авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ  БИБЛИОТЕКА

АВТОРЕФЕРАТЫ КАНДИДАТСКИХ, ДОКТОРСКИХ ДИССЕРТАЦИЙ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Образования белорусско-российский университет удк 621.833:681.518.5 усс иван никодимович методы мониторинга технического состояния гидроприводов навесных устройств тракторов беларус по параметрам коле

ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «БЕЛОРУССКО-РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» УДК 621.833:681.518.5 УСС Иван Никодимович МЕТОДЫ МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГИДРОПРИВОДОВ НАВЕСНЫХ УСТРОЙСТВ ТРАКТОРОВ «БЕЛАРУС» ПО ПАРАМЕТРАМ КОЛЕБАНИЙ ДАВЛЕНИЯ Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02.02 «Машиноведение, системы приводов и детали машин» Могилев 2009 Работа выполнена в Государственном научном учреждении «Объединен ный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси» (ОИМ НАН Беларуси) Научный руководитель Басинюк Владимир Леонидович, доктор технических наук, доцент, Государственное научное учреждение «Объединенный институт машиностроения», директор науч но-технического центра «Технологии ма шиностроения и технологическое оборудо вание», заведующий лабораторией приводных систем и технологического оборудования Официальные оппоненты Старжинский Виктор Евгеньевич, доктор технических наук, старший научный сотруд ник, Государственное научное учреждение «Институт механики металлополимерных систем им. В.А. Белого», заведующий лабо раторией «Расчеты и конструирование изде лий из композиционных полимерных матери алов» Бартош Петр Романович, кандидат тех нических наук, доцент, Учреждение образо вания «Белорусский национальный техни ческий университет», профессор кафедры гидропневмоавтоматики и гидропневмо приводов Оппонирующая организация Учреждение образования «Белорусский аграрный технический университет» Защита состоится 1 июля 2009 г. в 1400 часов на заседании Совета по защите диссертаций К 02.18.02 при ГУ ВПО «Белорусско-Российский университет» по адресу: 212000, г. Могилев, пр. Мира, 43, корп. 1, ауд. 323, lustenkov@bru.mogilev.by, телефон ученого секретаря Совета: +375296875121.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Белорусско-Российского университета.

Автореферат разослан «30» мая 2009 г.

Ученый секретарь Совета по защите диссертаций, кандидат технических наук, доцент М.Е. Лустенков ВВЕДЕНИЕ Конкурентоспособность современных тракторов во многом определяется их функциональными возможностями, надежностью и экологической безопасностью, что в значительной мере обеспечивается входящими в их состав приводными сис темами навесных устройств. Поэтому повышение надежности и экологической безопасности гидроприводов тракторов можно отнести к одной из наиболее акту альных для тракторостроения задач. Важнейшим направлением решения этой за дачи является создание и совершенствование эффективных методических и про граммно-аппаратных средств мониторинга качества изготовления и сборки гидро приводов навесных устройств, а также проверки их технического состояния при испытаниях и в эксплуатации, позволяющих осуществить оценку прогнозируемо го и остаточного ресурса в рабочих диапазонах параметров их функционирования.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Связь работы с крупными научными программами, темами Исследования проводились в рамках заданий АТ–05.02.08 и АТ–02.03.03. ГНТП «Белавтотракторостроение» (№ гос. рег. 19982572, 1999544, 1998– 2000 гг.), задания 03.03 ГНТП «Приборы, средства измерений и техническая ди агностика», раздел «Техническая диагностика» (№ гос. рег. 2001242, 1999– 2002 гг.) и задания «Механика 3.09» ГКПНИ «Механика» (№ гос. рег. 20079, 2006–2010 гг.).

Цель и задачи исследования Целью исследования являлась разработка методов и программно аппаратных средств мониторинга технического состояния гидроприводов навес ных устройств тракторов, основанных на анализе параметров давления рабочей жидкости и обеспечивающих повышение информативности в процессе их диаг ностирования при испытаниях, изготовлении и эксплуатации.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

– разработать для гидроприводов навесных систем тракторов «Беларус» с шестеренными нерегулируемыми и аксиально-поршневыми регулируемыми на сосами математические модели колебаний давления рабочей жидкости, обуслов ленных собственными колебаниями связанной со штоками гидроцилиндров мас сы при ее подъеме, в которой учитываются жесткостные, демпфирующие свойст ва и режимы функционирования гидропривода, а также его техническое состоя ние;

