Вопросы работы гидропривода мобильного проходческого комплекса ЭТ-1А

Федеральное государственное автономное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Политехнический институт

Кафедра «Технологические машины и оборудование»


УТВЕРРЖДАЮ
Заведующий кафедрой

______   Е.А.Сорокин

« ____»   _________  2014 г.



ДИПЛОМНАЯ РАБОТА 





Пояснительная записка




         Руководитель           ___________                                   Е.А. Сорокин
                                                               подпись, дата                                                       

Выпускник                ___________                                   С.Э. Вааг
подпись, дата                                                      











Красноярск 2016
Продолжение титульного листа дипломной работы по теме:  



Консультанты по
разделам:   


 Технологическая часть                ______________          А.Ю. Никифоров                                                                 




Экономический расчет                ______________          Е.Е.  Качуровская




Безопасность и экологичность
проекта                                          ______________           О.В. Чурбакова













Нормоконтролер                      ______________            Л.А. Завадская
Реферат

      В данной дипломной работе были затронуты вопросы работы гидропривода мобильного проходческого комплекса ЭТ-1А.
      Была предложена модернизация системы охлаждения рабочей жидкости, выполнена доработка гидросистемы, подбор гидроаппаратов.
      Предложена новая конструкция устройства для охлаждения рабочей жидкости.
      Произведены гидравлические, прочностные, технологические и экономические расчеты.
      Освещены методы безопасности жизнедеятельности при эксплуатации и производстве гидропривода. 



Содержание

Аннотация	7
Техническое предложение	8
Введение	9
1.	Общая часть	11
1.1 Назначение проходческого комплекса ЭТ-1А	11
1.2 Конструктивная схема машины	12
1.2.1 Экскаватор	12
1.2.2 Скруббер-дезинтегратор с загрузочным бункером	13
1.2.3 Шлюз мелкого наполнения с комплектом золотоулавливающих ковриков	13
1.2.4 Рама	13
1.2.5 Толкатель	13
1.2.6 Привод  насосов	14
1.2.7 Гидравлическая система проходческого комплекса	14
1.3 Описание принципиальной гидравлической схемы проходческого комплекса	15
1.4 Условия эксплуатации мобильных комплексов	18
1.4.1. Влияние температуры на параметры и характеристики гидропривода, способы охлаждения рабочей жидкости.	19
1.4.2. Влияние температуры на трение в гидрооборудовании	22
1.4.3. Влияние температуры на потери давления в гидрооборудовании и трубопроводах	23
1.4.4 Влияние   климатических  условий   на  эксплуатационную производительность гидрофицированных машин	25
1.5 Методы повышения эффективности работы гидропривода	27
1.5.1. Применение      материалов      повышенной      прочности   для изготовления ответственных деталей гидрооборудования	27
1.5.2 Применение      новых,     более      совершенных      конструкций гидрооборудования	27
1.5.3 Разработка современных гидравлических систем	27
1.5.4 Применение маловязких рабочих жидкостей	28
1.5.5. Повышение уровня технического обслуживания	29
1.5.6. Оптимизация теплового режима гидропривода	29
2. Патентный поиск.	32
2.1. Способы    снижения    температуры    рабочей    жидкости    в гидроприводе мобильных проходческих комплексов.	32
2.2. Принципиальные схемы устройств охлаждения рабочей жидкости.	34
2.3. Схема предлагаемого устройства.	38
3. Расчет гидропривода	39
3.1 Исходные данные для расчета гидропривода ЭТ-1А	39
3.2 Выбор рабочей жидкости	40
3.3 Расчет мощности и подачи насоса	41
3.4 Определение типоразмера насоса	42
3.5 Выбор типоразмеров направляющей и регулирующей гидроаппаратуры	43
3.6 Выбор типоразмера линейного фильтра	44
3.7 Расчет диаметров трубопроводов	45
3.8  Расчет потерь давления во всасывающем трубопроводе	46
Запишем уравнение Бернулли:	46
3.9 Расчет потерь давления в напорной и сливной гидролинии	50
3.10 Расчет КПД гидропривода	55
3.11 Расчет гидроцилиндра	57
3.12 Выбор вместимости гидробака и определение площади      теплоизлучающих поверхностей	58
3.13 Тепловой расчет гидропривода.	59
4. Кинематический и прочностной расчет	61
4.1.   Расчет   скорости   перемещения   поршня   гидроцилиндров привода рабочего оборудования.	61
4.2. Расчет толщины стенки	62
4.3 Расчет сварочного соединения	63
4.4 Расчет вала на прочность	64
5. Экономическая часть	65
5.1.   Введение	65
5.2 Расчет КПТУ	66
5.3 Расчет затрат на производство и эксплуатацию теплообменника	69
5.3.1 Расчет себестоимости	70
5.3.2 Расчет затрат на материалы	70
5.3.3 Расчет затрат на комплектующие изделия	71
5.3.4 Расчет основной заработной платы рабочим.	72
5.3.5 Расчет затрат на эксплуатацию	73
5.4 Расчет оптовой цены теплообменника с учетом КПТУ	75
5.5 Выбор оптимального варианта конструкторского решения	76
6. Безопасность и экологичность проекта	77
6.1 Введение	77
6.2 Недостатки базовой конструкции по обеспечению безопасности труда.	77
6.3 Проектные решения по обеспечению безопасности труда на проектируемом оборудовании.	77
6.4 Обеспечение безопасности в аварийных и чрезвычайных ситуациях.	78
6.5 Обеспечение безопасности технологического процесса     изготовления деталей и узлов гидропривода.	79
6.6 Охрана окружающей среды при эксплуатации гидропривода и технологических процессах изготовления узлов и деталей гидропривода.	82
6.7 Инструкция по безопасности эксплуатации гидропривода по ГОСТ 12.0.004	85
Заключение	86
Список использованных источников	87


