УДК 62-822+62-686

ЭФФЕКТИВНОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ РЕШЕНИЕ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТЕПЛОВОГО РЕЖИМА ГИДРОПРИВОДА

Рылякин Евгений Геннадьевич
Пензенский государственный университет архитектуры и строительства
кандидат технических наук, доцент

Аннотация
В статье изложены основные особенности функционирования гидроагрегатов транспортно-технологических машин при неблагоприятных климатических условиях. Для обеспечения рационального теплового режима гидроагрегатов этих машин предлагается использовать систему регулирования температуры рабочей жидкости оригинальной конструкции. Приводятся основные преимущества разработанной системы, её конструктивные элементы, а также результаты исследований.

Ключевые слова: Гидропривод, рабочая жидкость, тепловой режим, транспортно-технологические машины, условия эксплуатации


EFFECTIVE TECHNICAL SOLUTION FOR PROVIDING THE THERMAL MODE OF THE HYDRAULIC ACTUATOR

Rylyakin Eugene Gennadyevich
Penza State University of Architecture and Construction
PhD of Technical Sciences, Associate Professor

Abstract
In article the main features of functioning of hydrounits of transport technological machines at adverse climatic conditions are stated. For providing the rational thermal mode of hydrounits of these cars it is offered to use system of regulation of temperature of working liquid of an original design. The main advantages of the developed system, her constructive elements, and also results of researches are given.

Keywords: hydraulic actuator, service conditions, thermal mode, transport technological machines, working liquid


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Рылякин Е.Г. Эффективное техническое решение для обеспечения теплового режима гидропривода // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 4 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/04/66010 (дата обращения: 20.11.2016).

В современных конструкциях мобильных машин широко используются гидравлические исполнительные механизмы для привода рабочих органов, в системе управления, а также в качестве гидравлических трансмиссий. Область применения гидропривода постоянно расширяется. В настоящее время они используются практически во всех моделях транспортно-технологических машин. Рост применения гидропривода объясняется целым рядом эксплуатационных преимуществ гидравлических агрегатов перед механическими [1,2].

При проектировании гидравлического привода машин, эксплуатируемых на открытом воздухе, необходимо учитывать влияние климатических условий на тепловое состояние гидросистемы. Следует помнить, что на тепловой режим также оказывают влияние конструктивные особенности и режим работы гидропривода и машины в целом. Таким образом, существует качественная связь между климатическими условиями (внешней средой), конструкцией, режимом работы гидропривода, с одной стороны, и тепловым состоянием гидропривода с другой [3].

Тепловой режим влияет на состояние гидрооборудования и рабочей жидкости, которые характеризуются физико-механическими свойствами рабочей жидкости, металлов и полимеров, зазорами в парах трения и натягами в разъемных соединениях, условиями фильтрации и взаимодействия поверхностей деталей. Состояние гидрооборудования и рабочей жидкости в свою очередь оказывает влияние практически на все параметры и характеристики гидропривода, а последние, в конечном итоге, определяют технико-экономические показатели машины в целом [4].

В этой логической цепи (климатические условия – тепловой режим гидропривода – состояние гидрооборудования и рабочей жидкости – параметры и характеристики гидропривода – технико-экономические показатели машины) отчетливо видно место расположения устройства регулирования температуры. Известно несколько способов подогрева и поддержания температуры рабочей жидкости в гидросистемах (рис. 1) [4].

Каждый из них имеет как свои преимущества, так и недостатки, а, кроме того, большое количество конструктивных решений. На основе анализа существующих устройств и систем регулирования температуры рабочей жидкости была предложена система терморегулирования, в которой для разогрева рабочей жидкости используются внутренние резервы ДВС, а именно, тепловая энергия моторного масла из системы смазки двигателя [1,4,6].

Предлагаемая система регулирования температуры рабочей жидкости содержит гидронасос, сообщенный напорной гидролинией с агрегатами гидропривода и баком-теплообменником, в котором расположены два теплоэлемента – змеевик и радиатор для подогрева и охлаждения рабочей жидкости.

Очевидно, что для каждого типа машины система терморегулирования будет иметь различные геометрические размеры, зависящие от площади теплообмена, диаметра трубопровода, скорости течения жидкости в канале, массы и плотности теплоносителя.

а)

б)

Для проектирования и дальнейшего изготовления предлагаемого теплообменника  системы терморегулирования (рис. 2) были проведены теоретические исследования и получены эмпирические зависимости следующих параметров [7]: длины одного витка змеевикового теплообменника l, общей длины змеевика L, общей высоты змеевика H, поверхности нагрева теплообменника F, числа витков теплообменника n.