– на основе анализа результатов моделирования колебаний и эксперимен тальных исследований их параметров установить закономерности и особенности влияния инерционно-жесткостных и демпфирующих характеристик, а также ре жимов функционирования гидромеханической системы навесного устройства при использовании новых и изношенных нерегулируемых и регулируемых насосов на параметры колебаний давления рабочей жидкости;

– разработать методы мониторинга технического состояния гидроприводов навесных устройств по их КПД при испытаниях, изготовлении и в эксплуатации, позволяющие сократить в 2-3 раза длительность и трудоемкость определения КПД при существенном повышении достоверности оценки прогнозируемого или остаточного ресурса и расширении возможностей использования в условиях экс плуатации тахометра и датчиков контроля давления в гидроприводе;

– разработать и внедрить программно-аппаратные средства мониторинга технического состояния гидроприводов навесных устройств при испытаниях, по зволяющие значительно сократить длительность и трудоемкость их проведения при существенном повышении информативности.

Объектом исследований являлись гидроприводы навесных устройств трак торов «Беларус».

Предмет исследований – влияние КПД гидропривода навесного устройства трактора «Беларус» на колебания давления рабочей жидкости, обусловленные собственными колебаниями связанной со штоками гидроцилиндров навесного уст ройства массы, а также методы и средства оценки КПД гидроприводов навесных устройств трактора «Беларус» по параметрам этих колебаний, закономерности влияния на них изменений КПД, скоростных и нагрузочных режимов функцио нирования гидропривода.



Положения диссертации, выносимые на защиту:

1) математическая модель колебаний давления рабочей жидкости в гидро приводах навесных устройств тракторов «Беларус», отличающаяся учетом воздей ствия на штоки гидроцилиндров собственных колебаний связанной с ними массы, а также величины этой массы, скорости ее подъема, жесткости и демпфирующих свойств гидромеханической системы навесного устройства, использование кото рой позволяет оценить влияние изменений этих параметров на уровень колебаний давления и осуществить выбор рациональных критериев оценки технического со стояния при мониторинге остаточного ресурса гидропривода в эксплуатации;

2) установленные на основе анализа результатов теоретических и экспери ментальных исследований закономерности влияния КПД гидроприводов навес ных устройств тракторов «Беларус», имеющих нерегулируемые и регулируемые насосы, на параметры колебаний давления рабочей жидкости в гидросистеме при различных нагрузочных и скоростных режимах ее функционирования;

3) метод и средства оценки КПД гидроприводов с нерегулируемыми насо сами при их стендовых испытаниях, изготовлении и техническом обслуживании в стационарных условиях, основанные соответственно на анализе параметров изме нения давления рабочей жидкости в гидроприводе и применении в качестве на гружающих устройств гидроаккумуляторов или программно-управляемых дроссе лей, что позволяет определить КПД гидропривода в течение ограниченного числа циклов испытаний во всем диапазоне его рабочих давлений;

4) метод мониторинга КПД и остаточного ресурса гидроприводов навесных устройств тракторов «Беларус» в эксплуатации, реализуемый с использованием диагностических данных, регистрируемых посредством тахометра и датчика давления, и основанный на теоретически установленной и экспериментально подтвержденной зависимости параметров колебаний давления рабочей жидкости в гидроприводе от его КПД, скоростных и нагрузочных режимов функциониро вания соответственно двигателя трактора и навесного устройства;

5) результаты создания и внедрения стендовых средств мониторинга и испы таний гидроприводов навесных устройств тракторов «Беларус», позволяющие за счет учета и анализа с использованием автоматизированных аппаратно программных средств реальных параметров внешней нагруженности сократить длительность и трудоемкость их проведения при существенном повышении ин формативности.

Личный вклад соискателя Соискатель, при проведении совместных научно-исследовательских работ с соавторами, принимал участие в постановке задач, экспериментальных иссле дованиях и натурных испытаниях, анализе полученных результатов и подготовке публикаций. Совместно с соавторами разработаны и исследованы математиче ские модели колебаний рабочей жидкости в гидроприводах навесных устройств, предложены методы и средства экспресс-анализа КПД гидронасосов.

Апробация результатов диссертации Основные положения диссертационной работы и результаты исследований докладывались и обсуждались на Международных научно-технических конфе ренциях: «Машиностроение и техносфера на рубеже ХХI века», «Машинострое ние и техносфера ХХI века» (Севастополь, 1998, 1999, 2000, 2002, 2008 гг.);

«На дежность машин и технических систем» (Минск, 1999, 2001 гг.);

«Математиче ские модели физических процессов и их свойства», «Математика в индустрии» (Таганрог, 1997, 1998 гг.);

«Моделирование интеллектуальных процессов проек тирования и производства» (Минск, 1998 г.);

«Материалы, технологии и оборудо вание в производстве, эксплуатации, ремонте и модернизации машин» (Новопо лоцк, 2007 г.);

«Инновации в машиностроении» (Минск, 2008 г.).

