Delist.ru

Методы и средства повышения эксплуатационной надежности гидроприводов дорожных и строительных машин (07.09.2007)

Автор: Гринчар Николай Григорьевич

- разработать конструкции и провести эксплуатационные испытания средств диагностики в производственных условиях, разработать методики их практического применения.

Методы исследований включают анализ источников научно-технической информации, постановку и проведение теоретических и экспериментальных исследований, базирующихся на применении основных положений теории вероятностей, математической статистики, теории информации, гидравлики, логической алгебры, теории планирования эксперимента и обработки результатов экспериментальных данных.

Основные научные положения, защищаемые автором

1.В гидроприводах дорожных и строительных машин подсистемы, наиболее чувствительные к появлению отказов, определяются по степени тяжести последствий их возникновения по предложенному разделению на шесть групп, каждая из которых характеризуется безразмерным численным коэффициентом.

2. Рост уровня технического риска при эксплуатации гидроприводов, определяемого как отношение обобщенного показателя тяжести последствий к вероятности безотказной работы имеет нелинейный характер, позволяющий определить критическую наработку, после которой необходимо выполнение ремонтно-профилактических работ.

3. Минимизацию всех видов затрат при диагностике сложных гидроприводов следует осуществлять путем применения алгоритма поиска отказов по комплексному критерию, учитывающему информационную ценность проверок, затрачиваемое время и их стоимость.

4. Характер проявления отказов в гидроприводах дает возможность оптимизировать схему размещения и число контрольных точек измерения , определяемых с его учетом. Получить при этом наибольшее количество информации о состоянии объекта при диагностировании гидропривода дает возможность оборудование, реализующее статопараметрический метод.

5. Повышение качества и точности прогнозирования остаточного ресурса достигается путем применения экспоненциального и нормального законов для внезапных и износовых отказов гидроаппаратов и гидропривода в целом с учетом их совместного действия, а также характера изменения объемного КПД в процессе эксплуатации.

6. При использовании турбинных расходомеров в качестве средства диагностики следует вводить поправочный коэффициент, учтывающий изменение вязкости рабочей жидкости в связи с изменением давления и температуры при диагностике гидросистемы статопараметрическим методом.

Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций обеспечивается достаточным объемом и сходимостью результатов теоретических исследований и расчетов, результатов эксплуатационных наблюдений за состоянием гидроприводов строительных и дорожных машин, а также результатов лабораторных и натурных экспериментов.

Научная новизна работы заключается

в классификации последствий отказов по степени тяжести и определении степени технического риска для гидроприводов дорожных и строительных машин в современных эксплуатационных условиях;

в разработке метода определения безразмерного коэффициента технического риска, учитывающего тяжесть последствий отказа и вероятность безотказной работы;

в разработке метода поиска отказов в гидросистемах, в том числе в автоматизированном режиме, учитывающего время, стоимость и количество элементов в системе и вероятность их отказа, и метода оптимизации размещения контрольных точек;

в разработке метода определения границы априорной вероятности отказа при которой целесообразно изменение стратегии поиска отказа;

в разработке метода определения поправочных коэффициентов к статической характеристике турбинных расходомеров при использовании их в качестве средств диагностики;

в разработке метода уточнения ресурса гидроаппаратов дорожных и строительных машин по результатам диагностики и определении параметров законов распределения отказов при совместном действии экспоненциального и нормального законов.

Научная значимость работы заключается в решении проблемы обеспечения безотказной работы гидроприводов строительных и дорожных машин при работе в «окно», обосновании теоретических положений, разработке технических и технологических решений по созданию универсальной системы диагностики и ее компонентов, а также методов эффективного её применения для повышения эксплуатационной надежности гидроприводов строительных и дорожных машин. Повышение надежности гидроприводов достигается за счет оптимизации процессов поиска отказов, предотвращения их появления и более полного использования ресурса гидроагрегатов.

Личный вклад автора состоит в обобщении известных результатов, постановке проблемы и задач исследования, разработке математических моделей поиска отказа и прогнозирования ресурса и их численного анализа применительно к гидросистемам строительных и дорожных машин, выборе и обосновании направления по совершенствованию конструкции портативных и стационарных средств диагностики. Разработаны технические и технологические решения, позволяющие более полно использовать ресурс гидроагрегатов и обеспечить бесперебойную работу гидропривода.

