Повышение эффективности гидропневматической силовой импульсной системы многоцелевой строительно-дорожной машины тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.05.04, кандидат технических наук Щекочихин, Александр Викторович

• Щекочихин, Александр Викторович
• кандидат технических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат технических наук Щекочихин, Александр Викторович

Содержание

Введение

1 Обзор и анализ гидропневматических силовых импульсных систем, применения и теоретического исследования, цель и задачи работы

1.1 Область применения строительных и дорожных машин с гидропневматическими силовыми импульсными системами

1.2 Анализ использования гидропневматических силовых импульсных систем

1.3 Задачи теоретического исследования гидропневматических силовых импульсных систем

1.4 Критерии оценки эффективности работы гидропневматических силовых импульсных систем

1.5 Анализ математических моделей гидропневматических силовых импульсных систем

1.6 Анализ работ в области гидравлических устройств ударного действия с управляемой камерой рабочего хода

1.7 Цель и задачи исследований

Выводы

2 Математическая модель гидропневматической силовой

импульсной системы

2.1 Исходные условия и формализация структуры гидропневматической силовой импульсной системы

2.1.1 Формализация объекта «коллектор»

2.1.2 Формализация объекта «гидроцилиндр»

2.1.3 Формализация объекта «дроссель»

2.1.4 Формализация объекта «тройник»

2.1.5 Формализация объекта «клапан непрямого действия»

2.1.6 Формализация объекта «напорный трубопровод»

2.1.7 Формализация объекта «сливной трубопровод»

2.1.8 Формализация объекта «аккумулятор»

2.1.9 Формализация объекта «золотник»

2.1.10 Формализация объекта «ГУУД»

2.1.11 Формализация объекта «датчик»

2.1.12 Формализация объекта «давлениен»

2.1.13 Формализация объекта «давлениес»

2.1.14 Формализация объекта «давлениеу»

2.1.15 Формализация объекта «плунжер»

2.1.16 Формализация объекта «реакция»

2.1.17 Формализация объекта «реакция2»

2.1.18 Формализация объекта «реакцияЗ»

2.1.19 Формализация объекта «реакция4»

2.1.20 Формализация объекта «реакция5»

2.1.21 Формализация объекта «удар»

2.1.22 Формализация объекта «буфер»

2.2 Программа для ЭВМ "Ударник"

Выводы

3 Экспериментальные исследования гидропневматической силовой импульсной системы

3.1 Задачи экспериментальных исследований

3.2 Место и условия проведения исследований

3.3 Экспериментальный стенд

3.4 Измерительно-регистрирующая аппаратура

3.5 Подготовка и проведение исследований

3.6 Обработка результатов измерений

3.7 Оценка адекватности математической модели гидропневматической

силовой импульсной системы реальной конструкции

Выводы

4 Исследования факторов, влияющих на режимы работы и эффективность гидропневматической силовой импульсной системы

4.1 Влияние давления предварительной зарядки напорного пневмогидравлического аккумулятора на режимы работы гидропневматической силовой импульсной системы

4.2 Исследование влияния сопротивления сливного трубопровода на работу гидропневматической силовой импульсной системы с гидравлическим устройством ударного действия с управляемой камерой рабочего хода

4.3 Влияние давления предварительной зарядки силовой пневмокамеры гидравлического устройства ударного действия с управляемой камерой рабочего хода

4.4 Рекомендации по повышению эффективности гидропневматической силовой импульсной системы при заданной энерговооруженности привода

многоцелевой строительно-дорожной машины

Выводы

Заключение

Список использованных источников

Приложение А Свидетельство о приемке датчика ДДИ-20 в комплекте с

нормирующим преобразователем НП-ОЗТ

Приложение Б Характеристики датчика давления ДДИ-20 и

преобразователя НП-ОЗТ

Приложение В Свидетельство о поверке осциллографа 008-830

Приложение Г Тарировка датчика скорости

Приложение Д Определение производительности насоса

Приложение Е Внедрение результатов работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности гидропневматической силовой импульсной системы многоцелевой строительно-дорожной машины»

Введение

Актуальность темы Для увеличения объема производства нерудных строительных материалов более чем в два раза, в соответствии со стратегией развития промышленности строительных материалов на период до 2020 г., большое внимание должно уделяться новым технологиям ведения работ и технике для их осуществления. Поэтому, в последние годы активно развиваются гидропневматические силовые импульсные системы многоцелевых строительно-дорожных машин (СДМ), применяемые при дроблении пород, разрушении твердых покрытий, строительных конструкций.

Однако, лишь незначительная часть выпускаемых базовых СДМ проектировалась с учетом возможности оснащения их гидравлическими устройствами ударного действия (ГУУД), которые, обычно, устанавливаются на манипуляторах и находятся на периферии по отношению к насосным станциям. Это приводит к нарушению согласованности параметров гидропривода и ГУУД, уменьшению КПД гидропневматической силовой импульсной системы, снижению производительности оборудования. Причиной тому является сложность гидропневматических силовых импульсных систем, характеризующихся протяженностью и большим числом различных, включенных в нее, элементов, сложностью их характера функционирования, включающим совокупности состояний.

В связи с этим, исследования по повышению эффективности работы гидропневматической силовой импульсной системы СДМ, направленные на обоснование параметров гидропривода и совершенствование конструкции ГУУД являются актуальными для развития производственной базы строительных и дорожных машин.

Исследования выполнялись в рамках этапа темы ЕЗН Министерства высшего образования РФ (тема 1.6.05, № госрег 0120.0 504939, инв. № 5697, Орел-ГТУ, 2006), «Установление и исследование зон устойчивости режимов движения, гидропневмомеханических систем с внешними воздействиями в виде случайных функций», а также в рамках программы работы УИЛ (ПНИЛ) «Импульсные технологии» за 2007-2011 гг. ФГБОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК» (ранее ГОУ ВПО ОрёлГТУ).

Цель работы - повышение эффективности гидропневматической силовой импульсной системы СДМ, за счет обеспечения установившегося режима работы, при заданной её энерговооруженности.

Идея работы: установившийся режим работы системы, при заданной энерговооруженности СДМ, достигается на основе регулирования давления предварительной зарядки напорного пневмогидравлического аккумулятора и сопротивления сливного трубопровода из ГУУД, а также введения силовой пневмокамеры в ГУУД.

Для достижения цели поставлены и решены задачи:

- выполнить обзор и анализ области применения, результатов теоретических и экспериментальных исследований, установить критерии оценки эффективности гидропневматических силовых импульсных систем;

- разработать математическую модель гидропневматической силовой импульсной системы, описывающею разветвленную гидравлическую схему и динамические процессы в ее элементах;

- провести экспериментальные исследования гидропневматической силовой импульсной системы на полноразмерном стенде для определения режимов работы и основных влияющих факторов, выполнить оценку сходимости результатов численных расчетов и экспериментальных данных;

- провести вычислительные эксперименты для количественной оценки основных влияющих факторов на режимы работы гидропневматической силовой импульсной системы, а также силовой пневмокамеры в ГУУД;

- разработать рекомендации по обеспечению установившихся режимов работы и совершенствованию конструкции гидропневматических силовых импульсных систем.

Объектом исследования является гидропневматическая силовая импульсная система с ГУУД с управляемой камерой рабочего хода.

Предметом исследования являются динамические процессы взаимодействия функциональных элементов в гидропневматической силовой импульсной системе.

Методы исследований: анализ области применения и результатов теоретических и экспериментальных исследований импульсной техники; математическое моделирование процессов в гидропневматической силовой импульсной системе; экспериментальные исследования режимов работы системы; статистическая обработка экспериментальных данных.

Научная новизна работы:

- разработана математическая модель гидропневматической силовой импульсной системы на основе метода объектно-ориентированного моделирования, отличающаяся тем, что описывает разветвленную гидравлическую схему и динамические процессы в ее элементах: предохранительном клапане, трубопроводах, ГУУД и других;

- в результате экспериментальных исследований установлено, что основными влияющими факторами на режим работы являются давление предварительной зарядки напорного пневмогидравлического аккумулятора в ГУУД и параметры сливного трубопровода из ГУУД;

- установлены зависимости, позволяющие определить рациональные значения давления предварительной зарядки напорного пневмогидравлического аккумулятора в ГУУД и параметров сливного трубопровода из ГУУД;

- обосновано введение в ГУУД с управляемой камерой рабочего хода силовой пневмокамеры, работающей совместно с гидравлической.