Аннотация

      В данной работе подробно описывается модернизация гидропривода мобильного проходческого комплекса ЭТ-1А, полный гидравлический расчет и выполнение патентного поиска. Основная часть  заключается в модернизации гидропривода и предложении принципиально новой конструкции устройства для охлаждения рабочей жидкости. Мною предложено принципиально новое устройство для охлаждения рабочей жидкости. Также к данному проекту прилагается графическая часть, включая и описание модернизации.


Техническое предложение

      Целью дипломного проекта является модернизация гидропривода мобильного проходческого комплекса ЭТ-1А.
      Модернизация заключается в предложении принципиально новой конструкции устройства для охлаждения рабочей жидкости и заменой им базового варианта устройства.
      В новом устройстве используется тосол в качестве промежуточного теплоносителя, который циркулирует по замкнутой системе, отводя тепло от рабочей жидкости через конвектор, расположенный в гидробаке, и водяного радиатора с воздушным охлаждением.


Введение

      Гидравлический привод применяется на дорожно-строительных, подъемно-транспортных, горных, сельскохозяйственных, лесозаготовительных и лесохозяйственных, мелиоративных, транспортных и других самоходных машинах различного технологического назначения. Основные преимущества гидропривода: плавность и равномерность движения рабочих органов, возможность получения больших передаточных отношений, возможность бесступенчатого регулирования скоростей в широком диапазоне. А также простота преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и возвратно-поворотное, малый момент инерции, обеспечивающий быстрое реверсирование, легкость стандартизации и унификации основных элементов, небольшой вес и малые габариты гидрооборудования. Высокий КПД, мгновенность передачи командных импульсов, простота предохранительных устройств и их высокая надежность; легкость управления и регулирования, самосмазываемость оборудования также относятся к преимуществам гидропривода.
      Гидравлический привод применяется на многих машинах: экскаваторах, бульдозерах, автогрейдерах, скреперах, валочно-трелевочных и валочно-пакетирующих машинах. Гидравлическое оборудование установлено на погрузчиках, автокранах, зерноуборочных машинах. Также применяется для привода рабочего оборудования, колесного или гусеничного движителя, выносных опор и рулевого управления. На сегодняшний день гидравлический привод стал основным приводом, им оснащено до 90% самоходных и стационарных машин различного технологического назначения. В дальнейшем процент гидрофицированных машин еще более увеличится. Гидрофицированные машины эксплуатируются в различных географических широтах с большим диапазоном температуры окружающего воздуха.  
      В настоящее время в нашей стране так же, как и в зарубежных странах, практически невозможно назвать такую отрасль промышленности или сельского хозяйства, в которых не применялся бы гидропривод.
      В горной промышленности, в частности золотодобывающей, гидропривод начал широко применяться сравнительно недавно (последние 40-50 лет), это дало возможность комплексно механизировать геологоразведочные и золотодобывающие процессы, повысить уровень автоматизации производства, исключить ручной труд при выполнении некоторых трудоемких и опасных, с точки зрения охраны труда, операций, повысить выработку на одного рабочего и снизить себестоимость добываемой продукции. Использование на поисковых и геологоразведочных работах, а также для разработки россыпных месторождений золота гидрофицированных проходческих комплексов с гидравлическими экскаваторами, скрубберами-дезинтеграторами с загрузочными бункерами, а также шлюзами мелкого наполнения обслуживаемых одним оператором, полностью исключает ручной труд.
      В настоящее время в золотодобывающей промышленности гидропривод находит применение на многих стадиях производственного процесса, начиная с поисков и проходки разведочных выработок с одновременной промывкой песков и кончая разработкой россыпных месторождений золота. 
            Говоря о применении гидропривода в машинах горной и золотодобывающей промышленности, следует особо подчеркнуть, что этим приводом оснащается большинство вновь создаваемых и наиболее перспективных машин.
      Таким образом, с техническим прогрессом горной и золотодобывающей промышленности будет повышаться роль и значимость гидропривода. В связи с этим перед инженерно-техническими работниками золотодобывающих старательских артелей и разведочно-эксплутационных предприятий ставятся новые задачи, связанные с проектированием гидропривода и эксплуатацией гидрофицированных машин и оборудования.


























