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 D_зм – 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;
d_вн – внутренний 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.

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»