Research of process of cooling of hydrounits of the DZ-98 grader in the conditions of low climatic temperatures
УДК 625.7:656
Андреев Сандал Михайлович
Северо-восточный федеральный университет им. М.К. Аммосова, г.Якутск
Исследование процесса охлаждения гидроагрегатов автогрейдера ДЗ-98 в условиях низких климатических температур
Аннотация: Обеспечение работоспособности строительных, дорожных машин (СДМ) в условиях Крайнего Севера является непростой инженерно - технической задачей, которая требует научного обоснование проблемы. Процесс охлаждения гидроагрегатов зависит от природно-климатических условий, режима работы, природы и объема рабочей жидкости, условия эксплуатации, материала гидроагрегата. В данной статье изложены результаты экспериментальных измерений и теоретических расчетов процесса охлаждения гидроагрегатов автогрейдера ДЗ-98. Зафиксировано температура поверхности гидравлического бака, гидравлического цилиндра, рукава высокого давления при -42 °С в различных режимах работы в определенный промежуток времени. Определено площадь, объем рабочей жидкости, текущая температура поверхности гидравлического бака, гидравлического цилиндра, рукава высокого давления в режиме холостого хода. На основании полученных данных построены графики зависимости температуры от времени.
Ключевые слова: строительные, дорожные машины, гидравлическая система, гидравлический агрегат, гидравлический бак, гидроцилиндр, рукав высокого давления (РВД), эксплуатация, работоспособность, низкие климатические температуры.
|
|
|
Актуальность: Увеличение объемов работ, производительности труда в горнодобывающих и дорожно-строительных предприятиях Республики Саха (Якутия) Российской Федерации предполагает привлечение большого числа гидрофицированных машин, которые должны устойчиво работать при резко отрицательных температурах. СДМ подвержены сильному воздействию внешних факторов сурового климата (резкие перепады температур и ветровой обдув). В этих условиях в гидравлической системе, имеющим значительную протяженность гидравлических линий, повышается вязкость рабочей жидкости, резинотехнические изделия не выполняют заданные функции, идет рост потерь давления, ухудшаются функциональные и эксплуатационные характеристики. В кабине машиниста наблюдается дефицит тепла.
Специфические условия районов с холодным климатом вызывают особые требования к СДМ, эксплуатируемым в этих районах. У обычной техники, которая не приспособлена к таким условиям, снижается производительность и эксплуатационная надежность по сравнению с аналогичными СДМ, работающими в зоне умеренного климата. Обычные СДМ часто простаивают из-за нарушения теплового режима двигателей, поломок узлов и деталей, вызываемых воздействием низких температур и других факторов. Количество поломок и интенсивность изнашивания деталей этих машин в условиях холодного климата в 3 - 5 раз больше, чем в зоне умеренного климата.
|
|
|
Обеспечение работоспособности СДМ в условиях низких климатических температур является актуальной и сложной проблемой, для решения которой необходимо проведение комплекса научных, конструкторских, технологических и организационных мероприятий на всех этапах эксплуатации [1,2,3].
Экспериментальное исследование: измерения проводились 16 января 2018 года (температура окружающего воздуха по данным ФГБУ «Якутское управление по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды ОГМС «Якутск» (р-н Гимеин) составляло -42 °С) на базе АО «Якутдорстрой» г.Якутска, предприятие занимается благоустройством улиц, строительством и ремонтом дорог, грузоперевозками.
Объект исследования: гидравлический бак, гидравлический цилиндр, РВД автогрейдера ДЗ-98 2015 года выпуска, рабочая жидкость в гидравлической системе всесезонное масло гидравлическое загущенное (ВМГЗ).
Рис.1 Автогрейдер ДЗ-98
|
|
|
Каждые 15 минут в течение 2 часов 15 минут фиксировалась температура поверхности гидроагрегатов с помощью инфракрасного термометра 400-EN-01.
Рис.2 Гидробак Рис.3 Гидроцилиндр Рис.4 РВД
Таблица 1
Характеристика инфракрасного термометра 400-EN-01
| Диапазон измерения | -50 °С ~ 600 °С (-58 °F ~ 1112 °F) |
| Точность | 0 °С ~ 400 °С (32 °F ~ 752 °F); 0 °С ~ 600 °С (32 °F ~ 1112 °F) ±1.5 °С (±2.7 °F) или ±1.5 % -50 °С ~ 0 °С (-58 °F ~ 32 °F) ±3 °С (±5 ° F) В зависимости от того, что больше |
| Разрешение | 0.1 °С или 0.1 °F |
| Повторяемость | 1% от чтения или 1 °C |
| Время отклика | 500 мс, 95% ответ |
| Спектральный ответ | 8-14 мкм |
| Коэффициент излучения | 0.95 предустановки |
| Расстояние до размера пятна | 12:1 |
| Рабочая температура | 0 ~ 40 °С (32~104 °F) |
| Рабочая влажность | 10-90% RH без конденсации вплоть до 30 °С (86 °F) |
| Температура хранения | 20 ~ 60 °С (-4 ~ 140 °F) |
| Питание | 1.5V AAA*2 аккумулятор |
Таблица 2
Результаты измерений
| Время, ч | 0,25 | 0,5 | 0,75 | 1 | 1,25 | 1,5 | 1,75 | 2 | 2,25 |
| Температура гидравлического бака ° С | -3,8 | -8,3 | -2,8 | 1,6 | -3 | -8,1 | -7,1 | 0,4 | -8,3 |
| Температура в гидроцилиндре ° С | -14 | -21 | -22,3 | -22 | -29,2 | -33,8 | -31,3 | -30 | -40 |
| Температура РВД ° С | -27,4 | -25,8 | -23 | -19,7 | -25,3 | -31,6 | -28,7 | -27,9 | -41,2 |
Теоретическая часть: расчет температур гидроагрегатов
|
|
|
1. Площадь гидроагрегатов
Таблица №3
Площадь гидроагрегатов
| Гидроагрегат | Гидравлический бак | Гидравлический цилиндр | РВД |
Площадь 
| 1,53 | 0,47 | 0,11 |
2. Объем рабочей жидкости в гидроагрегатах
Таблица 4
Объем рабочей жидкости в гидроагрегатах
| Гидроагрегат | Гидравлический бак | Гидравлический цилиндр | РВД |
Объем рабочей жидкости 
| 0,089 | 0,0135 | 0,000396 |
3. Текущая температура гидроагрегатов в режиме холостого хода
Гидроагрегат обладает первоначальной теплотой, которая на выводе техники из теплого помещения наружу отдается окружающему воздуху [4].