Опубликованность результатов диссертации Результаты диссертационной работы опубликованы в 30 печатных работах с общим объемом 23 печатных листа, включая 2 публикации без соавторов. По материалам диссертационной работы опубликовано: 1 монография, 8 статей в научных журналах, рекомендованных ВАК РБ, 10 докладов и тезисов докладов в сборниках материалов и трудов конференций, получено 11 патентов на изобре тения и полезные модели.

Структура и объем диссертации Диссертация состоит из введения, общей характеристики работы, основной части, состоящей из 5 глав, выводов, библиографического списка и двух прило жений. Она содержит 134 страницы машинописного текста, включая 58 рисун ков, 10 таблиц и два приложения. Список использованных источников содержит 109 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении и общей характеристике работы обоснована актуальность темы диссертации, перспективность решения поставленных задач, приведены цель и задачи исследования, а также изложены основные положения, выносимые на за щиту.

В первой главе произведен краткий анализ конструктивных особенностей и основных неисправностей гидравлических приводов навесных устройств трак торов, а также способов и средств мониторинга их технического состояния при разработке, испытаниях и эксплуатации.

Отмечено, что в развитие теории и практики создания, испытаний и мони торинга гидравлических систем, исследования динамических процессов, возни кающих при эксплуатации тракторов, существенный вклад внесли Т.М. Башта, Н.В. Богдан, Ю.Л. Волошин, С.Д. Галюжин, Л.М. Грошев, В.В. Гуськов, А.Д. Дьяченко, Б.Ю. Желтовский, М.И. Жилевич, А.В. Жутов, Б.Л. Коробочкин, И.П. Ксеневич, Д.Н. Попов, В.П. Тарасик, Г.А. Таяновский, Д.Е. Флеер, К.В. Фролов, А.М. Харазов, В.С. Шевченко и многие другие ученые. Показано, что к одному из наиболее перспективных направлений совершенствования мето дов мониторинга гидравлических приводов тракторов с использованием пара метров возникающих в них колебаний давления рабочей жидкости может быть отнесено применение современных методических и микропроцессорных аппа ратно-программных средств. Их использование позволяет осуществить регист рацию и анализ с учетом реального масштаба времени динамически изменяю щихся параметров функционирования гидроприводов. При этом могут быть эф фективно использованы косвенные методы оценки их КПД, реализуемые по средством как стационарных, так и мобильных, в том числе бортовых, систем. К достоинствам последних можно отнести возможность создания системы опера тивного реагирования на возникающие отклонения в параметрах функциониро вания гидравлических систем, связанные с экологическим загрязнением окру жающей среды. Приведены методические подходы к моделированию и управле нию параметрами колебаний, возникающих при функционировании навесного устройства трактора. Отмечено, что в основном они ориентированы на решение задач оценки и снижения динамической нагружености элементов гидропривода.

В этих методических подходах не учитываются особенности колебаний рабочей жидкости в гидроприводах навесных устройств, обусловленные собственными колебаниями связанной со штоками гидроцилиндров навесного устройства мас сы. С учетом этого обоснованы основные цели и задачи исследования.

Во второй главе приведена математическая модель колебаний массы, свя занной со штоками гидроцилиндров навесного устройства трактора при ее подъ еме, и результаты исследований влияния этих колебаний на соответствующие колебания давления рабочей жидкости в гидроприводе.

Рассмотрены два наиболее широко используемых типа конструктивного исполнения современных гидроприводов тракторов с нерегулируемыми (типа шестеренных) и регулируемыми (типа аксиально-поршневых) насосами.

Условная схема подъема груза навесным устройством трактора с использо ванием в гидроприводе нерегулируемого насоса показана на рисунке 1.