Достоверность полученных результатов достигается применением классических теорий механики твёрдого тела, жидкости и газа, прикладной теории ударных систем, а также известных математических методов решения дифференциальных уравнений и удовлетворительной сходимостью результатов численных расчетов и экспериментальных данных, полученных на полноразмерном стенде.

На защиту выносятся:

- математическая модель гидропневматической силовой импульсной системы и программа для ЭВМ «Ударник» (свидетельство о регистрации № 2011610771 от 13.01.2011) для исследования процессов в гидропневматических силовых импульсных системах;

- установленные факторы, влияющие на режим работы системы: давление предварительной зарядки напорного пневмогидравлического аккумулятора в ГУУД и сопротивление сливного трубопровода из ГУУД;

- зависимость для определения рационального давления предварительной зарядки напорного пневмогидравлического аккумулятора в ГУУД и методика определения работоспособности системы в зависимости от сопротивления сливного трубопровода из ГУУД.

Практическая ценность работы:

- создана программа для ЭВМ «Ударник» для исследования процессов в гидропневматических силовых импульсных системах (свидетельство о регистрации № 2011610771 от 13.01.2011);

- разработана новая конструкция клапанного механизма пневмогидравли-ческого аккумулятора (заявка на получение патента №2011 140182 от 3.10.11);

- разработана новая схема ГУУД (защищена патентом №2412324);

- рекомендации по выбору рациональных параметров гидропневматических силовых импульсных систем строительных и дорожных машин.

Реализация работы:

- модернизирован стенд для экспериментальных исследований гидропневматических силовых импульсных систем;

- создан модернизированный клапанный механизм пневмогидравлического аккумулятора;

- результаты исследований переданы кафедре «Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины» и УИЛ «Импульсные технологии» ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК» для использования в учебном процессе.

Апробация работы. Результаты моделирования и экспериментальных исследований представлялись и докладывались на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК» (ранее ГОУ ВПО ОрелГТУ) (2008-2011 гг), IV международном научном симпозиуме «Ударно-вибрационные системы, машины и технологии» (г. Орел, 2010 г.), региональной научно-практической конференции «ИНЖИНИРИНГ - 2009» (г. Орел, 2009 г.).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 4 статьи, в т.ч. одна в изданиях, рекомендованных ВАК, получен патент и свидетельство о регистрации программы и подана одна заявка на патент.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников из 81 наименования, 6 приложений и содержит 181 страницу, в том числе 174 страницы основного текста, в котором 7 таблиц, 103 рисунка, и 7 страниц приложений.

1. ОБЗОР И АНАЛИЗ ГИДРОПНЕВМАТИЧЕСКИХ СИЛОВЫХ ИМПУЛЬСНЫХ СИСТЕМ, ПРИМЕНЕНИЯ И ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ, ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ РАБОТЫ

1.1 Область применения строительных и дорожных машин с гидропневматическими силовыми импульсными системами

В послании Президента РФ Федеральному Собранию РФ 26.04.07 года одной из основных задач поставлено строительство 1 кв.м. жилья на каждого жителя страны [1]. Эта задача лежит в основе Стратегии развития промышленности строительных материалов на период до 2020 г. [2], которая предполагает значительное увеличение объемов производства основных строительных материалов, к которым относятся нерудные строительные материалы - НСМ. Объем их производства нужно увеличить более чем в два раза по инновационному варианту - в 2,4 раза или 1,9 раза при инерционном варианте развития экономики относительно 2008 года.

Нерудные строительные материалы также широко востребованы в дорожном строительстве. Согласно президентской программы «Дороги России XXI века» институтом СоюздорНИИ был выполнен анализ потребности в дорожно-строительных материалах для ее выполнения, включая щебень и установлено, что потребность в щебне в 2011-20 годах должна возрасти в три раза в сравнении с периодом 2006-10 годов и составить 370,1 млн.куб.м [3].

Чтобы обеспечить такие показатели большое внимание должно уделяться новым технологиям ведения работ и технике для их осуществления. Поэтому в наше время активно развивается одно из направлений импульсной техники -гидропневматические силовые импульсные системы. Они находят широкое применение прежде всего при дроблении пород. На конференции в Москве [4] отмечено преобразование в горной отрасли промышленности строительных материалов, заключающееся в том, что вместо стационарных дробильно-сортировочных заводов внедряются модульные полустационарные и самоходные перерабатывающие комплексы. Повышение эффективности такого комплекса можно достичь установкой манипулятора с устройством ударного

действия, насосная станция которого работает от электропривода. Преимущества такого решения уже успели оценить руководители зарубежных перерабатывающих заводов. Так Тед Плегар президент корпорации карьеров скальной долины объясняет: "С установкой системы наше производство увеличилось до 500 тонн в день и эффективность нашей работы повысилась от 10 до 12 процентов" [5]. Это было достигнуто за счет того, что время простоев было минимизировано на 50 процентов из-за меньшего зависания на питателе и первичной дробилке. В компании HAMMER - производителе стационарных манипуляторных установок с устройством ударного действия, насосная станция которого работает от электропривода, считают, что таким образом можно снизить себестоимость производства щебня [6]. Объясняют это следующим образом: ранее негабарит, оставшийся после взрыва, складывался на площадку, и там работало как минимум две единицы техники. Обычно это был экскаватор с гидромолотом (его называли бутобоем) и бульдозер. При сбоях одной из единиц техники процесс останавливается, возникают простои, дополнительные траты и прочие неудобства. Теперь можно исключить это технологическое звено, установив на приемный бункер дробильной станции стационарную манипуляторную установку с гидромолом. Управлять манипуляторной установкой может даже оператор дробильной установки. Таким образом исключаются из себестоимости производства щебня две единицы техники, затраты на обслуживание техники и затраты на оплату труда операторов техники. Еще одно преимущество применения новой технологии с использованием гидропневматических силовых импульсных систем, которое приводят в компании HAMMER, заключается в том, что установка тяжелых гидромолотов на манипуляторную установку позволяет увеличить шаг сетки забуривания и уменьшить количество отверстий, что соответственно уменьшает время подготовки к первичному взрыву породы [6].

В нашей стране также стали применяться гидропневматические силовые импульсные системы. Крупный производитель щебня в России компания ООО "Роснеруд" имеет дробильно-сортировочный завод производства американской корпорации Astee Industries, Inc. В состав завода входит гидромолот BTI [7].

Одной из первых отечественных компаний, предлагающих стационарные установки с устройствами ударного действия, насосная станция которого работает от электропривода является «Традиция-К» [8]. Установка используется в карьерах рядом с дробильно-сортировочными установками. Стационарная установка может быть установлена в любом подходящем месте для эффективной работы по разрушению негабаритов. Установка поможет избежать складирования негабаритов, разрушая их перед загрузкой [8].

Темпы роста строительства в нашей стране делают необходимыми техническое перевооружение цементных предприятий и модернизацию всего процесса ремонта и обслуживания печей обжига [9]. Это возможно с помощью применения гидропневматических силовых импульсных систем, например, проведение демонтажных работ роботами-разрушителями с дистанционным управлением. В нашей стране уже успешно применяется такая техника шведской компании Вгокк АВ, которая позволила ускорить процесс в 9 раз по сравнению с ручным трудом на ОАО "Горнозаводскцемент" [9].

Кроме того, применение мобильных роботов-разрушителей эффективно при подземном строительстве. Развитие крупных городов вызывает необходимость строительства новых веток метро, канализации и подземных коммуникаций. Опыт применения техники компании Вгокк АВ показывает, что один робот заменяет 6-8 человек с отбойными молотами [10].

Систематизируем области использования гидропневматических силовых импульсных систем:

- наиболее широко в строительстве [11, 12, 13]: проходка туннелей, разрушение старых асфальтобетонных покрытий, забивание свай, разработка мерзлого грунта, рыхление грунтов, разрушение зданий и сооружений, проведение котлованов, разработки траншей и бестраншейной прокладке трубопроводов, уплотнение грунтов и материалов;

- в горно-добывающей отрасли [12]: проведение, расширение горных выработок, оборка кровли стен шахт, рудников, разработка карьеров и дробление негабаритов, разработка морского дна;

- в металлургии: удаление шлака, отслужившей футеровки ковшей и конверторов, очистка нагревательных колодцев;

- в кузнечно-штамповочном производстве [14];

- при аварийно-спасательных работах.