1. Общая часть

1.1 Назначение проходческого комплекса ЭТ-1А

      Мобильный проходческий комплекс ЭТ-1А относится к тяговым гусеничным машинам класса 4тс тяги и является модернизированным вариантом проходческого комплекса ЭТ-1
      Базовой машиной является гусеничный трактор ТТ-4. На нём смонтировано специальное навесное технологическое оборудование.
      Проходческий комплекс ЭТ-1А изготавливается в климатическом исполнении У категории 1  по ГОСТ 15150-69 и ГОСТ 16350-80.
      Мобильный проходческий комплекс ЭТ-1А предназначен для поисков и геологической разведки техногенных и целиковых россыпей золота.
      Он осуществляет проходку разведочных выработок (шурфов, траншей) с одновременной промывкой песков, что позволяет оперативно и достоверно оценивать техногенные россыпи и отвалы прошлых лет и производить разведочные выработки на обводненных россыпях.
      Комплекс предназначен для эффективной добычи золота при разработке мелких россыпных месторождений, доработки целиков и зачистки карманов и западин, повторной переработки старых отвалов и хвостов, отработки обводненных песков россыпи.
      Проходческий комплекс ЭТ-1А должен эксплуатироваться на       равнинной и слабохолмистой местности с уклоном не более 150 , на грунтах с несущей способностью не менее 98 кПа, в соответствующих макроклиматических районах при нижнем значении предельной температуры воздуха 00С.
      Проходческий комплекс ЭТ-1А позволяет также производить геологическую разведку россыпных месторождений алмазов и платины и их добычу. 













1.2 Конструктивная схема машины

      Комплекс проходческий ЭТ-1А (чертеж общего вида машины) разработан на базе трелёвочного трактора ТТ-4М (ТТ-4) и обладает высокой манёвренностью и проходимостью.       
      Комплекс состоит из экскаватора 1, скруббера-дезинтегратора с загрузочным бункером 2, шлюза мелкого наполнения 3 с комбинированными трафаретами и комплектом золотоулавливающих ковриков, рамы 4, толкателя для планирования площадки 5, привода насосов 6 и гидросистемы 7. Рабочий цикл комплекса состоит из процесса копания породы и ее промывке в скруббере-дезинтеграторе и шлюзе мелкого наполнения.



      На фотографии запечатлен мобильный проходческий комплекс ЭТ-1А после прохождения предварительных испытаний и покраски на заводе-изготовителе ОАО «Краслесмаш».
      Рассмотрим более подробно устройство составных частей комплекса.

1.2.1 Экскаватор

      Экскаватор состоит из колонны, стрелы, рукояти, ковша и механизма поворота ковша.

1.2.2 Скруббер-дезинтегратор с загрузочным бункером

      Скруббер-дезинтегратор с загрузочным бункером предназначен для загрузки и дезинтеграции материала. Он состоит из рамы, барабана, бункера, привода, колес опорных, трубопровода и  защитных кожухов.
      
