Розробка системи прогріву і стабілізації температури робочої рідини екскаватора

Смірнов С.В., студент

Науковий керівник – доцент, к.т.н Пімонов І.Г.

Харківський національний автомобільно-дорожній університет

Гідравлічні баки призначені для утримання запасу, відстою (деаерації), фільтрації робочої рідини та відведення тепла від гідроприводу в атмосферу. Їх місткість, форма, місцезнаходження на машині, деякі конструктивні особливості роблять істотний вплив на ефективність роботи гідравлічного приводу. Гидробаки є єдиним неуніфіцированим гідроаппаратом гідравлічного приводу, тобто при проектуванні гідрофіцированої машини кожен раз конструюються і баки. Основним параметром гідробака є номінальна місткість V_ном. Баки мають наступні позначення (рис.1):

а – під атмосферним тиском; б – з внутрішнім тиском вище атмосферного; в – з внутрішнім тиском нижче атмосферного

Рисунок 1 – Позначення гідробаків

Гідробаки можна класифікувати за різними ознаками. По внутрішньому тиску гідробаки підрозділяються на три групи: під атмосферним тиском; під тиском вище атмосферного; під тиском нижче атмосферного.

Найбільше поширення в зв'язку з простотою конструкції отримали гідробаки під атмосферним тиском. Верхня частина таких гідробаков, в якій знаходиться повітря, постійно через сапун або спеціальний канал сполучаэться з атмосферою. При роботі гідроприводу машин з циклічною дією рідина поперемінно надходить в поршневі або штокові порожнини гідроциліндрів. Тому обсяг рідини в гідробаці змінюється, і зв'язок верхній частині з атмосферою необхідний, щоб забезпечити атмосферний тиск на вільної поверхні рідини.

У гідробаках з внутрішнім тиском на вільної поверхні рідини вище атмосферного надлишковий тиск забезпечується спеціальним компресором з ресивером і системою управління. З цією метою на автомобільній машині або стаціонарному верстаті використовується спеціальний компресор з автономним приводом від двигуна внутрішнього згоряння або електродвигуна. Гідністю гідробаков з тиском вище атмосферного є краща всмоктуюча здатність насосів і, як наслідок, їх більш високий ККД. Рідина під тиском надходить у всмоктуючу камеру насоса, що виключає або значно знижує кавітаційний режим роботи. До недоліків слід віднести необхідність застосування компресора, споживання енергії на його привід і більш високі вимоги до міцності корпусу гідробака. У підсумку, вартість виготовлення, маса і експлуатаційні витрати таких гідробаков істотно вище, тому їх украй рідко використовують в машинах.

Гідробаки з внутрішнім тиском нижче атмосферного є альтернативою попереднім гідробакам. На відміну від компресора в них для створення зниженого тиску використовується вакуумний насос, який видаляє надлишок повітря з верхньої частини гідробака і за рахунок вакууму створює умови для інтенсивного виходу на вільну поверхню нерозчинених в рідині повітря.

Перевага таких гідробаков полягає у видаленні з рідини газової фази, що забезпечує більш високу точність позиціонування гідродвигунів, поліпшення динаміки гідроприводу і металоконструкції, підвищення

довговічності рідини та гідрообладнання, зниження температури рідини в гідросистемі, а також зменшує прояв кавітації, так як виділення повітря в дегазованою рідини в зонах низького тиску не відбувається. Недоліки гідробаков з внутрішнім тиском нижче атмосферного такі ж, як і гідробаков з тиском вище атмосферного: споживання додаткової енергії, висока вартість, підвищені експлуатаційні витрати, складність конструкції. Тому вони рідко застосовуються в машинах.

Гідробаки повинні відповідати багатьом специфічним вимогам, обумовленим конструкцією, призначенням та умовами експлуатації машин різного технологічного призначення [1]. Гідробаки також підрозділяються за конструктивною схемою та за функціональними призначеннями.

Існуючий на екскаваторі бак позбавлений системи прискореного розігріву робочої рідини для швидкого виходу її температури на оптимальний режим. Для усунення недоліків існуючого баку його конструкція може бути вдосконалена за рахунок розробки рухливої горизонтальної перегородки, яка забезпечує зміну маси масла, яке циркулює в гідросистемі (а.с. № 909373). Але ця конструкція не позбавлена наступних недоліків, які наведені нижче.

Не забезпечена працездатність баку з горизонтальною рухливою перегородкою внаслідок відсутності компенсації об’єму робочої рідини, яка необхідна для відкритих (незамкнутих) гідросистем. Підвищені вимоги до точності виготовлення баку для забезпечення герметичності рухливої перегородки. Погіршується живлення насосу. Відсутня дегазація робочої рідини і заходи по запобіганню загазованості робочої рідини. Наявність обвідної труби ускладнює конструкцію бака.

З метою усунення цих недоліків, на основі аналізу існуючих досліджень запропонована наступна схема підігріву і термостабілізації робочої рідини (рис. 2).

Робоча рідина насосом 1 подається в гідропривід екскаватора, звідкіля вона потрапляє в бак 5 з вертикальною рухливою перегородкою.

Рухлива перегородка утворює в баці верхню 6 і нижню 7 порожнечі, які об’єднані між собою трубопроводом з дроселем 8. З баку робоча рідина потрапляє в дегазатор 4, де вона очищується від повітря і води за допомогою вакуум-насосу 12, двох клапанів 9 і 10. За допомогою вакуум-насосу і клапанів домішки води і повітря, присутні в робочій рідині, викидаються в атмосферу через канал 11. З дегазатора через перемикач 3 та теплообмінник 2 потрапляє до насосу 1. В початковий період, коли робоча рідина в баці холодна, рухлива перегородка знаходиться в крайньому нижньому положенні.

Перемикач 3 направляє робочу рідину поза теплообмінника 2. По мірі прогріву робочої рідини тиск в верхній порожнечі баку зменшується, а в нижній порожнечі збільшується, і рухлива перегородка поступово переміщується в крайнє верхнє положення і вся охолоджуюча поверхня баку вступає в роботу. Перемикач 3 направляє робочу рідину через теплообмінник.

1 – насос; 2 – теплообмінник; 3 – перемикач; 4 – дегазатор; 5 – бак з вертикальною рухомою перегородкою; 6 – верхня порожнина; 7 – нижня порожнина; 8 – дросель змінного перетину; 9, 10 – клапан; 11– магістраль випуску повітря; 12 – вакуумний насос

Рисунок 2 – Комплексна схема підігріву і термостабілізації

робочої рідини

Дата добавления: 2015-07-16