Таким образом, расширение применения гидропневматических силовых импульсных систем вызвано для обеспечения производства перспективных объемов нерудных строительных материалов, а мобильные машины с этими системами вытеснят малопроизводительный труд людей. В связи с этим, исследования по повышению эффективности работы гидропневматической силовой импульсной системы являются актуальными для развития производственной базы строительной и дорожной техники.

1.2 Анализ использования гидропневматических силовых импульсных систем

Значительное внедрение гидропневматических силовых импульсных систем потребовало решения проблем, возникающих при их эксплуатации, некоторые из которых остаются актуальными до сих пор.

Так в работе [15] указано, что достаточно сложной оказалась проблема источников гидравлической энергии (насос, трубопроводы подвода и отвода жидкости, стабилизаторы давления и расхода, аппаратура контроля и управления), иными словами гидропривода, из-за специфики работы ударных механизмов. Там же отмечено, что в качестве стабилизаторов давления приняты пневмогидравлические аккумуляторы.

В статье [16] сказано, что при работе ударный рабочий орган отклоняется от нормального (вертикально вниз) положения на различные углы, в отдельных случаях достигающие 90° и даже 180°. Это приводит к уменьшению производительности за счет дополнительных потерь энергии. Решение этой проблемы авторы статьи предлагают с помощью экспериментальных исследований на специальном стенде, которые позволяют выбрать рациональную систему управления и силовой привод базовой машины, на которой этот молот устанавливается. Такое решение в первую очередь связано

со сложностью установления аналитических зависимостей [16] энергетических параметров молота от угла его отклонения.

Динамические нагрузки, возникающие при работе гидравлического экскаватора с гидромолотом [17] действующие на базовую машину и вызывающие утомляемость оператора требуют обоснованного выбора параметров и конструкции гидромолота для конкретной модели экскаватора. Результаты исследований позволяют получить исходные данные для расчетов на усталостную долговечность рабочего оборудования экскаватора, однако не позволяют полностью решить проблему выбора гидромолота, которая остается актуальной и сейчас. Значительное число параметров гидромолота, таких как масса, расход рабочей жидкости, уровень рабочего давления, масса бойка, энергия и частота ударов, наличие амортизаторов для снижения вибрационного воздействия и другие должны учитываться для получения устойчиво работающей и высокопроизводительной гидропневматической силовой импульсной системы. Общие рекомендации по выбору этих параметров приведены в статьях [18, 19, 20]. Не менее важными являются параметры гидропривода базовой машины: диаметр и длина трубопроводов, динамические характеристики клапанов, структура гидросистемы и другие. Обратить внимание на настройку клапанов в гидросистеме экскаватора рекомендуют в статье [21]. В статье [22] представлены варианты схем подключения гидромолотов, отмечено, что гидравлические потери в сливной линии значительно влияют на работу гидропневматической силовой импульсной системы.

Важным фактором при работе гидромолота является контроль давления газа в аккумуляторе, который необходимо проводить до начала [23] и во время его работы [24]. В связи с наличием утечек в уплотнениях и воздушных вентилях эти операции приходится выполнять довольно часто, что усложняет эксплуатацию. Значительно упростить эксплуатацию можно за счет автоматизированной системы контроля давления в пневмокамере.

Приведенный обзор и анализ проблем, возникающих при эксплуатации гидропневматических силовых импульсных систем подтверждает необходимость дальнейшего изучения и постановки исследований по этой теме.

1.3 Задачи теоретического исследования гидропневматических силовых импульсных систем

Развитие гидропневматических силовых импульсных систем, было возможно благодаря теоретическим исследованиям, проведенным: Алимовым О. Д., Басовым С. А., Ешуткиным Д. Н., Клок А. Б., Лазуткиным А. Г., Пивень Г. Г., Сагиновым А. С., Султаналиевым Б. С., Ураимовым М., Ушаковым Л. С., Янценом И. А. и многими другими отечественными и иностранными учеными и специалистами. Кроме полученных положительных результатов и выводов отдельное внимание уделим анализу наиболее важных не решенных вопросов, которые препятствуют совершенствованию гидропневматических силовых импульсных систем.

В работе А. Г. Лазуткина [25] отмечено, что дальнейшее внедрение результатов исследований связано с решением таких задач, как разработка научно обоснованного типажного ряда гидропневмоударных исполнительных органов и исследование и разработка принципов программирования и автоматизации управления гидропневмоприводами импульсных систем. Примеры построения размерных рядов гидравлических молотов представлены в работах [26, 27, 28]. Они построены на основе анализа массива исходных данных - статистической обработке, а не на теоретической базе, поэтому основной проблемой применения таких рядов будет ограничение по времени, образующееся из условия значительного увеличения количества моделей гидромолотов в последнее время. К тому же параметры гидромолотов, использованные для классификации, условны потому, что получены по разным методикам [29].

В работе В. А. Кравченко [30] отмечено, что значения давления в отдельных тактах рабочего цикла гидроударника с управляемой камерой рабочего хода, полученные экспериментально, имеют более низкую сходимость - 82 - 94 % со значениями, полученными расчетным путем, поэтому целесообразно продолжить исследования по уточнению математической модели гидропневматической силовой импульсной системы.

При экспериментальных исследованиях [31] гидравлического ударного механизма напорного типа постоянной структуры прямого действия с позиционной обратной связью фактическая частота ударов была ниже расчетной на 25-30 % из-за повторного соударения или «выстоя» поршня-ударника после удара. Подобное явление наблюдалось и на осциллограммах в работе [30], а, именно, последствия удара по инструменту при подаче корпуса вслед за инструментом, внедренным в породу под действием энергии бойка.

В работе [32] отмечают расхождение средних давлений жидкости в сливной магистрали при расходе менее 70 л/мин полученных расчетным путем с экспериментальными данными, причем качественное отличие состоит в том, что давление жидкости при моделировании незначительно зависит от подачи, а при эксперименте эта зависимость существенная. Значит не были в полной мере учтены факторы, определяющие это давление, и авторы указывают, что это один из вопросов, представляющих интерес как с методологической так и практической точек зрения [32].

В работе [26] сделан вывод об абсолютной устойчивости виброударных движений ациклических систем с позиционной обратной связью, что значительно упрощает их проектирование и эксплуатацию. Однако, в работе [32] в результате экспериментальных исследований, удавалось моделировать режимы, которые классифицировались как неустойчивые.

В работе Л. В. Городилова [33] указываются общие недостатки большинства теоретических исследований гидропневматических силовых импульсных систем. Они заключаются в том, что, с одной стороны, для исследования конкретного ударного устройства происходит максимальная детализация процессов функционирования системы, и в этом случае трудно

сделать выводы о данном классе систем. С другой стороны, с целью разработки общих положений теории идут по пути существенного упрощения расчетной схемы процесса. Однако, и в самой работе [33] при составлении математических моделей делают существенные допущения, наиболее серьезным из которых на наш взгляд то, что жидкость считают идеальной и несжимаемой.

В работе [34] причинами, сдерживающими распространение гидравлических ударных машин на практике, считают явно недостаточные исследования привода, потерь энергии в гибких упругих трубопроводах.

Решать эти и другие проблемы теоретического исследования гидравлических силовых импульсных систем интуитивно или постановкой большого числа натурных экспериментов, которые в настоящее время требуют больших денежных затрат, считаем не эффективным, а поэтому наиболее перспективным представляется математическое моделирование и постановка виртуальных экспериментов с помощью ЭВМ.

1.4 Критерии оценки эффективности работы гидропневматических силовых импульсных систем

Повышенная по сравнению с другими системами эффективность работы гидропневматических силовых импульсных систем, послужила важным фактором их промышленного распространения, приведенного в пункте 1.1. Сложность таких систем, вызванная многократным преобразованием различных видов энергии, числом функциональных элементов и другими факторами [12] предопределяет проблему качественной и количественной оценки их эффективности как потребителями готовой продукции, так и инженерами, исследователями. При проектировании новых и оценке эффективности уже имеющихся гидропневматических силовых импульсных систем для сравнения часто используют критерий КПД [35], который определяют по формуле:

где Ыуд - ударная мощность, Вт;

Ып - полезная мощность насосной станции, Вт. Ударная мощность определяется по формуле:

Ыуд=Е-п,

где Е - энергия удара, Дж;

-1

п - частота ударов, с .

