagatakes, R. Rajacopalan, Chi. Tien. Application of Porous Media Models to the Study of deep bed filtration. The Canadian Journal of chemical Engineering. 1974, Vol. 52.

61. Graham H. Neala, Walter K. Nader. Prediction of Transport Processes within Porous Media. Creeping Flow Relative to a Fixed Swarm of spherical Particals ALCHE Journal 1974, Vol.20, №3 p.p. 530-540.

62. C. Peuchot Presentation des resultants d'analyse de'la pollution particulair des fluids. 2 part: Application aus choix des elements filtrauts.-Energie Fluide, 1986,25,№5, p.p. 30-33.

63. Пискарев И.В. Фильтровальные ткани. — M.: Изд. АН СССР, 1963 -190 с.

64. Пузырев С.А. Бумага и картон как фильтрующие материалы. — М.: Лесная промышленность, 1970 — 86 с.

65. Миканфис Ю.А. Комплексный метод улучшения качества рабочих жидкостей гидросистем / Промышленная чистота рабочих жидкостей гидросистем и фильтрация. -Тез. докл. Челябинск, 1983.-С.65.

66. Начинкин О.И. Полимерные микрофильтры. М.: Химия, 1985.

67. Прикладная механика ячеечных пластмасс / Под ред. Н.К. Хильярди. М.: Мир, 1985 — 360 с.

68. Романенко И.Г. Физико-механические свойства пенистых пластмасс. М.: Изд. Стандартов, 1970 -127с.

69. Пивнев Д.В. Разработка комбинированных поверхностных фильтров-очистителей нефтепродуктов для дорожных и строительных машин. Дисс. к.т.н. Томск, 2003.- 193 с.

70. Кадочникова М.В. Совершенствование масляных фильтро-элементов машин химической технологии и разработка методики их расчета. -Дисс. к.т.н. — Томск, 1989.-183 с.

71. Сарапин В.А. Совершенствование фильтров объемного типа для гидросистем дорожных и строительных машин.- Дисс. к.т.н. — Томск, 1998.- 156 с.

72. Витюгин В.М., Удлер Э.И. Объемные фильтры с переменной пористостью. Журнал прикладной химии. 1989, №4.

73. Удлер Э.И., Кадочникова М.В. Объемные фильтры с переменной пористостью для очистки масла. «Двигателестроение». -1999. №9.

74. Удлер Э.И., Кадочникова М.В. Захаров А.И. Новые объемные фильтры для очистки рабочих жидкостей гидросистем дорожных и строительных машин. «Механизация строительства». — 1994. №2.

75. Удлер Э.И., Кадочникова М.В., Сарапин В.А., Обоянцев О.Ю. Способ изготовления фильтрующего элемента объемного типа / Патент на изобретение.- Москва, 10.10.99, №2139121.

76. Филькенпггейн 3.JI. Применение и очистка рабочих жидкостей для горных машин: М.: Недра, 1987 — 232 с.

77. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования обработки опытных данных. — М.: Колос, 1967 — 159 с.

78. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике. — М.: Наука, 1977-832 с.

79. Румшинский Л.З. Математическая обработка результатов эксперимента. М.: Наука, 1971 — 192 с.

80. Градус JI.Я. Руководство по дисперсному анализу методом микроскопии. М.: Химия, 1979. - 232 с.

81. Коузов П.А. Основа анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов. JL: Химия, 1974. — 279 с.

82. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. — М.: Металлургия, 1970. — 376 с.

83. Шенк X. Теория инженерного эксперимента. М.: Мысль, 1972.-324 с.

84. Леви И.И. Моделирование гидравлических явлений. — М.: Энергия, 1967.-236 с.

85. Шевченко Н.Н. Моделирование прочесов и методы расчета масляных фильтров машин химической технологии.- Дисс. к.т.н. Томск, 1990.-217 с.

86. Алышуль А.Ю. Гидравлические сопротивления. — М.: Наука, 1972.-224 с.

87. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям.

88. М.: Машиностроение, 1975.-559 с.

89. Коган В.Б. Теоретические основы типовых процессов химической технологии. Л.: Химия, 1977. — 590 с.

90. Сергеев А.Г. Точность и достоверность диагностики двигателей.- М.: Транспорт, 1980. 188 с.

91. Агроскин И.И. Гидравлика. — М.: Госэнергоиздат, 1954. — 484 с.

92. Удлер Э.И., Шевченко Н.Н., Шилоносов П.П., Какушкин Ю.А. Гидравлический расчет фильтров. Деп. в ЦИНТИхимнефтемаш, 26.07.86, №1580.

93. Некрасов Б.Б. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам. Минск: Высшая школа, 1985. - 382 с.

94. Волкова В.Н., Денисов А.А. Основы теории систем и системного анализа. Санкт-Петербург: СПбГТУ, 1997 — 510 с.

95. Могилевский В.Д. Основы теории систем. Учебное пособие. ч.1.- М.: МИРЭТ, 1997.

96. Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ. Учебное пособие. М.: Высшая школа, 1989.- 367 с.