На основе анализа результатов предварительных исследований было уста новлено, что частота колебаний связанной со штоками гидроцилиндров навесно го устройства массы m, кг, ориентировочно на порядок выше частоты колебаний трактора. С учетом этого дифференциальное уравнение колебаний массы m может быть записано следующим образом:

m um m xm m xm m V t, (1) а) б) 2 x m Fmg Fmi FТm x xm где xm, xm, m – соответственно смещение, скорость смещения и V m ускорение массы m;

um - коэффи mo=Vt циент затухания колебаний свя- Fc m х km Сm занной со штоками гидроцилинд- Сm ров массы m;

V – скорость выд вижения штоков гидроцилиндров навесного устройства, м/с;

t – те- V кущее время, с;

m - угловая час m – масса поднимаемого груза;

Сm – жесткость тота, рад/с, собственных зату- гидромеханической системы навесного устройства;

хающих колебаний массы m, оп- km – коэффициент демпфирования;

Fmg – вес ределяемая из зависимости поднимаемого навесным устройством груза;

Fmi – сила m Cm / m (Сm – жесткость гид- инерции;

FTm – сила трения;

xm – смещение массы m при колебаниях ромеханической системы навес Рисунок 1 – Условные схемы подъема груза ного устройства, приведенная к навесным устройством трактора (а) и штокам гидроцилиндров, Н/м) и действующих на него сил (б) связанная с частотой собственных затухающих колебаний fm поднимаемой навесным устройством массы m зависи мостью m 2 fm.

Приведенное к безразмерному виду решение дифференциального уравне ния (1) для смещений xm массы m и ее ускорений m может быть представлено x следующими зависимостями:

m Cm t t e umt / Tm sin 2 um 2 um ;

xm xm xm (2) V m V Tm Tm m m x x t e u m t / Tm sin 2 um, m m x (3) m V V C m Tm где Тm – период колебаний массы m, определяемый расчетными методами или с использованием осциллограмм колебаний давления (Т = 1 / fm), с.

С учетом технических характеристик и конструктивных параметров гидро приводов, а также результатов экспериментальных исследований установлены диапазоны варьирования параметров, входящих в зависимости для оценки xm, m : x – для тракторов «Беларус» собственные частоты колебаний fm (m = 2 fm ) мас сы m при использовании переднего f mпп (mnn) и заднего f mзз (mзз) навесных уст ройств составляют соответственно f mпп =4…21 Гц (mnn=25…132 рад/с) и f mзз =8…42 Гц (mзз=50…264 рад/с);





– скорость V выдвижения штоков гидроцилиндров навесных устройств, как правило, не превышает 0,13 м/с;

– средняя величина коэффициента затухания um составляет 0,05;

– значения Сm для переднего и заднего элементов навесных устройств тракто ра «Беларус 2522» соответственно равны Сmпг =3,64·106 Н/м и Сmзг = 13,6·106 Н/м.

Анализ зависимостей (2) и (3), проведенных с учетом приведенных диапа зонов варьирования входящих в них параметров, показал следующее.

Максимальные значения амплитуд смещений хm и ускорений m массы m x при ее колебаниях, возникающих в начальный момент движения штоков гидроци линдров навесного устройства, пропорциональны (рисунок 2, а) скорости подъема V или, соответственно, усредненному объему рабочей жидкости, поступающей в единицу времени в гидроцилиндры. При этом величина хm пропорциональна, а ве личина m – обратно пропорциональна корню квадратному величины m (рису x нок 2, б). Амплитуды этих колебаний при um 0,2 практически линейно снижают ся при увеличении значения um (рисунок 2, в), однако для реальных величин при um 0,04…0,6 – зависят от них незначительно (менее 3 %).

а) б) в) k ux xm m / V, kux m /(m V ) m / m m max, xm / x m m xx x m, м/с xm, мм x max 0, 0, 0, 0, 2,0 7,2 0, 4 0, m / m m max xx xm / x m mmax 0, 2 0, 0, 0, 1,5 5, 0, 8 0, 0, 0, 1,0 3, 0, 0,5 0, 0,5 1,8 0, 2 0,4 0, 0 0,03 0,06 0 0,091 V, м/с V 0, 0, um 0, 0 5 1 0 0,05 0,1 0, 0,8 m/mмах 0 0,2 0,4 0,6 0 0,05 0,1 0,15 0, 0 0,2 0,4 0,6 0, Рисунок 2 – Зависимость максимальных значений амплитуд колебаний хm массы m и ее ускорения m от V (а) (при m = 60 рад/c), отношения массы m поднимаемого x груза к максимальной грузоподъемности mmax навесного устройства (б) и коэффициента затухания um (в) Коэффициент полезного действия гидросистемы навесного устройства может быть определен из зависимости Q V S 2, (4) kQ q QR где Q, QR – соответственно действительная ( Q V S ) и расчетная ( QR 2 /kQ q ) подачи насосом рабочей жидкости, поступающей в напорные полости гидроци линдров навесного устройства трактора и обеспечивающей перемещение их штоков;

S – суммарная площадь поршней гидроцилиндров, см2;

kQ – коэффи циент, равный отношению объема рабочей жидкости, поступающей в гидроци линдры навесного устройства, к общему объему рабочей жидкости, подаваемой насосом в гидропривод;

q – объемная постоянная насоса, см3/об;

– угловая скорость вращения насоса гидропривода, рад/с.