Полезная мощность насосной станции определяется по формуле:

(1.2)

Nn=Pcp-Q

(1.3)

где Рср - среднее давление на выходе из насоса, Па;

Q - подача насоса, м3/с.

Однако, необходимые данные для расчета КПД: Е, п, Рср, Q сложно определить из-за несовершенства математических моделей и значительных затрат на экспериментальные исследования к тому же формула (1.1) не всегда может быть применима. Это в свою очередь ведет к получению противоречивой информации о КПД современных гидравлических силовых импульсных систем. Например, гидромолотам Японской компании «NPK» энергия сжатой жидкости требуется лишь для взвода бойка, а рабочий ход осуществляется за счет энергии сжатого газа рисунок 1.1 [36].

N2

\

*

У

V (D

V(2)

V Сз)

V<4)

Рисунок 1.1- Принцип работы гидромолота "NPK"

Поэтому их логичнее называть пневмогидромолотами. Формулу (1.1) некорректно применять и в том случае, когда есть подвод внешней энергии, например при навеске гидромолота МГ-300 в пневмопружину ударного блока через обратный клапан подводится сжатый воздух из пневмосистемы экскаватора [24].

Вообще большинство современных гидромолотов в своей конструкции содержат пневмогидравлический аккумулятор, который не только используется для гашения пульсаций давления жидкости, но и фактически является дополнительным источником энергии, что не учитывается в формуле (1.1).

В настоящее время проблема сравнения гидропневматических силовых импульсных систем особенно актуальна, о чем свидетельствует факт создания специальных стендов и методики «АЕМ tool energy rating» проведения исследований, принадлежащих ассоциации производителей оборудования [37]. Эта методика не учитывает конкретных эксплуатационных условий работы гидромолота. Однако, она позволяет потребителю сравнить гидромолоты разных фирм-производителей, так как испытывает их в одинаковых для всех условиях, а результаты представляет в стандартных единицах измерения. В таблице 1.1 представлена техническая информация о гидромолотах фирмы Breaker Technology INC, протестированных по данной методике [38].

Значительно сложнее оценить эффективность гидропнематической силовой импульсной системы разработчикам и исследователям, которым не подходят упрощенные формулы. В работе [26] предложена концепция идеального рабочего процесса, который может, по мнению авторов, рассматриваться как средство аппроксимации сложных процессов в системе простыми зависимостями, поддающимися математической обработке. Существенным преимуществом такого подхода, на наш взгляд, является широкая область его применения, охватывающая проектирование, анализ работы систем и отдельных процессов. К сожалению, она ограничивается одной моделью структурной схемы системы, ее особенностями, и диаграммами рабочего процесса.

Ураимов М., Султаналиев Б. С. для оценки гидропневматических силовых импульсных систем используют диаграммы рабочих процессов, которые могут

быть реализованы с учетом неизбежного колебания давления жидкости в течение цикла [32] (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Диаграммы рабочих процессов М. Ураимова и Б. С. Султаналиева: U - скорость поршня-ударника; Uc - предударная скорость; Тх - период холостого хода; Tvs - период выстоя; Р - давление жидкости в напорной магистрали на входе в ударный механизм; Ps - среднее давление жидкости в напорной магистрали; Pcs - среднее давление жидкости в сливной магистрали; t - текущее время; Т0 - период колебания; у - текущая координата поршня-ударника; Yc - координата точки переключения сил при холостом ходе; F - текущая результирующая сила; Fp - сила рабочего хода

Большое число параметров рабочих процессов гидропневматических силовых импульсных систем и сложность их количественной оценки с помощью данных диаграмм затрудняет применение такого метода. Кроме того эти диаграммы были построены с существенными допущениями и отсутствием нескольких функциональных элементов системы, о чем будет сказано в пункте 1.5.

При оценке эффективности гидропневматических силовых импульсных систем применяется метод индикаторных диаграмм. Подобный метод применил А. С. Лазуткин [39] при анализе процесса бесклапанного гидравлического ударного механизма (рисунок 1.3).

Таблица 1.1- Сравнения заводских и экспериментальных данных, полученных по методике АЕМ, для гидропневматических силовых импульсных систем с гидравлическими устройствами ударного действия фирмы Breaker

Technology INC.

Характеристики гадромолош ТВ425ХС ТВ625ХС IB725XC IB830XC ТВ980ХС ТБ1280ХС

Фут-фукт ШСС, фуГ-фуНТОВ 1100 1500 2000 3000 4500 5500

Эксплуатационный Бес. фунтов килограмм 1295 1832 2441 2771 4164 4917

587 831 1107 1257 1888 2230

Расхода диапазон гшонов в минуту литров в минуту 16-23 21-29 25-31 32-40 45-57 50-65

60-86 79-110 94-118 121-150 170-214 189-246

Давяенвя диапазон фунтов на квадратный дюйм бар 1450-2320 1450-2320 1885-2680 1740-2540 2030-2755 2030-2755

100-160 100-160 130-185 120-175 140490 140-190

Частоты диапазон уа;мнн 780-1140 670-950 640-825 587-728 475-731 470-610

Полная высота, дюйм мм 71 78.6 89.6 92 2 110 112.5

1803 1996 2275 2341 2793 2856

Диаметр инструмента, дюйм мм 3.75 3.75 4.5 4.5 5.3 5.5

95 95 115 115 135 140

Длина рабочей части инструмента, дюйм мм 19.2 18.4 20.7 20.2 24.6 24.6

488 467 526 513 625 625

Рекомендуемый вес базовой машины, фунтов кг 13000-25000 18000-40000 2200044000 26000-60000 40000-80000 42000-90000

5900-11300 8600-18100 10000-20000 11800-27200 17200-40000 19000-43000

Характеристики в соответствий с методикой АЕМ ассоциации производишшн оборудована!

Энергия удара, фуг-фунтов джоулей 509 817 1108 1535 2640 3459

690 1108 1502 2217 3579 4691

Расход гшонов в минуту литров в мннуту 21 26 29 37 54 60

80 99 111 141 203

Давление, фунтов на квадратный дюйм бар 2262 2349 2668 2523 2784 2769

156 162 184 174 192 191

Частота ударов ударов в минуту 1043 899 744 682 677 565

Рисунок 1.3 - Индикаторные диаграммы A.C. Лазуткина

На диаграммах показана зависимость давления в камерах от перемещения бойка устройства ударного действия. При построении диаграмм были сделаны допущения: процессы пуска и выпуска жидкости из камеры холостого хода считаются мгновенными; давление в конце наполнения камеры рабочего хода равно давлению зарядки гидравлического аккумулятора; волновые процессы не оказывают заметного влияния на процесс энергопреобразования.

Чтобы оценить эффективность работы гидравлической силовой импульсной системы требуется построить индикаторные диаграммы зависимости давления в напорном и сливном трубопроводах от перемещения бойка. Подобный метод применялся при экспериментальных исследованиях предохранительных клапанов [40] и позволил количественно и качественно оценить их работоспособность. На основе диаграмм были построены графики зависимостей, проведен их анализ.

Преимуществом метода индикаторных диаграмм является то, что он может быть применен как при теоретическом, так и при экспериментальном исследовании, включает небольшое число параметров, с помощью которых производится оценка работы системы.

Одним из основных критериев оценки эффективности энергопреобразования в гидропневматических силовых импульсных системах, который будем использовать в дальнейшем, принимаем коэффициент равномерности давления жидкости в течение цикла К [41]:

*г=уг~ С1-4)

шах

где Ртт, Ртах - минимальное и максимальное значения давления жидкости за цикл.

1.5 Анализ математических моделей гидропневматичееких силовых импульсных систем

Расхождения расчетных данных и полученных экспериментально, некоторые из которых представлены в пункте 1.3, требуют детального анализа допущений, положенных в основе моделирования.

В настоящее время известно значительное количество математических моделей, направленных на изучение устройств ударного действия [42]. Более подробно рассмотрим те модели, в которых ученые применяли системный подход к исследованию структуры гидропневматической силовой импульсной системы, связей и параметров функциональных элементов.

Метод декомпозиции применил А. Г. Лазуткин [25]. В его работе анализировались связи между разрабатываемым массивом, рабочим органом, гидроприводом и источником питания (рисунок 1.4). На основе теоретических и экспериментальных исследований выбраны параметры, обеспечивающие полное использование мощности привода при обеспечении максимальной производительности исполнительного органа выемочной машины.