Длина одного витка змеевикового теплообменника l

,       (1)

где Dзм – диаметр витка змеевика, м; h – расстояние между осями витков змеевика, м.

 

в)

г)

Рисунок 1 – Схемы систем терморегулирования рабочей жидкости:

а – изменением площади теплообмена; б – дросселированием; в – отработавшими газами ДВС; г – электронагревательными элементами

1, 2 – малый и большой гидробаки; 3 – распределитель; 4 – термодатчик; 5 – насос;
6 – основной распределитель; 7 – гидродвигатель; 8 – золотник; 9 – сливная магистраль; 10 – канал; 11 – теплообменник; 12 – дроссель; 13 – плунжер; 14 – дополнительный дроссель; 15 – переключатель; 16 – труба выхлопная; 17 – ДВС; 18 – заслонка;
19 – отражатель; 20 – труба; 21 – ТЭНы

Общая длина змеевика L

,      (2)

где F – поверхность нагрева змеевика, м2; d – наружный диаметр трубы змеевика, м;
n – число витков теплообменника.

Число витков теплообменника n

,      (3)

где G – массовый расход теплоносителя, проходящего через змеевик, кг/с;
dвнвнутренний диаметр трубы, м; w – скорость теплоносителя в трубе, м/с;
ρ – плотность теплоносителя, кг/м3.

Поверхность нагрева теплообменника F

,      (4)

Общая высота змеевика H

,      (5)

Рисунок 2 – Теплообменник системы терморегулирования

1 – кронштейн; 2 – реле; 3 – штуцер сливной; 4 – змеевик; 5 – скоба; 6 – штуцер;
7 – крышка задняя; 8 – корпус; 9 – штуцер сапуна; 10 – сапун; 11 – фильтрующие элементы; 12 – терморегулятор; 13 – сердечник; 14 – пружина; 15 – стопор; 16 – кран шаровой; 17 – рычаг; 18 – кольцо; 19 – прокладка; 20 – крышка передняя; 21 – болт;
22 – винт; 23 – крышка горловины; 24 – горловина; 25 – прокладка; 26 – термопара;
27 – болт; 28 – радиатор охлаждения

В виду особенности конструкции разработанной системы терморегулирования, при обосновании повышения работоспособности гидропривода, необходимо определить связи между свойствами устройств охлаждения системы смазки ДВС и внешних факторов с критерием температурно-динамической характеристики, определить расчетный режим масляного радиатора системы смазки ДВС транспортно-технологической машины, оценить влияние температуры окружающего воздуха на изменение теплового режима гидропривода и провести расчет теплообменного аппарата системы терморегулирования рабочей жидкости гидропривода.


Библиографический список
  1. Рылякин, Е.Г. Система регулирования температуры рабочей жидкости в гидроприводе транспортно-технологических машин [Текст] / Е.Г. Рылякин, А.В. Курылев // Мир транспорта и технологических машин. – № 3 (46). – Июль-Сентябрь 2014. – С. 89-96.
  2. Rylyakin E. G., Kostina V. I. Research of hydrounits details wear resistance // Contemporary Engineering Sciences. – 2015. – Vol. 8, no. 11. – P. 477-480.
  3. Ногай, М.Д. Оптимальная температура рабочей жидкости для объемного гидропривода [Текст] / М.Д. Ногай // Труды ВИСХОМ. – 1971. – Вып.62. – С.93-100.
  4. Каверзин, С.В. Обеспечение работоспособности гидравлического привода при низких температурах: моногр. [Текст] / С.В. Каверзин, В.П. Лебедев, Е.А. Сорокин. – Красноярск, 1997. – 240 с.
  5. Рылякин, Е.Г. Улучшение работоспособности гидросистемы [Текст] / Е.Г. Рылякин, А.И. Волошин // Сельский механизатор. – 2015. – №5. – С.38-40.
  6. Рылякин, Е.Г. Разработка системы терморегулирования рабочей жидкости гидропривода [Текст] / Е.Г. Рылякин, А.Ю. Кузнецов // Модели, системы, сети в экономике, технике, природе и обществе. – 2014. – № 1 (13). – C. 163-167.
  7. Теплотехника: Учеб. для вузов / Под ред. А.П. Баскакова.- М.: Энергоатомиздат, 1991.- 224 с.


Все статьи автора «Рылякин Евгений Геннадьевич»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться:
  • Регистрация