С учетом выражения (3) максимальное значение ускорения m (max) массы m x и скорость V ее подъема навесным устройством связаны зависимостью:

V m (max) e 0, 25 u m / m, (5) x а максимальное значение амплитуды колебаний давления ра1 равно:

m m (max) х р а1. (6) S Таким образом, регистрируемые при мониторинге технического состояния гидропривода навесного устройства трактора «Беларус» максимальные величины амплитуд или размахов колебаний давления могут быть использованы для кос венной оценки его КПД.

Для экспериментальной проверки полученных результатов были проведены исследования колебаний давления в гидроприводе навесного устройства 150 сильного трактора класса «Беларус 1523» с шестеренным насосом НШ 32 УКС-3.

В гидроприводе навесного устройства были установлены новый и изношенный шестеренные насосы, имеющие КПД, соответственно равные 93 и 65 % (соотно шение КПД нового Н и изношенного И насосов было Н И 1,43).

Угловая скорость вращения насоса со- р, МПа а ставляла = 90, 140 и 190 рад/с. При испыта ниях с подвешенного состояния задним навес- 7 ра1Н ным устройством поднимался груз массой 5 ра1И m = 5 т. При обработке полученных данных Н/И определялись максимальные размахи колеба- 3 ра1Н/ра1И ний давления, возникающие при подъеме гру-, за, а также время полного хода штоков гидро- 90 140 190 рад/с цилиндров. Результаты определения зависимо сти размахов колебаний давления ра1 и вре- ра1Н, ра1И – максимальные значения размахов колебаний давления в мени tп полного хода штоков гидроцилиндров гидроприводе навесного устройства от угловой скорости вращения вала двигателя соответственно при новом (, ) при использовании нового ра1Н и изношенно- и изношенном (, ) насосах;

го ра1И шестеренных насосов приведены на Н/И – отношение КПД нового и изношенного насосов рисунке 3.

Анализ полученных результатов показал Рисунок 3 - Максимальные следующее:

значения и соотношения – максимальные значения размахов зату- размахов колебаний давления хающих колебаний давления в гидроприводе рабочей жидкости в гидроприводе пропорциональны угловым скоростям враще- навесного устройства ния двигателя, то есть скорости перемещения штоков гидроцилиндров и соответственно ско рости V подъема груза;

– наиболее близкое к приведенному выше значению соотношение КПД ново го и изношенного насосов Н И 1,43 достигается при значении угловой скорости вращения вала двигателя трактора, превышающей 150 рад/с, при котором отклоне ние этих параметров было менее 4 %.

Таким образом, результаты экспериментальных исследований в полной ме ре подтвердили корректность предложенной математической модели колебаний давления рабочей жидкости в гидроприводе навесного устройства с нерегули руемыми насосами, возникающих вследствие собственных затухающих колеба ний связанной со штоками гидроцилиндров массы m.

Рассмотрены вопросы влияния на регистрируемые параметры крутильных колебаний, генерируемых связывающими двигатель с шестеренным насосом зубчатыми передачами. Эти колебания возникают вследствие кинематических погрешностей изготовления зубчатых передач. Показаны условия, при которых этим влиянием можно пренебречь.

Результаты исследований и полученные на их основе зависимости были использованы при разработке методических и аппаратно-программных средств мониторинга технического состояния гидроприводов навесных устройств трак торов с нерегулируемыми насосами. С использованием полученных результатов показаны наиболее эффективные пути снижения амплитуды колебаний давления в гидроприводах навесных устройств тракторов «Беларус», основанные на управлении их демпфирующими и жесткостными характеристиками.

При использовании в навесном устройстве трактора регулируемых насосов с системой обратной связи по разности давлений в гидроприводе подача рабочей жидкости в напорные полости гидроцилиндров возрастает или снижается про порционально изменению разности давлений. В этом случае скорость перемеще ния массы m, определяемая подачей, является функцией этого воздействия, то есть х f (x ), поскольку колебания давления в гидроцилиндрах пропорциональ ны ускорению массы m. Так как устройства, обеспечивающие регулирование по дачи, имеют определенные инерционные свойства и передаточную функцию, взаимосвязь между приведенными выше параметрами определяется комплексом факторов, оказывающих влияние друг на друга.