Одна из наиболее полных моделей гидропневматической силовой импульсной системы представлена в работе [43]. Система разделялась на функциональные элементы, которые имели свою структуру, входные и выходные сигналы. При этом для каждого функционального элемента (рисунок 1.5) были сделаны допущения при составлении уравнений функционирования.

ПАРАМЕТРЫ ВХОДНОЙ ГРУППЫ

Н. Км. К;_

ГРУППА УПРА1АЯ1МЫ* ПАРАМЕТРОВ М». QH.PW.LPII СЛгЛ^.Ш^тгТгиТсиШ

ПАРАМЕТРЫ ВЫХОАНОЙ ГРИППЫ В>. ОТ. HW.Hu. СМ. ФИ

Он Рш

N4 ПРИВОД

Гст Уп Ыс

Рст

1гшц

й.

С. п

I. Р.

о

и

-СУ,

X»

ИМПУЛЬСНАЯ СИСТЕМА

А.П.1м

Хрл.

Ш

СУ

А.П

ТПг Уг

Уг

шг Уг

03» <

Заключение диссертации по теме «Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины», Щекочихин, Александр Викторович

7. Результаты работы положены в основу рекомендаций по повышению эффективности существующих и проектируемых гидропневматических силовых импульсных систем строительных и дорожных машин.

Заключение

В диссертации решена актуальная научно-техническая задача повышения эффективности гидропневматической силовой импульсной системы многоцелевой строительной, дорожной машины с помощью нового подхода, заключающегося в обеспечении установившегося режима работы системы:

1. В результате обзора и анализа результатов, ранее выполненных теоретических и экспериментальных исследований, установлено, что недостаточно изучены режимы работы гидропневматических силовых импульсных систем с гидравлическим устройством ударного действия с управляемой камерой рабочего хода, а также установлены критерии оценки эффективности работы систем.

2. Разработана, на основе объектно-ориентированного метода, математическая модель гидропневматической силовой импульсной системы, учитывающая разветвленную гидравлическую схему строительных и дорожных машин и динамические процессы в ее элементах: предохранительном клапане, трубопроводах, гидравлическом устройстве ударного действия, гидроцилиндре подачи и других.

3. Экспериментальные исследования подтвердили возникновение неустановившихся режимов работы, ведущих к остановке бойка гидравлического устройства ударного действия. Установлены факторы, приводящие к появлению неустановившихся режимов, основные из которых: давление предварительной зарядки напорного пневмогидравлического аккумулятора и сопротивление сливного трубопровода из гидравлического устройства ударного действия.

Сравнительный анализ экспериментальных данных и расчетных значений показал качественное сходство, а количественное расхождение в частоте процессов составляет 17-25 %.

4. Установлена область установившихся режимов работы системы в зависимости от давления предварительной зарядки напорного пневмогидравлического аккумулятора, выбираемого по соотношению ра]/Рср =0.74-0.85, в этом диапазоне энергия удара повышается от 21 % до 30.5 %, а частота ударов снижается незначительно, на 5-7 %.

5. Представлена упрощенная методика расчета и оценки работоспособности системы в зависимости от сопротивления сливного трубопровода из гидравлического устройства ударного действия, которое требуется чтобы напорный пневмогидравлический аккумулятор не разряжался во время холостого хода.

6. Обосновано введение в конструкцию гидравлического устройства ударного действия, с управляемой камерой рабочего хода, силовой пневмокамеры, за счет которой возможно увеличить среднее давление в напорном трубопроводе, при этом обеспечить установившийся режим работы. Применение силовой пневмокамеры позволяет увеличить энергию удара в полтора раза.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Щекочихин, Александр Викторович, 2012 год

Список использованных источников

1. Репринт: "Послание президента РФ Федеральному Собранию", 26 апреля 2007 года [Электронный ресурс]. - Электрон, дан. - Режим доступа: http://strateger.net/Putin-V_Poslanie_Prezidenta_RU_ 14

2. Об утверждении Стратегии развития промышленности строительных материалов и индустриального домостроения на период до 2020 года [Электронный ресурс] : приказ Министерства регионального развития РФ от 30.05.2011 г. № 262. - Электрон, дан. - Режим доступа: http://www.garant.ru /products/ ipo/prime/doc/222513 8/

3. Буланов, В. В. Производство щебня в России [Электронный ресурс]. -Электрон, дан. - Режим доступа: http://dsk.tradicia-k.ru/articles/?art_id=67.

4. Конференция горняков стройматериалыциков 40 лет [Электронный ресурс].- Электрон. дан. - Режим доступа: http://www.rifsm.ru/ed/files/itm4601 .pdf

5. The art of crashing rock [Electronic resource] // Today's Aggregate & Mining Solutions. - Electronic data. - 2008. - Vol. 1, № 1. - Mode of access: http://www.myaggmag.com/issues/TAS_vlnl.pdf

6. Hammer: стационарные манипуляторные установки с гидромолотом [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Режим доступа: http://www.hhammer.ru/categories/index.php?id=10

7. Уральский гигант [Электронный ресурс]. - Электрон, дан. - Режим доступа: http://www.telsmith.ru/Publications/UES.pdf

8. Стационарные установки с гидромолотом [Электронный ресурс]. -Режим доступа: http://gidromolot.tradicia-k.ru/categories/index.php?id=441

9. Демонтажные машины Brokk в цементной промышленности [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Режим доступа: http ://www.brokk.ru/publicity/ Brokk_Zhurnal_Cement_i_ego_primenenie.pdf

10. Технологии Brokk в подземном строительстве [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Режим доступа: http://www.brokk.ru/publicity/Brokk_Stroitelstvo_i_transport.pdf

11. Щекочихин, А. В. Гидромолоты: идентификация как способ получения информации [Текст] / А. В. Щекочихин, JI. С. Ушаков // Строительные и дорожные машины. - 2011. - №2. - С. 10-12.

12. Ушаков, J1. С. Гидравлические машины ударного действия / J1. С. Ушаков, Ю. Е. Котылев, В. А. Кравченко. - М. : Машиностроение, 2000. - 416 с. : ил.

13. Щекочихин, А. В. Идентификатор гидравлических молотов (гидроударников) [Текст] / А. В. Щекочихин, Ю. Н. Каманин, JI. С. Ушаков // Ударно-вибрационные системы, машины и технологии : материалы 4-го

междунар. научного симпозиума, 1-3 июня 2010 г. / под ред. Л. С. Ушакова. -Орел : ОрелГТУ, 2010. - С. 61-64.

14. Бочаров, Ю. А. Гидросистемы кузнечно-штамповочных машин [Текст] / Ю. А. Бочаров. - М. : Машиностроение, 1972. - 60 с.

15. Гидравлические импульсные системы [Текст] : сб. ст. / ред. коллегия: А. С. Сагинов [и др.]. - Караганда : Изд-во КПИ, 1979. - 142 с. : ил.

16. Недорезов, И. А. Стенд для испытаний импульсных машин-молотов [Текст] / И. А. Недорезов, И. А. Панин, Л. М. Заволокин // Строительные и дорожные машины. - 1990. - № 7. - С. 24-25.

17. Песоцкая, Р. И. Взаимодействие гидромолота и гидравлического экскаватора [Текст] / Р. И. Песоцкая, А. В. Саблев, В. Н. Усенко // Строительные и дорожные машины. - 1990. - №8. - С. 11.