      
      

1.2.3 Шлюз мелкого наполнения с комплектом золотоулавливающих ковриков

      Шлюз мелкого наполнения с комплектом золотоулавливающих ковриков предназначен для промывки породы и состоит из  2-х лотков, соединённых болтовым соединением.
      К бортам лотков приварены уголки для крепления трафаретов и золотоулавливающих ковриков.
      Трафареты и золотоулавливающие коврики закрепляются на дне лотков деревянными клиньями.
      Один из лотков имеет уши с отверстиями «а» для шарнирного соединения с рамой и «в» для шарнирного соединения с гидроцилиндрами подъёма шлюза.

1.2.4 Рама

      Рама предназначена для установки скруббера-дезинтегратора и шлюза мелкого наполнения.
      Она представляет собой сварную конструкцию, состоящую из 2-х боковин, балок, связи.
      Первые боковины имеют втулки с отверстиями «а» для шарнирного соединения с задним мостом трактора, отверстия «с» для шарнирного соединения с гидроцилиндрами поворота рамы, уши с отверстиями «д» для шарнирного соединения со шлюзом, уши с отверстиями «е» для шарнирного соединения с гидроцилиндрами подъема шлюза.
      Вторые боковины имеют втулки с отверстиями «в» для шарнирногосоединения со скруббером-дезинтегратором и уши с отверстиями «к» для шарнирного соединения с гидроцилиндром подъёма    скруббера-дезинтегратора.

1.2.5 Толкатель

      Толкатель предназначен для планирования площадки и выполнения других вспомогательных работ. Он представляет собой сварную конструкцию, состоящую из отвала и балок, соединённых между собой пластинами и рёбрами. На режущей кромке отвала закреплён нож.
      На отвале имеются уши с отверстиями «а» для шарнирного соединения с гидроцилиндрами, а на балках - втулки с отверстиями «в» для шарнирного соединения с рамой трактора.

1.2.6 Привод  насосов

      Привод  насосов предназначен для передачи крутящего момента от двигателя трактора на валы гидронасосов комплекса. Он состоит из редуктора привода насосов, установленного на кронштейне, двух гидронасосов, системы управления, включающей кронштейн, рычаг, тягу, и защитные кожухи.

1.2.7 Гидравлическая система проходческого комплекса

      Гидравлическая система проходческого комплекса служит для преобразования механической энергии двигателя внутреннего сгорания в энергию потока рабочей жидкости, передачи этой энергии исполнительным механизмам комплекса и преобразования потока рабочей жидкости в механическую энергию движения.
      Более подробно гидравлическая система проходческого комплекса рассмотрена в разделе 1.3. «Описание принципиальной гидравлической схемы проходческого комплекса» данного проекта.





