Как показал анализ результатов исследований и моделирования, в этом случае колебания потока рабочей жидкости, поступающей в напорные полости гидроцилиндров, и давления могут быть представлены в виде следующих зави симостей, приведенных условно к безразмерному виду:

t t x m 1 k r i e um ti / T sin 2 i u m ;

(7) Tm Tm t m k p m t ti 1 e u m ti / Tm sin 2 i u m, x x (8) Tm где kr и kp – коэффициенты, учитывающие зависимость амплитуды колебаний по тока и давления рабочей жидкости в гидросистеме от параметров системы управ ления подачей.

Наиболее характерные расчетные и полученные при экспериментальных ис следованиях осциллограммы колебаний соответственно xm и подачи Q рабочей жидкости аксиально-поршневым насосом с обратной связью по разности давлений показаны на рисунке 4.

Анализ полученных результатов показал следующее.

Введение обратной связи приводит к существенному изменению характера за тухания колебаний в сравнении с рассмотренным выше случаем. Амплитуды сме щений массы m и характеризуемый ею уровень колебаний потока рабочей жидкости в гидроприводах этого типа в начальный момент времени существенно возраста ют, а затем снижаются с интенсивностью, определяемой в основном параметра ми демпфирования. Для колебаний давления характерно более интенсивное за тухание и появление дополнительных гармоник.

а) б) в) г) хm m x Р Q 1, 1,0 0, 0, Qн Рн t/T -0,5 0 t 5 10 15 2 4 6 t/T -0, 0 100 -1,0 t -1 0 50 100 150 -1, -1 Рисунок 4 – Расчетные (а, в) и полученные при экспериментальных исследованиях гидроприводов навесных устройств с аксиально-поршневым насосом, имеющим систему обратной связи по разности давлений (б, г), осциллограммы колебаний x m и потока Q (Qн – номинальный поток) (а, б), m и давления р (рн – номиналь x ное давление) (в, г) в гидроприводе трактора «Беларус -2522» Оценка дополнительной динамической составляющей нагруженности не сущих систем трактора, обусловленной использованием гидравлических навес ных устройств для подъема груза, показала, что она, в основном, зависит от мас сы поднимаемого груза m и демпфирующих свойств системы. В ряде случаев ее величина может достигать 1533 % от массы трактора. При этом с увеличением m дополнительная динамическая составляющая нагруженности трактора возрас тает практически в линейной зависимости.

В совокупности было установлено, что при мониторинге технического со стояния и остаточного ресурса по КПД гидроприводов навесных устройств трак торов «Беларус» к наиболее рациональному диагностическому параметру можно отнести максимальную величину амплитуды или размаха колебаний давления ра бочей жидкости в гидроприводе, возникающих вследствие появления при подъеме груза собственных затухающих колебаний массы m. Ее значения пропорциональны текущему значению КПД гидропривода, характеризующего его техническое со стояние и остаточный ресурс. При этом амплитуда колебаний давления может ре гистрироваться с использованием предусмотренных конструкцией трактора соот ветствующих датчиков, а оценка КПД гидропривода осуществляться с учетом час тоты вращения вала двигателя, также регистрируемой тахометром трактора.

Вместе с тем было установлено, что в отличие от гидроприводов с нерегу лируемыми насосами при использовании аксиально-поршневых насосов, не смотря на качественное совпадение результатов моделирования и предваритель ных экспериментальных исследований, необходимо проведение дополнительных исследований, позволяющих уточнить условия реализации корреляционной свя зи параметров колебаний давления рабочей жидкости в гидроприводе с его КПД.

В третьей главе приведены результаты исследований параметров колеба ний давления в гидравлических приводах навесных устройств с новыми и изно шенными аксиально-поршневыми насосами A10CN045, имеющими автоматиче ски регулируемую по разности давлений подачу. Исследования проводились на примере трактора «Беларус-2522». Типовые осциллограммы изменений давления при перемещении штоков гидроцилиндров навесного устройства с размещением поднимаемой массы m = 5 т в воздухе показаны на рисунке 5.