18. Дмитревич, Ю. В. Гидромолот - проблема выбора [Электронный ресурс] / Ю. В. Дмитревич. - Электрон, дан. - Режим доступа : 11йр:/^1с1гото1о1.1гас11с1а-к.ги/а111с1е8/?аП_1с1=5

19. Дмитревич, Ю. В. О выборе гидромолота [Электронный ресурс] / Ю. В. Дмитревич. - Электрон, дан. - Режим доступа: Шр://§1ёгото1о1;.1;гасЦс1а-к.ги/агйс1е8/?а11_1(1=70

20. Дмитревич, Ю. В. Влияние гидромолота на базовую машину (экскаватор) [Электронный ресурс] / Ю. В. Дмитревич. - Электрон, дан. -Режим доступа: Ьир:/^1ёгото1о14гас11с1а-к.ш/а111с1е8/?а11_1с1=3 0

21. Безошибочный монтаж и эксплуатация гидромолота ГПМ-120 [Электронный ресурс]. - Электрон, дан. - Режим доступа: Ьйр:/^рт-120.ru/articles/7icN3

22. Дмитревич, Ю. В. Как навесить и подключить гидромолот на экскаватор? [Электронный ресурс] / Ю. В. Дмитревич. - Электрон, дан. -Режим доступа: http://gidromolot.tradicia-k.ш/articles/?art_id=6

23. Паспорт гидромолота ГПМ-120 ООО Компания «Традиция-К» [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Режим доступа: http://gidromolot.tradicia-k.ru/images/products/files/gpm-120.pdf

24. Паспорт гидромолота МГ-300 ООО Компания «Традиция-К» [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Режим доступа: http://gidromolot.tradicia-k.ru/images/products/files/MG-300_pasport.pdf

25. Лазуткин, А. Г. Научные основы создания выемочных горных машин с гидропневмоударными исполнительными органами [Текст] : дис. ... д-ра. техн. наук : 05.05.06 / Лазуткин А. Г.- М., 1979. - 293 с.

26. Алимов, О. Д. Гидравлические виброударные системы [Текст] / О. Д. Алимов, С. А. Басов. - М. : Наука, 1990. - 352 с.

27. Клок, А. Б. Гидромолоты [Текст] : учеб. пособие / А. Б. Клок ; Карагандинский государственный технический университет. - Караганда : КарГТУ, 2007. - 182 с.

28. Галдин, Н. С. Основы теории многоцелевых гидроударных рабочих органов дорожно-строительных машин [Текст] : дис. ... д-ра техн. наук. : 05.05.04 / Н. С. Галдин. - Омск, 2000. - 325 с.: ил.

29. Щекочихин, А. В. Гидромолоты: идентификация как способ получения информации [Текст] / А. В. Щекочихин, Л. С. Ушаков // Строительные и дорожные машины. - 2011. - № 2. - С. 10-12.

30. Кравченко, В. А. Создание гидравлических устройств ударного действия с пониженной удельной металлоемкостью для разрушения горных пород [Текст] : дис. ... канд. техн. наук : 01.02.06, 05.05.06 защищена 26.03.2004 / В. А. Кравченко. - Орел, 2004. - 249 с. : табл., граф.

31. Мелис, У. Д. Исследование ручного гидравлического молотка с позиционной обратной связью [Текст] : автореф. дис. ... канд. техн. наук / У. Д. Мелис. - Бишкек, 2005 - 23 с.

32. Ураимов, М. Гидравлические молоты. Основы создания, обобщение опыта производства и эксплуатации гидравлических молотов "Импульс" [Текст] / М. Ураимов, Б. С. Султаналиев. - Бишкек : Илим, 2003 - 240 с.

33. Городилов, JI. В. Разработка основ теории гидроударных систем объемного типа для исполнительных органов строительных и дорожных машин [Текст] : автореф. дис. ...д-ра техн. наук : 05.05.06 / JI. В. Городилов. -Новосибирск, 2010. - 42 с.

34. Ешуткин, Д. Н. Гидравлические ручные машины ударного действия [Текст] : монография / Д. Н. Ешуткин, А. В. Журавлева, А. И. Абдурашитов. -Орел : Изд-во ФГОУ ВПО "Госуниверситет-УНПК", 2011. - 138 с.

35. Угрюмов, И. А. Обоснование основных параметров гидромолотов с беззолотниковым блоком управления для экскаваторов (на примере экскаваторов II размерной группы) [Текст] : дис. ... канд. техн. наук : 05.05.04 / И. А. Угрюмов. - Омск, 2004. - 250 с.

36. HYDRAULIC HAMMER Е [Электронный ресурс]. - Элетрон. дан. -Режим доступа: http://www.npke.eu/content/content_files

/files/machines/1 -hammers/HYDRAULIC%20HAMMER%20E.pdf

37. Ассоциация производителей оборудования [Электронный ресурс]. -Электрон. дан. - Режим доступа: http ://www. aem.org/Groups/Groups/Group. asp?G=5 6

38. BTI: Breaker Technology INC. TB-XC series Hydraulic Breakers [Electronic resource]. - Electronic data. - Mode of access: http://www.rockbreaker.com/images/file/brochures/10304-ENG-0706-TB-XC-Series-Brochure.pdf

39. Лазуткин, А. С. Анализ рабочего процесса бесклапанного гидравлического ударного механизма [Текст] : / А. С. Лазуткин // Успехи современного естествознания. - 2010. - № 3 - С. 14.

40. Ситников, Б. Т. Расчет и исследование предохранительных и переливных клапанов [Текст] / Б. Т. Ситников, И. Б. Матвеев. - М. : Машиностроение, 1971. - 129 с.

41. Механизация буровых и отбойных работ при проведении горных выработок [Текст] : / А. Н. Волковым, В. В. Волосковым, С. А. Басовым [и др.]. -Фрунзе : Илим, 1981. - 188 с.

42. Ушаков, JL С. Импульсные технологии и гидравлические ударные механизмы [Текст] : учеб. пособие для вузов / JI.C. Ушаков. - Орел : Изд-во Орел-ГТУ, 2009. - 250 с.

43. Теоретические основы создания гидроимпульсных систем ударных органов машин [Текст] : / А. С. Сагинов, И. А. Янцен, Д. Н. Ешуткин, Г. Г. Пивень. - Алма-Ата : Наука, 1985. - 256 с.

44. Коробочкин, Б. Л. Динамика гидравлических систем станков [Текст] / Б. Л. Коробочкин. - М. : Машиностроение, 1976. - 240 с. : ил.

45. Бродский, Л. Е. Исследование динамики и оптимизация характеристик гидравлических отбойных молотов [Текст] / Л. Е. Бродский, Г. К. Слипенко // Строительные и дорожные машины. - 2001. - № 4. - С. 33-37.

46. Ереско, Т. Т. Совершенствование конструкций и рабочего процесса гидропневмоагрегатов ударного действия [Текст] : дис. ... д-ра техн. наук : 05.02.13 / Т. Т. Ереско. - Красноярск, 2005.-330 с.

47. Чехутская, Н. Г. Выбор рациональных параметров динамической системы устройства ударного действия [Текст] : дис. ... канд. техн. наук : 01.02.06 / Н. Г. Чехутская. - Орел, 2004. - 175 с.

48. Ределин, Р. А. Повышение эффективности отбойного гидравлического молота строительно-дорожной машины [Текст] : дис. ... канд. техн. наук : 05.05.04 / Р. А. Ределин. - Орел, 2010.- 172 с.

49. Дмитревич, Ю. В. Гидромолоты Delta тяжелой серии [Электронный ресурс] / Ю. В. Дмитриевич. - Электрон, дан. - Режим доступа: http://gidromolot.tradicia-k.ru/articles/?art_id=49

50. Колесов, Ю. Б. Объектно-ориентированное моделирование сложных динамических систем [Текст] / Ю. Б. Колесов. - СПб. : Изд-во СПбГПУ, 2004. 240 с.

51. MvStudium Group [Электронный ресурс] : scientific software development. - Электрон, дан. - Режим доступа: http://mvstudium.com/

52. Автоматизированное проектирование машиностроительного гидропривода [Текст] : /И. И. Бажин, Ю. Г. Беренгард, M. М. Гайцгори [и др.]; под общ. ред. С. А. Ермакова. - М. : Машиностроение, 1988. - 312 с. : ил.

53. Насосы аксиально-поршневые типа РНАС [Текст] : рук. по эксплуатации / Шахт, з-д «Гидропривод». - Ростов-на-Дону, 1991. - 16 с. : ил.

54. MathWorks. Constant Volume Hydraulic Chamber [Electronic resource] : library : hydraulic elements. - Electronic data. - Mode of access:

http://www.math worksxom/help/to aulicchamber.html.

55. Макаров, Г. В. Уплотнительные устройства [Текст] / Г. В. Макаров. -Изд. 2-е, перераб. и доп. - JI. : Машиностроение (Ленингр. отд-ние), 1973. -232 с.

56. Расчет и проектирование строительных и дорожных машин на ЭВМ [Текст] : / под ред. Е. Ю. Малиновского. - М. : Машиностроение, 1980. - 216 с. : ил.