1.3 Описание принципиальной гидравлической схемы проходческого комплекса

      Гидравлическая система проходческого комплекса  служит для преобразования механической энергии ДВС в энергию потока рабочей жидкости, передачи этой энергии исполнительным механизмам комплекса и преобразования энергии потока рабочей жидкости в механическую энергию движения.
      Схема проходческого комплекса включает следующие элементы: шестеренные насосы 1 и 3 типа (НШ-100-З-Л) и (НШ-32-З-Л), регулируемый насос 2 типа (313), гидрораспределители 1,2, и 3 типа (РСР 25.25.20), (РС 25.16), и (Р-80), фильтр напорный 3 типа (ЗФГМ 32-25), бак гидросистемы с фильтрами 1 и 2,гидрозамок двусторонний типа (У2237), гидроцилиндры 1…15, клапаны предохранительные 1…3, коробки гидрораспределительные 1…3, гидромотор типа (ГВ3-630-011).
      Насосы 1 и 2 установлены на редукторе привода насосов. Насос 3 установлен на двигателе базовой машине-тракторе ТТ-4М (ТТ-4). 
      Гидрораспределитель 1 установлен на поворотной части колонны манипулятора, гидрораспределитель 2 на крыше кабины трактора и 3 на задней стенке кабины.
      Насосом 1 рабочая жидкость из бака гидросистемы подается к гидрораспределителю 1, который осуществляет управление подъемом и опусканием стрелы и рукояти, поворотом колонны и ковша.
      От насоса 2 рабочая жидкость через фильтр напорный 3 поступает к гидрораспределителю 2, который осуществляет управление гидромотором вращения барабана, подъемом и опусканием шлюза, продольным и поперечным наклоном скруббера.
      Насос 3 подает рабочую жидкость к гидрораспределителю 3, который управляет гидроцилиндрами толкателя.
      От гидрораспределителей 1, 2, и 3 рабочая жидкость, при нейтральном положении рычагов управления, возвращается в бак гидросистемы.
      Гидравлические цилиндры являются непосредственными исполнителями преобразования энергии потока жидкости в механическую энергию движения.
      Гидравлический цилиндр состоит из корпуса, штока, поршня, вкладыша, гаек, штуцеров, манжет, и уплотнительных колец.
      Дроссельная шайба, подвижно смонтированная в штуцере, по принципу действия аналогична обратному клапану и служит для ограничения скорости опускания стрелы за счет местного гидравлического сопротивления потоку рабочей жидкости, вытесняемого из полости гидроцилиндра через отверстие малого сечения.     
      Бак гидросистемы установлен на крыле трактора.
      Масло из бака в гидросистему поступает через патрубок, а слив масла в бак осуществляется через фильтры.
      В заливной горловине бака размещен сетчатый фильтр для фильтрации масла при его заливе. Уровень масла в баке контролируют по уровнемеру, расположенному на корпусе бака.
      Для защиты гидросистемы комплекса от динамических нагрузок, возникающих при нейтральном положении золотников гидрораспределителей и ограничения давления сверх заданной величины, в гидросистеме установлены предохранительные клапаны.
      Предохранительный клапан состоит из корпуса, стакана, пружины, тарелки, клапана, направляющей втулки.
      Усилие прижатия клапана регулируется винтом.
      Когда давление в гидросистеме превышает усилие настройки пружины, клапан, перемещаясь, сжимает пружину и открывает канал соединяющий зону высокого давления с магистралью слива.
      При уменьшении давления в гидросистеме, клапан под действием пружины возвращается в первоначальное положение и отсекает зону высокого давления.
      Предохранительный клапан 1 установлен в магистрали ведущей от гидрораспределителя 1 к поршневой полости гидроцилиндра поворота ковша.
            Предохранительные клапаны 2 и 3 установлены в магистралях подвода рабочей жидкости к гидромотору вращения барабана.
      Клапан 1 регулируется на давление 17 МПа, клапаны 2 и 3 на давление 16 МПа.
      Встроенные в корпус напорной секции гидрораспределителей 1 и 3 предохранительные клапаны настраиваются на давление 16 МПа, а гидрораспределителя 2 на давление 10 МПа.
      Встроенные в рабочую секцию гидрораспредилителя 1 вторичные предохранительные клапаны на подъем стрелы регулируются на давление 17 МПа, а в рабочую секцию на поворот колонны на давление 10 МПа.
      Рабочая жидкость к полостям гидроцилиндров продольного наклона скруббера 12 и 13 поступает через гидрозамок.
      Гидрозамок предназначен для запирания рабочей жидкости в полостях гидроцилиндров и исключает самопроизвольное движение поршня гидроцилиндра в случае утечек рабочей жидкости в гидросистеме.
      Гидрозамок состоит из корпуса, в котором размещены два обратных (запорных) шариковых клапана, между которыми расположен плавающий поршень и толкатели.
      Рабочая жидкость под давлением поступает к замку через полости «Б» и «В», и от замка к гидроцилиндрам через полости «А» и «Г».
      При подводе рабочей жидкости к полости «В» открывается правый запорный клапан и жидкость через полость «Г» проходит в гидроцилиндр.
      Одновременно с этим под давлением рабочей жидкости поршень смещается влево и открывается левый запорный клапан, обеспечивая проход рабочей жидкости, отводимой из полости «А» в полость «Б» и далее в гидросистему.
      При подаче рабочей жидкости в полость «Б» гидрозамок срабатывает аналогично в обратном направлении.
      В том случае, если циркуляции рабочей жидкости не происходит, шариковые клапаны запирают жидкость в гидроцилиндре, фиксируя его поршень.
      Для шарнирного соединения трубопроводов, совершающих поворотное движение, в гидросистеме комплекса использованы гидрораспределительные коробки.
      Гидрораспределительная коробка состоит из оси, корпусов, уплотнительных манжет.
      На оси имеется резьба для монтажа с шарнирными соединениями подвижных элементов технологического оборудования комплекса.
      Для подвода и отвода рабочей жидкости к гидроагрегатам комплекса служат трубопроводы с использованием труб 20х2, 25х3, 36х3, рукава высокого давления с ДУ-12 мм и ДУ-20 мм.
      На трубопроводах напорных гидролиний от гидрораспределителей 1, 2, 3 предусмотрены отводы для установки манометра для измерения давления в гидросистеме.





