а) p, М П а 1 2 12, = 9 0 р а д /с 1 0 00 = 2 1 0 р а д /с 10, 8, = 1 5 0 р а д /с 2,4 6 1,3 6, 3,5 4 0,9 6 7, 5,9 1,8 6, 4, t,c 0 3 6 9 12 б) в) p a1(max), М Па pm1, МПа fm = 8,6 Гц;

fM= 1,26 Гц р а1= kp, для 3% 11, 3% k p =13,310 -3 МПас/рад 2,5 =0б27 МП а, =13% 0, 2, = 90 рад/с = 150 рад/с = 210 рад/с ра 10, ра1 2, kkin0,95ра1 9, 1, 1, 8, 9, 1,0, 8,44 8,89 9,1 8,64 8,69 90 150 210 рад/с 90 1 50 2 7,5 t,c г) д) fm 8,6 Г ц р а 2 (m a x ), М П а р m 2, М П а 5 0 2, 5 рa2(max) 8 1, 0, t,c, 90 150 210 р а д /с Рисунок 5 – Осциллограммы (а, б, г) колебаний давления в гидроприводе в процессе цикла подъема и опускания груза (а), в момент начала (б) и завершения (г) подъема груза массой m = 5 т и соответствующие зависимости значений разности максимальных давлений ра1 (в) и размахов ра2 (max) (д) колебаний давления от угловой скорости вращения двигателя трактора Анализ полученных результатов показал следующее.

Основные закономерности влияния скоростных и нагрузочных режимов функционирования гидроприводов с аксиально-поршневыми и шестеренными на сосами совпадают. Это позволяет использовать разработанные математические модели колебаний на стадии проектирования гидроприводов навесных устройств для оценки влияния изменения жесткостных, демпфирующих и скоростных пара метров гидромеханической системы навесного устройства на уровень колебаний давления в гидроприводе.

Дополнительным диагностическим параметром при использовании аксиаль но-поршневых насосов типа A10CN045 может быть время tР полного хода што ков гидроцилиндров, выделяемое из осциллограммы колебаний давления рабо чей жидкости. Взаимосвязь tР и КПД R диагностируемого гидропривода может быть описана зависимостями:

tР a p / ;

(9) k pr R 2, (10) aP kQ где ар – безразмерный коэффициент, связывающий технические характеристики гидропривода и его КПД с угловой скоростью вращения двигателя;

kpr – расчет ное количество оборотов вала насоса, необходимых для заполнения всего объема Vg=L·S (L – полный ход гидроцилиндров) напорных полостей гидроцилиндров при значениях R = 1 и kQ = 1, определяемое из зависимости kpr=L·S /q.

Объемы Q подаваемой в напорные полости гидроцилиндров рабочей жид кости у гидроприводов с новыми насосами с регулируемой подачей во всем ра бочем диапазоне угловых скоростей при увеличении поднимаемой массы сни жаются незначительно и этим снижением можно пренебречь, в то время как по мере износа насоса величина Q становится все в большей мере зависимой от и m.

Амплитуды колебаний давления в гидроприводе, обусловленные колеба ниями размещенной на навесном устройстве массы m, при использовании акси ально-поршневых насосов типа A10CN045 могут достигать 45–50 % от величины среднего давления. Связанная с этим динамическая добавка нагруженности гид ропривода (рисунок 6) практически линейно пропорциональна (погрешность не превышает 8 %) угловой скорости вращения вала двигателя трактора.

Средняя температура рабочей жидкости при использовании изношенного насоса при подъеме массы до 2 т была выше, а при подъеме массы более 4,5 т – ниже, чем при использовании нового аксиально-поршневого насоса, причем ха рактер ее изменения с увеличением m существенно различен: у нового насоса температура рабочей жидкости на входе в гидроцилиндр нелинейно возрастает с увеличением m, у изношенного – снижается (рисунок 7).

Амплитуда колебаний давления в гидроприводе, обусловленная возникно вением колебаний массы m, размещенной на навесном устройстве в начальный момент подъема груза, при использовании как новых, так и изношенных насосов пропорциональна скорости выдвижения штоков гидроцилиндров. Амплитудные значения приведенных собственных затухающих колебаний могут иметь а) б) практически один по рядок. Pa1(max),МПа рa1(max),МПа P ра1(max), МПа, МПа В совокупности 1,4 а1(max) 2, это приводит к суще- 1,2 1, ственному возраста- 0,8 1, нию максимального 0,6 1,1 ` значения давления. 0,4 0, При этом с увеличе- 0,2 0 0, нием массы подни- - 4 m10,кг 1 2 3 5 4 m10-3,кг 1 2 маемого груза жест кость самой гидроме- в) г) ханической системы Pa1(max),МПа ра1(max), МПа 0, р возрастает в степен- 2,8 р(ср) 0, ной функции. Однако 2, характер зависимости 2 0,4 р= ар+kр изменения макси- 1,6 0, ар=0,06;

kр=0,002 c/рад мальной амплитуды 1, 0, колебаний давления 0,8, 90 150 210 рад/с от поднимаемой мас- 4 m10-3,кг 1 2 сы на всех скорост ных режимах остается, – соответственно экспериментальные и средние значения;