57. Башта, Т. М. Машиностроительная гидравлика [Текст] : справ, пособие / Т. М. Башта. - М. : Машиностроение, 1971. - 672 с.

58. Хорин, В. Н. Объемный гидропривод забойного оборудования [Текст] / В. Н. Хорин. - 3-изд., перераб. и доп. - М. : Недра, 1980. - 415 с.

59. Holcke, Jan. Frequency Response of Hydraulic Hoses [Text] / Jan Holcke // Licentiate Thesis / Royal Institute of Technology. - Stockholm : KTH, 2002. - 88 p.

60. Гамынин, H. С. Гидравлический привод систем управления [Текст] / Н. С. Гамынин. - М. : Машиностроение, 1972. - 376 с. : ил.

61. Динамика механизмов при учете податливости звеньев [Электронный ресурс]. - Электрон, дан. - Режим доступа: http://tmm-umk.bmstu.ru/index_2.htm

62. Лекции по строительной механике [Электронный ресурс]. - Электрон, дан. - Режим доступа: http://distance.net.ua/Russia/Stroimeh/lekciya/razdell2.htm

63. Иванов, Р. А. Навесные ударные устройства для разрушения мерзлых грунтов [Текст] / Р. А. Иванов, А. И. Федулов / АН СССР, Сиб. отд-ние, Ин-т горн. дела. - Новосибирск : ИГД, 1988. - 142 с. : ил.

64. Александров, Е. В. Прикладная теория и расчеты ударных систем [Текст] / Е. В. Александров, В. Б. Соколинский. - М. : Наука, 1969. - 201 с.

65. Ударник [Текст] : свидетельство о гос. регистрации программы для ЭВМ 2011610771 Рос. Федерация / А. В. Щекочихин, В. А. Кравченко, Л. С. Ушаков ; заявитель и правообладатель Орлов, гос. техн. ун-т. -№2010615930 ;заяв. 28.09.10 ; зарег. 13.01.11, Бюл. № 1.-1 с.

66. Горбунов, В. Ф. Импульсный гидропривод горных машин [Текст] / В. Ф. Горбунов, А. Г. Лазуткин, Л. С. Ушаков. - Новосибирск : Наука, 1986, -197 с. : ил.

67. Ределин, Р. А. Комплекс для исследования гидроударников [Текст] / Р. А. Ределин, А. В. Щекочихин, Д. Н. Фабричный // ИНЖИНИРИНГ-2009 : сб. трудов регион, науч.-практ. конф. - Орел, 2009. - С. 214-217.

68. Ушаков, Л. С. Исследование многолезвийного ударного исполнительного органа мощного динамического струга [Текст] : дис. ... канд. техн. наук. - Караганда, 1969. - 337 с.

69. Осциллограф цифровой GDS-830 [Текст] : рук. по эксплуатации / GW instek. - М., 2002. - 42 с. : ил.

70. ГОСТ 8.207-76. Прямые измерения с многократными наблюдениями. Методы обработки результатов наблюдений. [Текст]. - Введ. 1977-01-01. - М. : Стандартинформ, 2008. - 7 с.

71. Краткие сведения по обработке результатов физических измерений [Текст] : метод, указания для физ. фак. / сост. Г. П. Яковлев. - Екатеринбург : Изд-во Уральского университета, 2001. - 50 с.

72. Иванова, Г. М. Теплотехнические измерения [Текст] : учеб. для вузов / Г. М. Иванова, Н. Д. Кузнецов, В. С. Чистяков. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Изд-во МЭИ, 2005. - 460 с. : ил.

73. ГОСТ 8.401-80. Классы точности средств измерений. Общие требования [Текст]. Взамен ГОСТ 13600-68 ; введ. 1980-11-01. - М. : Изд-во стандартов, 1980.-13 с.

74. Погрешности косвенных измерений [Электронный ресурс]. -Электрон, дан. - Режим доступа: http://users.kpi.kharkov.ua/fmp/biblio/BOOKl/l-10.html

75. РД 50-98-86. Методические указания. Выбор универсальных средств измерений линейных размеров до 500 мм (по применению ГОСТ 8.051-81) [Текст] : - Взамен РДМУ 98-77 ; введ. 1987-06-01. - М. : Изд-во стандартов, 1987.- 115 с.

76. Марков, Н. Н. Погрешность и выбор средств при линейных измерениях [Текст] / Н. Н. Марков, Г. Б. Кайнер, П. А. Сацердотов. - М. : Машиностроение, 1967. - 169 с.

77. ГОСТ 8.009-84. Нормируемые метрологические характеристики средств измерений [Текст] - Введ. 1986-01-01. - М. : Изд-во стандартов, 1984. -12 с.

78. Датчик давления индуктивный ДДИ-20. Техническое описание и инструкция по эксплуатации БШ2.832.001 ТО [Текст] / разраб. Медведев. - [Б. м.], 1979.- 13 л.

79. МИ 2232-2000. ГСИ. Обеспечение эффективности измерений при управлении технологическими процессами. Оценивание погрешности измерений при ограниченной исходной информации [Текст]. - Введ. 2000-0101.- 16с.

80. Нормирующий преобразователь НП-03Т [Текст] : рук. по эксплуатации НП.000.003 / ЗАО "ЦАТИ". - [М.], 2011. - 20 л.

81. Основные направления развития станочных гидроприводов [Электронный ресурс]. - Электрон. дан. - Режим доступа: http://www.gidrateh.ru/osnovnyie-napravleniya-razvitiya-stanochnyih-

gidropri vodov .html

Приложение А Свидетельство о приемке датчика ДДИ-20 в комплекте с нормирующем преобразователем НП-ОЗТ

». свидетельство о приемке

О (1 5 i S

Датчик давления иидуктипиый ДД i 20 № —:--""."

соответствует техническим условиям БШ2.832.001 ТУ и признан годным для эксплуатации £ с.__

Дата изготонлсиня• ^

' -____ЩМ—

П р едсга в и тел ь ОТ Км. п.

4. ГАРАНТИЙ ИЗ ГОТО' Я ТЕЛ Я

Изготовитель гарантируетмюоа-ветсг.зде качестпя датчика требованиям технических условий .оШ2.832.(Ю1 ТУ при соблюдении потребителем условий и правил эксплуатации, хранения, транспортирования.

Гарантийный срок эксплуатации .у- ¡-гшаклииястся 2 года при обще)! наработке не более 30 часс

Гарантийный срок исчисляется ■ о дня изготовлении датчика.

Возможность дальнейшей эксплуа'ацпл датчика после истечения гарантийного срока службг определяется потребителем. За неисправности при повто:ном применении датчика изготовитель ответственности но несет.

Приложение Б Характеристики датчика давления ДДИ-20 и преобразователя НП-ОЗТ

Основные технические характеристики первичного _преобразователя ДДИ-20_

Контрольное давление Рк, кГ/см2 120

Диапазон измеряемых давлений Ризм, кГ/см2 -минимальный -максимальный 0 < Ризм < Рк 0 < Ризм < 2Рк

Частотный диапазон измеряемых давлений, Гц отО до 10000

Собственная частота мембраны (расчетная),Гц более 20000

Асимметрия плеч датчика по индуктивному сопротивлению не более, % 3

Нелинейность градуировочной характеристики в диапазоне от 0 до 2Рк не более, % 7.5

Гистерезис не более, % 2

Виброустойчивость при не более, мВ 30

Масса датчика (без кабеля и проводника) не более, кг 0,07

Давление опрессовки Ропр=3 Рк

Выдерживает воздействие многократной перегрузки по давлению до 2Рк (без изменения характеристик после воздействия).

Выдерживает воздействие вибрации частотой 100Гц и ускорением ] ООг в нормальных условиях.