1.4 Условия эксплуатации мобильных комплексов

      Условия эксплуатации мобильных комплексов определяются температурой окружающего воздуха, скоростью ветра, относительной влажностью, высотой снежного покрова, прочностью разрабатываемого грунта, продолжительностью светового дня, видимостью: метель, снегопад, туман; солнечной радиацией, высотой над уровнем моря.       
      В Сибири, Якутии и Крайнем Севере все эти факторы, кроме последнего, имеют самые неблагоприятные значения.
      Как подтверждают данные эксплуатационных наблюдений, главным фактором, определяющим  работоспособность и эффективность гидропривода, является температура окружающего воздуха, которая влияет на температуру (вязкость) рабочей жидкости. Остальные факторы условийэксплуатации влияют на работоспособность и эффективность непосредственно, через режим работы гидропривода и температуру рабочей жидкости. Например, при повышении скорости ветра улучшается теплоотдача от гидропривода в окружающую среду и уменьшается температура рабочей жидкости. При повышении высоты снежного покрова или прочности разрабатываемого грунта увеличивается нагрузка на гидродвигатель, приводящий в действие гусеничный движитель и рабочее оборудование, что естественно влечет за собой повышение неисправностей, а в конечном итоге увеличение температуры рабочей жидкости. 
      Чтобы проанализировать работоспособность гидроприводов в зависимости от климатических условий необходимо, прежде всего, знать граничные температуры рабочей жидкости. Нижний передел температуры определяется минимальной температурой той климатической зоны, где работает комплекс, а верхний предел зависит от климатических условий, максимальной температуры окружающей среды, скорости ветра, солнечной радиации, конструктивных особенностей гидропривода проходческих комплексов, мощности и типоразмера насосов, сложности разводки путепроводов, количества гидравлических сопротивлений, дросселей, клапанов, вместимости гидробака, площади теплоотдачи и режима работы гидропривода, коэффициентов использования шального давления и продолжительности работы под нагрузкой, переключения направляющей и регулирующей аппаратуры.
      В момент запуска комплекса в работу, после длительной остановки температура рабочей жидкости равна температуре окружающей среды, а затем происходит постепенный ее разогрев. После 1,5-2х часовработы комплекса температура жидкости стабилизируется и в дальнейшем остается практически постоянной, если не изменяется  режим работы гидропривода и температура воздуха. Следует отметить, что у одного и того же комплекса при одной и той же температуре воздуха установившаяся температура зависит от условий теплообмена, скорости ветра, солнечной радиации и других климатических факторов, а также режима нагрузки гидропривода, прочности разрабатываемого грунта, тягового усилия и других факторов.
      Охлаждение масла в гидробаке комплекса происходит примерно в 4 раза медленнее, чем его разогрев. Это объясняется исключительно низкойтеплопроводностью масла, соизмеримой с теплопроводностью такого тепло-сонного материала, как асбест. В трубопроводах, насосах, гидродвигателях и другом оборудовании охлаждение происходит значительно быстрее. Медленное охлаждение жидкости в гидробаках облегчает запуск гидропривода после остановки продолжительностью до 8 часов, и показывает целесообразность двухсменной эксплуатации комплексов при низких температурах.
      Повышение температуры в гидросистеме в первую очередь связано с внутренним трением масла, дросселированием его в направляющей и регулирующей гидроаппаратуре, трением в насосах и гидродвигателях. В конечном итоге все потери энергии в гидроприводе превращаются в тепло, которое аккумулируется в рабочей жидкости и гидрооборудовании.
      Режимы работы гидропривода характеризуются величиной номинального давления, коэффициентом его использования, коэффициентом продолжительности работы под нагрузкой, частотой включения распределителя, продолжительностью перерывов в работе, характером изменения и величиной внешних нагрузок, скоростью перемещения штока гидроцилиндра или вращения вала гидромотораи  рядом других факторов. 
      Как показывает опыт эксплуатации проходческих комплексов отечественного и зарубежного производства условия эксплуатации, особенно температура окружающей среды и связанная с ней температура рабочей жидкости сказывают определяющее влияние на работоспособность и эффективность гидравлического привода.
      Исходя из вышеизложенного, рассмотрим более подробно влияние температуры на параметры и характеристики гидропривода, а также способы охлаждения рабочей жидкости, при эксплуатации проходческих комплексов в широтах с повышенной температурой окружающей среды.    