Практическая ценность работы заключается:

- в разработанных технических средствах для систем диагностики гидроприводов, одна из работ (гидротестер) отмечена медалью «Лауреат ВВЦ» за 1998 г.;

- в методике поиска отказов в основных подсистемах гидроприводов машин и автоматизации определения схемы контрольных точек;

- в методике прогнозирования состояния гидропривода в целом и его основных элементов в процессе эксплуатации;

- в рекомендациях по применению диагностического оборудования для гидрофицированных машин, в том числе по стабилизации температурных режимов замкнутых контуров в заданных пределах для диагностических стендов;

- в определении порога минимально необходимого повышения эксплуатационной производительности, при котором достигается экономический эффект от применения средств диагностики

Реализация работы. Результаты работы использованы при создании экспериментальных образцов средств технической диагностики для гидроприводов машин транспортного строительства в ЦРММ ОАО "Трансвзрывпром", где они успешно эксплуатируются в течение ряда лет, при организации технического обслуживания гидрофицированных машин восстановительного поезда ст. Юдино Горьковскй ж.д., на Грязинской дистанции пути Юго-Восточной ж.д., Грязинской дистанции гражданских сооружений Юго-Восточной ж.д., в условиях ПМС №35 Юго-Восточной ж.д., Белгородской дистанции пути Юго-Восточной ж.д., Анисовской дистанции пути Саратовского отделения Приволжской ж.д.. Полученные результаты нашли отражение при разработке методических указаний Госстроя РФ по организации диагностирования парков строительных машин. Также разработанные средства диагностики и методики их применения используются при проведении научно-исследовательских и лабораторных работ на кафедре «Путевые, строительные машины и робототехнические комплексы» МИИТа.

Апробация работы. Результаты исследований докладывались на заседании кафедры «Механизация погрузочно-разгрузочных и строительных работ» МИИТа в 1999 г., на 4-й и 5-ой межвузовских научно-методических конференциях "Актуальные проблемы и перспективы развития железнодорожного транспорта" в РГОТУПС в 1999 г. и в 2000 г., на заседании кафедры "Строительные и дорожные машины и оборудование" РГОТУПС в 2000 г. и 2003 г, на заседании научно-методического совета по специальности 170900 - «Подъемно-транспортные, строительные, дорожные машины и оборудование» УМО вузов по образованию в области машиностроения и приборостроения на базе МГТУ им. Баумана и СПбГТУ в 1999 г., на конференции «Подъемно-транспортные машины на рубеже веков» в МГТУ им. Баумана в 1999 г., на заседании кафедры «Строительные и дорожные машины» Белорусской государственной политехнической академии в 2000 г., на международной конференции «Высшее профессиональное зочное образование на железнодорожном транспорте» в 2001 г., на заседании кафедры «Системы приводов» МГТУ «Станкин» в 2002 г.

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 28 работах, в том числе в 19 изданиях, рекомендованных ВАК для докторских диссертаций.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 115 наименований, пяти приложений. Основная часть работы содержит 260 страниц текста, 115 рисунков, 18 таблиц.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована цель исследования, изложена научная новизна полученных результатов.

В первой главе кратко рассматривается специфика гидроприводов дорожных, строительных и путевых машин, определяемая автономностью и мобильностью машин, сложностью схемных решений, и особенностями эксплуатации в «окно» на железнодорожных линиях. Объемный гидропривод машин рассматриваемых классов является для них основным типом привода.

Вопросы эксплуатации и надежности объемного гидропривода машин рассмотрены в работах В.Н.Прокофьева, Т.М. Башты, Т.А. Сырицына,

Б.Г. Кима, Т.В.Алексеевой, В.Н. Лозовского, В.Ф.Ковалевского, В.К.Свешникова, В.А.Васильченко, А.А.Усова, А.М.Рустановича, И.И.Елинсона, И.А.Панина, В.Л.Солдатова, Бардышева О.А., Гаркави Н.Г., Беленкова Ю.А.,

Г.Ш. Хазановича, Ю.П. Майорова и других советских и российских ученых.

Отказы, возникающие в гидроприводах машин можно разделить на параметрические и функциональные, постепенные и внезапные, устойчивые и перемежающиеся, контролируемые и неконтролируемые.

Практически все отказы гидроаппаратов, кроме отказов по корпусу, вызва- ны неисправностями прецизионных поршневых и золотниковых пар, связанных с повышением трения в парах и износом деталей (и как следствие, с изменением линейных размеров и форм). Повышение трения имеет внезапный характер и приводит к зависанию или заклиниванию подвижного элемента в корпусе или гильзе, влечет за собой запаздывание в срабатывании, нарушению режимов слежения, кратковременному повышению давления выше нормы (и как след-твие, разгерметизации системы), росту пульсаций давления. Износ деталей при-водит к нарушению внутренней герметичности аппаратов и падению объемного к.п.д. вследствие увеличенного расхода через зазоры. Повышенные утечки ведут к замедлению работы всего механизма в целом, т.е. к увеличению рабочего цикла машин и экономическим потерям. Таким образом, техническое состояние качающих узлов насосов и гидромоторов, золотников распределителей, соединений поршень-корпус в гидроцилиндрах однозначно характеризуется комплексом параметров, от которых зависит внутренняя негерметичность гидроаппарата, что дает право рассматривать объемный к.п.д. как наиболее интегральный показатель состояния объекта.

Гидроаппараты

Стреловые краны Одноковшовые экскаваторы Путевые

------------- -------------------

загрузка...