Вопрос о приспособлении гидравлических систем тракторов к эксплуатации в условиях Севера и обеспечении этим системам необходимой надежности и долговечности, приобретает в настоящее время первостепенное значение. Проведение такого рода исследований вызывает необходимость создания дорогостоящих установок и энергоемких холодильных камер. В целях снижения затрат, исследования теплового режима гидравлических систем проводились в условиях зимней эксплуатации в районах Республики Коми. Эксплуатационные испытания проводились на базе ООО «Ремонтник», а стендовые на установке, сконструированной при участии автора в лаборатории кафедры «Термодинамика и тепловые двигатели», Ухтинского государственного технического университета. Объектом исследования являлись гидравлические системы тракторов К-701, ТТ-4 и ЛП-2.
В задачу экспериментальных исследований входило:
1. Изучить влияние температуры окружающего воздуха на тепловое состояние участков и всей гидросистемы в целом.
2. Определить изменение расхода жидкости из гидробака на зависимости от диаметра всасывающего трубопровода и сортов рабочей жидкости.
3. Исследовать влияние дополнительных источников тепла на изменение общего теплового потока.
4. Изучить влияние теплоотдачи в окружающую среду излучением, через стыкующиеся детали на общие тепловые потери.
5. Определить изменение давление жидкости в узлах и трубопроводах гидравлической системы в зависимости от температуры окружающего воздуха и вязкости жидкости.
6. Проверить влияние изменения конструкции бака на тепловое состояние при пуске и прогреве гидравлической системы.
Программа испытаний гидросистемы включает два раздела:
● стендовые испытания;
● испытания систем в эксплуатационных условиях.
Программа испытаний предусматривала выполнение следующих работ: проверку работоспособности системы, определение температурного режима, оценка мощностных характеристик насоса, определение давления в линии нагнетания, слива и всасывания, а также замер расходов рабочей жидкости.
Технические данные гидравлических систем
|
№ п/п |
Наименование параметра |
Един. изм. |
Величина параметра по ТУ |
||
|
К-701 |
ТТ-4 |
ЛП-2 |
|||
|
I |
Рабочее давление |
МПа |
|||
|
– всасывание |
0,08 |
0,08 |
0,08 |
||
|
– нагнетание |
10,0 |
10,0 |
12,5 |
||
|
– слива |
0,2:0,3 |
0,2:0,3 |
0,2:0,3 |
||
|
2 |
Тип рабочей жидкости |
||||
|
– летом |
ДП-11 |
ДП-11 |
ДП-11 |
||
|
– зимой |
ДП-8 |
ДП-8 |
ДП-8 |
||
|
3 |
Пределы регулирований предохранителых устройств |
,, |
13,0+5 |
13,5+5 |
16,0+5 |
|
4 |
Емкость бака |
л. |
82 |
60 |
120 |
|
5 |
Температурные пределы |
°С |
|||
|
– рабочей жидкости |
+90-5 |
+90-5 |
+90-5 |
||
|
– агрегатов |
|||||
|
– окружающего воздуха |
-60 |
-60 |
-60 |
||
|
6 |
Подача насоса |
л/мин |
72 |
68 |
70 |
|
7 |
Частота вращения привода насоса |
об/мин |
|||
|
– максимальная |
1700 |
1550 |
1700 |
||
|
– номинальная |
1650 |
1500 |
1650 |
||
|
– минимальная |
1100 |
1100 |
1000 |
||
Принципиальная гидравлическая схема экспериментальной установки: 1 – основной бак, 2 – мотор-весы, 3 – насос НШ-46У, 4 – распределитель Р75-ВА, 5 – силовой гидроцилиндр Ц-55, 6 – трехходовой кран, 7 – фильтр бака, 8 – предохранительный клапан бака, 9 – мерный бак. Р – датчик давления, Т – датчик температуры, П – датчик перемещения, П – датчик расхода, – датчик оборотов, М – датчик крутящего момента
Перед испытаниями гидравлических систем выполнялись следующие подготовительные работы: проверка состояния систем техническим требованиям; разработка программ испытаний; состояния перечня измеряемых и регистрируемых параметров.
Температурный режим определялся для выявления участков гидросистемы с экстремальными значениями температуры, продолжительности прогрева и определения максимальной температуры рабочей жидкости в диапазоне температур 0:-50 °С.
Температура рабочей жидкости определялась (рисунок) в баке системы Т1, на входе и выходе Т4 и Т5, на входе и выходе гидроцилиндра Т6 и Т7, на сливе в бак Т8.
Перечень основных технических данных гидравлических систем приведены в таблице.
Температура окружающего воздуха определялась в зоне расположения агрегатов гидравлической системы.
Установить величину давления рабочей жидкости в магистралях необходимо было для оценки максимального давления в системе при минимальном расходе, минимального давления при максимальном расходе рабочей жидкости, забросов пульсации давления. Давление перед исполнительными механизмами и агрегатами гидросистемы определялись для оценки фактических условий работы их при низких температурах окружающего воздуха и рабочей жидкости.
В качестве объекта исследования выбрана гидравлическая система трактора К-701. Гидравлическая система смонтирована на специальной стендовой установке, установка размещена на открытом воздухе.
Исследования работы гидравлической системы при эксплуатации в условиях низких температур проводились с целью установления закономерностей изменения объемных и энергетических характеристик систем в зависимости от: температуры масла; сорта масла, нагрузки; числа оборотов вала насоса; температура окружающей среды.
Запись всех регистрируемых параметров (давление, обороты, температура и т.д.) производилась с момента запуска стенда на осциллограф Н-115 и другие приборы.
Устанавливался диапазон давления от холостого хода до I0 МПа, с промежуточными нагрузками I,0; 4,0; 8,0; I0,0 МПа. Снятие характеристик ведется при числе оборотов 500; 1000; 1500 об/мин и температурах масла – 50, – 40, – 30, – 20, – 10, + 10, + 20, + 30, + 40, + 50 °С.
Продолжительность опыта ограничивалась температурой рабочей жидкости, при превышении предела температуры на 2:3 °С эксперимент прекращался.
Во время снятия характеристик замерялись следующие величины:
а) число оборотов на валу насоса n, об/мин;
б) температура масла в 8-ми точках t – °С;
в) температура деталей и узлов в 4-х точках – t °С;
г) нагрузка на насос Ра, МПа;
д) крутящий момент на валу насоса Мкр, кгсм;
е) давление рабочей жидкости в 8-ми точках, Ра, МПа;
з) расход рабочей жидкости, Q л/с;
ж) время проведения опыта τ с.
На основании полученных данных определялись показатели:
|
подача насоса Q, |
эффективная мощность Nэф. |
|
теоретическая мощность Nт, |
крутящий момент Мкр. |
|
приводной крутящийся момент Мпр, |
приводная мощность Nпр. |
|
механический к.п.д. ηм, |
общий, к.п.д. ηобщ. |
Исследования проведены с маслами: АМГ-I0, АУ, МГ-20 и зарубежное SAT5W-20, повторность замеров в каждом опыте принята трехкратная.