1.4.1. Влияние температуры на параметры и характеристики гидропривода, способы охлаждения рабочей жидкости.

      Эффективность работы гидравлического привода определяется объемным КПД и подачей насосов, потерями энергии на трение в гидрооборудовании и потерями давления в гидросистеме, интенсивностью изнашивания деталей и связанную с ней долговечностью гидрооборудования, сроком службы рабочей жидкости. В результате перечисленные параметры определяют время цикла, производительность и эффективность использования гидрофицированной машины. Установление качественной и количественной зависимостей параметров гидропривода от температуры и определение на их основе оптимального теплового режима, представление на их основе оптимального теплового режима является сложной технической задачей.
      Климатические условия эксплуатации влияют на работоспособность и эффективность гидропривода в основном через состояние рабочей жидкости, определяемое ее вязкостью, содержание механических примесей, газов и влаги, а также модулем упругости. Кроме того, климатические условия влияют на изменение зазоров в сопряжениях гидрооборудованиях, условиях взаимодействия поверхностей трения, физико-механические свойства деталей, нагрузки на гидродвигателях. Все перечисленные факторы, действуя одновременно, усиливают влияние друг на друга и, в конечном итоге определяют качественную и количественную зависимости параметров и характеристик гидропривода от климатических условий эксплуатации.
      Как известно, рабочие жидкости передают энергию от насоса по трубопроводам к гидравлическим двигателям, обеспечивают смазку поверхностей трения, защиту деталей от коррозии, отвод тепла и удаления продуктов износа из зон трения. Таким образом, за счет рабочей жидкости осуществляется функционирование гидрооборудования, поэтому состояние жидкости во многом определяет эффективность гидравлического привода.
      В качестве рабочих жидкостей в гидроприводах самоходных машин применяют минеральные масла с различными улучшающими их эксплуатационные свойства присадки. Наибольшее распространение получили: в гидроприводах с аксеально-поршневыми насосами ВМГЗ (зимнее), МГ-30 (летнее), МГ-20 (для стационарных установок в закрытых помещениях); в гидроприводах с шестеренными насосами М-8В2 (зимнее) и М-10В2 (летнее). Всасывающей гидролинии до 0,03МПа. Жидкость контактирует с полимерами, цветными и черными металлами, на которых в связи с износом отсутствуют защитные - офисные пленки, на жидкость воздействуют длительные вибрации, в гидросистему попадают из окружающей среды влага и абразивные частицы. Все это создает весьма неблагоприятные условия эксплуатации и сокращает срок службы рабочей жидкости.
      Прежде всего, срок службы жидкости зависит от интенсивности и химического разложения, которое происходит в результате окисления масла кислородом воздуха. Каталитическое воздействие при этом оказывает температура, нерастворенный воздух и абразивные частицы. Повышение температуры после плюс 40 °С на каждые 8-10 °С ускоряет интенсивность окисления масла в два раза (рисунок1.4.1).Процесс окисления и окислительной полимеризации под воздействием высокой температуры (выше плюс 60 °С) является основным фактором старения масла, при котором выделяются и выпадают в осадок органические кислоты и асфльтосмолистые вещества.
      Процесс окисления особенно активен при наличии в жидкости гидросистемы растворенного и эмульгированного воздуха. Так, при адиабатическом сжатии воздушно-масляной эмульсии, например, до 7 МПа температура воздуха в микроскопическом пузырьке повышается до 700 °С (с начальной температуры 0 °С). Такая высокая температура учитывает множество микроскопических пузырьков, резко интенсифицирует в локальных зонах процесса карбонизации масла.
      За один цикл от всасывания до слива в гидробак рабочая жидкость претерпевает различные по характеру нагружения.
      Во всасывающей гидролинии на жидкость воздействует разрежение, которое способствует интенсивному выделению кавитации. В насосах, особенно шестеренных, на жидкость воздействует чрезвычайно высокое контактное давление. В течение небольшого времени (10-5 с) контактное давление может достигать 2-103 М