Установочная резьба М18х1,5

Уход нуля от воздействия среды на мембрану: при температуре 100°С не более, В при температуре минус 50°С не более минус, В 1.8 1.3

Основные технические характеристики нормирующего преобразователя НП-ОЗТ

Рассчитан на непрерывную работу без ограничения времени в нормальных климатических условиях: температура окружающей среды, °С относительная влажность, % атмосферное давление, мм. рт. ст. 25 +- 10 65 +- 15 750 +- 30

Имеет электрический аналоговый выход (статодинамического полного давления)

Диапазон частот пульсаций давления, Гц 0... 10000

Номинальное выходное напряжение, В 0-5

Напряжение соответствующее давлению Рк, В 2.5±0.1

Питание осуществляется от источника постоянного тока напряжением, В номинальное, В 18-30 24

Потребляемая мощность от источника питания не более, ВА 5

Габаритные размеры, мм: 65x143x170

Масса не более, кг 0.5

Приложение В Свидетельство о поверке осциллографа GDS-830

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО

ПО ТЕХНИЧЕСКОМУ РЕГУЛИРОВАНИЮ И МЕТРОЛОГИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ОРЛОВСКИЙ' ЦЕНТР СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ»

СВИДЕТЕЛЬСТВО О _)

№

23

Действительно до «07 » июля 2012 г,

ОСЦИЛЛОГРАФ Средство измерений___

GDS-830

серия и номер клейма предыдущей поверки (сети такие серий к номер имеюго»)

С180501

заводской номер __________________________________

ФГОУ ВПО «ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УИИВБРСИТЕТ-УЧЕБНО-

нринадлежащее__________________________________

яюпюжжтпс юридического (физического'! лица, ИНН НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМПЛЕКС

________ШБ...5753(Ш).Ш______________

поверено н на основании результатов первичной (периодической) иоверкя призвано пригодным к применению,

'•bifllilil

¿I 054370826

Поверительное клеймо Начальник отдела РТ и ЭМИ - В. Л. Осекин

должность руховодишмподраиеяегаи пап > мл"" «v ^»■«л и?)

Поверитель _..... /С О. М. Ступак

(подпись? (инициалы, фамилия)

«°7 » июля 2011 г.

ООО «Я^евимчик»; 302030, г. Орех у». Пушима, д.» s; jctíJéaxfiSSI} .Ч-01-Л

Приложение Г Тарировка датчика скорости Таблица Г.1 - Журнал записи измеряемых параметров тарировка индукционного датчика скорости _

Дата, температу ра, С относительная влажность % № эксперимента Максимальное значение помех от пика до пика, В Показания измерительно-регистрирующей аппаратуры Визуальные наблюдения

Радиус установки кривошипа, м Амплитуда, В Период Т, с

8.09.2011 21°С 51% 1 0.004 0.045 0.137 0.2704 Вибрация стенда при амплитуде больше 0.23В

0.157 0.243

2 0.176 0.210

0.221 0.167

3 0.01 0.06 0.167 0.2904 Вибрация стенда при амплитуде больше 0.28В

0.210 0.2296

4 0.232 0.2093

0.279 0.1707

Таблица Г.2 - Обработка результатов измерений тарировки датчика скорости

№ Измеренные значения Обработка измерений

Максимальное значение помех от пика до пика, В Амплитуда, В Период Т,с Погрешность, измерения напряжения, В Граница суммарной неисключен-ной погрешности ©,В Результат измерения амплитуды, В Скорость, м/с

1 0.004 0.137 0.2704 ±0.0066 0.0076 0.1370±0.0076 2.090

0.004 0.157 0.243 ±0.0072 0.0082 0.1570±0.0082 2.326

2 0.004 0.176 0.21 ±0.0078 0.0089 0.1760±0.0089 2.691

0.004 0.221 0.167 ±0.0091 0.0102 0.2210±0.0102 3.384

3 0.01 0.167 0.2904 ±0.0075 0.0099 0.1670±0.0099 2.595

0.01 0.210 0.2296 ±0.0088 0.0111 0.2100±0.0111 3.282

4 0.01 0.232 0.2093 ±0.0095 0.0118 0.2320±0.0118 3.6

0.01 0.279 0.1707 ±0.0109 0.0132 0.2790±0.0132 4.415

>0

0 S оценка суммарного среднего квадратического отклонения результата измерения ST Коэффициент К. Границы погрешн.о ети результата измерения Д Результат измерений счетчика жидкости Расход л/с Среднее хвадратическо е совместного распределения Ás Результат измерения расхода л'с

10 11 12 13 14 15 16 17

.¡.э 7.32 1 ■"> / 7.3 0.28 2.46 ±0.69 94.95±0.б9, 0;95 1.58 0.034 1.580±0.034

3.2 3.2 3.2 0.23 3.25 ±0.75 69.3±0.75г 0.95 1.155 0.026 1Л55±0.02б

Приложение Д Определение производительности насоса

Таблица Д. 1 - Журнал .заднем измеряемых и вычисляемых параметров

Дата № Показа- Интер- Предел Предел Среднее Оценка Довери-

экспе- ния вал основной допускаемой арифмети- среднего тельный

римента счет- времени допускаемой: абсолютной ческое квадрати- интервал Е

чика измере- погрешности погрешности показании

жид- нии. при измерении измерения счетчика

кости, л с расхода А , Л времени АХ. С жидкости, л

1 7 •"i 4 5 б 8 9

25.10.201 1 94.8 =0 4 "4

1 95.1 94.9 =0 4"6 =0 4"5 94.95 0.065 0.21

95 60 =0 -Г5

69 69.5 69.4 69.3 =0 345 =0 34S =0 347 =0 34" ±1,2 69.3 0.108 0.34

Продолжение таолицы Д. 1

ОСУДАРСТВЕННЫИ

■ЩОСУДАРС

I zyнив

Университет МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образовании «Государственный университет -учебно-научно-производственный комплекс» (Госуниверснтет - УНПК)

Наугорское шоссе, д. 29, г. Орел, Россия, 302020 Тел. [phone]. Факс [phone]. E-mail: [e-mail]. http://www.gu-unpk.ru

/f ОШ/Jm,_

Акт

о внедрении научных и практических результатов диссертационной работы Щекочихина Александра Викторовича

Научные и практические результаты диссертационной работы Щекочихина Александра Викторовича, выполненной на тему "Повышение эффективности гидропневматической силовой импульсной системы многоцелевой строительно-дорожной машины" переданы УИЛ «Импульсные технологии» ФГБОУ ВПО «Госуниверситет - УНПК» в следующем виде:

1. Математическая модель и методика расчета и выбора параметров гидропневматической силовой импульсной системы для обеспечения установившегося режима ее работы, при заданной энерговооруженности многоцелевой строительно-дорожной машины.

2. Модернизированный клапанный механизм пневмогидравлического

аккумулятора.

3. Индукционный датчик скорости и стендШя его тарировки.

% Vt

Проректор по HP От УИЛ «Импульсные технологии»:

С. Ю. Радченко

Ведущии конструктор Ведущий инженер, к.т.н., доцент Ведущий инженер, к.т.н.

Ч'' 'Я, .• %

Д.А. Юрьев Р.А. Ределин Ю.Н. Каманин

■щосударс

■ 2Унив

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ПК

ниверситет

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего ФГБОУ профессионального образования «Государственный университет - ,

учебно-научно-производственный комплекс» (Госуниверснтет - УНПК)

Нзугорское шоссе, д. 29, г. Орел, России, 302020 Тел. [phone]. Факс [phone].

E-mail: unpkf^ostu.ru. http://www.gu-unpk.ru __

УТВЕРЖДАЮ ъЗаШ? Первый проректор ВПО «Гоеу1!Иверситсг - УНПК» и ^ЩЩ в.В. Светкин ЖЙЮЯГ 2012 г.

WM

тшш

Акт

о внедрении результатов диссертационной работы Щекочихина Александра Викторовича в учебный процесс

Результаты диссертационной работы Щекочихина Александра Викторовича. выполненной на тему "Повышение эффективности гидропневматической силовой импульсной системы многоцелевой строительно-дорожной машины" внедрены в учебном процессе на кафедре "Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины" в следующем виде:

1. В лекционный курс дисциплины «Машины ударного действия» включены результаты обзора и анализа гидропневматических силовых импульсных систем многоцелевых строительно-дорожных машин.

2. Разработана методика расчета требуемого сопротивления сливного трубопровода из гидравлического устройства ударного действия, выполненного по схеме с управляемой камерой рабочего хода, для использования при выполнении курсовой работы по дисциплине «Машины ударного действия».

3. Стенд для проведения экспериментальных исследований гидропневматических силовых импульсных систем используется при проведении производственных и преддипломных практик студентов по специальности 190205 «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование».

Зам. директора Института транспорта по учебной раб^е к.т.п., доцент s^t^g

Зам. зав. кафедрой «ПТСиДМ» по профориентац к.т.п., доцент

В.А. Кравченко

ной работе

А.В. Паничкин