Уравнение теплоотдачи имеет вид:
(1)
Где 
-начальная теплота гидроагрегата; 
- теплота, отдаваемая через наружную поверхность; 
-приращение температуры К и времени, час.
Текущую температуру гидроагрегатов рассчитывают по формуле:
(2)
Где 
- начальная температура +5 °С=278 К; 
-температура окружающего воздуха К; 
-время ч;
(3)
k -коэффициент теплоотдачи 
; 
-площадь гидроагрегата 
; 
-теплоемкость рабочей жидкости 
; 
-масса рабочей жидкости кг; 
-теплоемкость материала гидроагрегата ; 
-масса гидроагрегата кг.
Таблица 5
Результаты измерений и расчетов гидравлического бака в режиме холостого хода
| Исходные данные | ||
| Tв=231 К | ||
| е=2,71 | ||
| 𝞫=0,007 | ||
| Время, час | 0,25 | 0,5 |
| Экспериментальная температура гидравлического бака ° С | -3,8 | -8,3 |
| Расчетная температура гидравлического бака ° С | -3,9 | -8,4 |
Рис.5 Сравнение экспериментальных и расчетных данных гидравлического бака
Таблица 6
Результаты измерений и расчетов гидравлического цилиндра в режиме холостого хода
| Исходные данные | |||||
| Tв=231 | |||||
| е=2,71 | |||||
| 𝞫=0,013 | |||||
| Время | 0,25 | 0,5 | |||
| Экспериментальная температура в гидроцилиндре ° С | -14 | -21 | |||
| Расчетная температура в гидроцилиндре ° С | -14,1 | -21,1 | |||
Рис.6 Сравнение экспериментальных и расчетных данных гидравлического цилиндра
Таблица 7
Результаты измерений и расчетов РВД в режиме холостого хода
| Исходные данные | ||
| Tв=231 | ||
| е=2,71 | ||
| 𝞫=0,06 | ||
| Время | 0,25 | 0,5 |
| Экспериментальная температура РВД ° С | -27,4 | -25,8 |
| Расчетная температура РВД ° С | -27,6 | -26,3 |
Рис.7 Сравнение экспериментальных и расчетных данных РВД
Ссылки на источники
1. Клиндух Н.Ю. Совершенствование систем гидропривода строительных кранов для эксплуатации при низких температурах / автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук / Томск 2007 г.//http://docplayer.ru/40423850-Klinduh-nadezhda-yurevna-sovershenstvovanie-sistem-gidroprivoda-stroitelnyh-kranov-dlya-ekspluatacii-pri-nizkih-temperaturah.html
2. Ишков А.М., Викулов М.А., Москва, издательство «Форум», Эксплуатация горнотранспортных машин на карьерах Севера 3-7 страница 2015 г.
3. Карнаухов Н.Н. Повышение эффективности работы строительных машин в условиях Севера и Сибири / автореферат диссертации в форме научного доклада по совокупности работ на соискание ученой степени доктора технических наук / Тюмень 1994 г // https://dlib.rsl.ru/viewer/01000087400#?page=1
4. Луканин В.Н, Шатров М.Г, Камфер Г.М, Нечаев С.Г, Иванов И.Е, Матюхин Л.М, Морозов К.А, Москва, издательство «Высшая школа» 2005, Теплотехника 272-278 стр.
©Андреев С.М.
Andreev Sandal Michailovich
North-eastern federation university named after M.K. Ammosov,
road faculty, Yakutsk
Research of process of cooling of hydrounits of the DZ-98 grader in the conditions of low climatic temperatures
Summary: Ensuring operability of the construction, road cars (RC) in the conditions of Far North is difficult a technical task which demands scientific justification of a problem. Process of cooling of hydrounits depends on climatic conditions, an operating mode, the nature and volume of working liquid, service conditions, hydrounit material. In this article results of experimental measurements and theoretical calculations of process of cooling of hydrounits of the DZ-98 grader are stated. It is recorded temperature of a surface of a hydraulic tank, the hydraulic cylinder, a sleeve of high pressure at -42 °C in various operating modes in a certain period. It is defined the area, volume of working liquid, the current temperature of a surface of a hydraulic tank, the hydraulic cylinder, a sleeve of high pressure in the idling mode. On the basis of the obtained data schedules of dependence of temperature from time are constructed.
Keywords: construction, road cars, hydraulic system, hydraulic unit, hydraulic tank, hydraulic cylinder, sleeve of high pressure (SHP), operation, working capacity, low climatic temperatures.
Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 148; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!