Рисунок 1.4.1- Влияние температуры на интенсивность окисления рабочей жидкости (по Т. М. Баште)

      При прохождении жидкости под давлением с высокой скоростью через каналы и зазоры направляющей и регулирующей гидроаппаратуры и другие местные сопротивления происходит многократная деформация (смятие) жидкости. Этот процесс усиливает вибрации трубопроводов и гидропривода в целом, происходящая под действием реверсирования и пульсации потока жидкости. Деформация жидкости в конечном итоге вызывает механическую деструкцию масла, которая сопровождается уменьшением вязкости, ухудшением смазывающих свойств и потемнением масла. По требованиям ряда зарубежных фирм, изготавливающих самоходные машины, рабочая жидкость полежит замене при изменении вязкости на ±10 % по отношению к первоначальной.
      Наличие механических примесей (загрязнений) в гидросистеме способствует увеличению окисления масла, особенно в момент образования частиц износа, когда повышены их поверхностно-активные свойства. В качестве основных источников и причин загрязнений рабочей жидкости необходимо выделить следующее:
      -загрязнение гидросистемы в период изготовления гидрооборудования и сборки гидроприводов;
      - загрязнение гидросистемы в процессе заправок и дозаправок рабочей жидкостью в условия эксплуатации;
      -   загрязнение гидросистемы в процессе эксплуатации машины.
      При строгом соблюдении правил эксплуатации гидрофицированных машин основное количество механических примесей в рабочей жидкости появляется в результате износа и коррозии деталей гидрооборудования. Как при абразивном, так и при усталостном изнашивании взаимодействующих поверхностей насосов, гидродвигателей, распределителей и регулирующих гидроаппаратов происходит отделение микрообъемов металла, которые впоследствии транспортируются жидкостью по гидросистеме. Содержание загрязнений растет на каждом этапе транспортировки рабочей жидкости от нефтеперерабатывающего завода и заправочной станции. Оно также увеличивается после заправки жидкости в гидросистему по мере наработки машины, а затем уровень загрязнений стабилизируется. За счет насыщения рабочей жидкости воздухом происходит уменьшение ее объемной упругости, возникает интенсивное пенообразование, а в конечном итоге появляется кавитация в гидронасосах. Процесс интенсивного пенообразования начинается при вязкости жидкости 300-1СГ6м2/с, что для масла ВМГЗ соответствует минус 23 °С.
      Влага в рабочей жидкости приводит к образованию стойкой воздушной масляной эмульсии, в результате чего ухудшаются смазывающие свойства масел, происходит их интенсивное окисление, повышается трение, более интенсивно протекает коррозия и кавитационные явления. Под действием влаги происходит помутнение рабочей жидкости, по нормам зарубежных фирм допустимое содержание влаги в гидросистемах строительных машин составляет примерно 0,1 % по весу.
      Таким образом, в рабочих жидкостях гидросистем самоходных машин всегда присутствуют механические примеси, влага, адсорбированные и нерастворенный воздух, и под влиянием их, а также под влиянием температуры, давления, вибрации, химически агрессивных поверхностей деталей гидрооборудования минеральные масла претерпевают значительные изменения, что отрицательно сказывается на их физико-механических свойствах, а в конечном итоге - работоспособности и эффективности гидравлического привода.

1.4.2. Влияние температуры на трение в гидрооборудовании

      Трение    в    гидрооборудовании    оказывает    существенное    влияние    на работоспособность гидравлического привода. Например, повышение силы трения в гидродвигателях (гидроцилиндрах и гидромоторах) снижает полезные усилия на штоке и валу, тем самым уменьшает грузоподъемность или усилие резания грунта. Повышение силы трения в насосах увеличивает потребную мощность ДВС, что приводит к перерасходу топлива и снижению ресурса двигателя. Повышение силы трения в плунжерах распределителей увеличивает усилия на рукоятках и педалях управления, что повышает утомляемость оператора и ухудшает эргономические показатели машины. Повышение силы трения в направля.......................