усредненная (---) и аппроксимирующая () кривые;

степенным, что также р(ср) – динамическая добавка (р= ра1(max)/рн);

хорошо коррелирует с aр, kр – коэффициенты линейной регрессии результатами теоре тических исследова- Рисунок 6 – Зависимость максимальных значений колебаний давления от массы поднимаемого груза при значениях, ний, приведенными в равных 90 рад/с (а), 150 рад/с (б), 210 рад/с (в);

главе 2. динамическая добавка давления (г) Температура рабочей жидкости оказывает влияние на КПД гидропри вода, однако при мониторинге техни- 50 Трж, С Изношенный насос = 210 рад/с ческого состояния гидропривода в наиболее широко используемом диа- пазоне рабочих температур 40 = 150 рад/с Трж = 25…55 С этим влиянием с дос таточной для инженерной практики точностью в ряде случаев можно пре- 30 Новый насос = 90 рад/с небречь.

С учетом результатов теоретиче m,т 1 2 3 ских и экспериментальных исследова ний были разработаны методические Рисунок 7 – Зависимость средней температуры Трж рабочей жидкости подходы к мониторингу технического состояния гидроприводов навесных гидропривода от массы поднимаемого груза устройств тракторов «Беларус» с ак сиально-поршневыми насосами по па раметрам колебаний давления.

В четвертой главе приведены две группы методов и аппаратно программных средств мониторинга технического состояния гидроприводов на весных устройств тракторов «Беларус» по значениям КПД гидросистемы.

Одна из них ориентирована на использование при контроле качества изго товления и сборки, а также испытаниях в стационарных условиях и техническом обслуживании в эксплуатации гидроприводов с шестеренными нерегулируемыми насосами. При реализации использованного при этом методического подхода в качестве нагружающих устройств применяются гидроаккумулятор или про граммно-управляемый дроссель. Это позволяет создать в процессе одного цикла испытаний монотонно увеличивающуюся во всем диапазоне рабочих давлений нагрузку и определить КПД гидропривода в этом диапазоне.

Вторая группа технических решений ориентирована на применение в экс плуатационных условиях при мониторинге технического состояния гидроприводов как с шестеренными, так и аксиально-поршневыми, имеющими автоматически ре гулируемую подачу насосами. Параметры колебаний давления, используемые для определения КПД гидропривода, регистрируются с использованием датчиков, пре дусмотренных конструктивным исполнением трактора. Это позволяет без приме нения дополнительных средств осуществить оценку остаточного ресурса, опера тивное выявление внезапных отказов и предотвращение экологического загряз нения окружающей среды при резкой потере герметичности элементов гидро привода.

Обработка результатов диагностирования, проводимого с использованием гидроаккумуляторов, осуществляется следующим образом.

С учетом схемы изменения давления в испытываемой гидросистеме (рису нок 8) определяют объем поступившей в гидроаккумулятор рабочей жидкости за период времени t = t2 – t1, при котором давление изменилось от р1 до р2. Сред нее значение КПД гидросистемы в этом интервале давлений рассчитывается с использованием зависимости Q / Q R 2 V p V p / q t, (11) 2 где Vp1, Vp2 – объем рабочей жидкости в гидроаккумуляторе при давлениях р1 и р2.

а) б) р,М П а р р t1 t2 t,c р давление в гидроприводе;

р1, р2 – соответственно минимальное и максимальное значения давления, при которых регистрируется КПД насоса;

t – время;

t1, t2 – время достижения соответственно минимального р1 и максимального р2 давлений Рисунок 8 – Схема определения КПД насоса в заданном интервале рабочих давлений (а) и типичная осциллограмма изменения давления при оценке КПД гидропривода (б) Использование зависимости (11) позволяет определить не только средние, но и «мгновенные» значения КПД гидропривода во всем диапазоне рабочих давлений, а анализ изменения времени реализации заданных градиентов давле ния за рассматриваемый промежуток эксплуатации – прогнозируемый ресурс.

В случае необходимости оценки КПД гидроприводов в определенном диа пазоне частот вращения вала насоса и температур рабочей жидкости предусмот рено использование методики планирования эксперимента.

При использовании в качестве нагружающей системы программно управляемого дросселя могут быть заданы различные законы изменения давле ния, однако в этом случае необходим контроль подачи рабочей жидкости с ис пользованием расходомера.

При мобильном мониторинге технического состояния гидроприводов на весных устройств тракторов в процессе эксплуатации при заданных скоростных и нагрузочных режимах подъема груза на бортовом или переносном компьютере в виде осциллограммы, показанной на рисунке 5, а, регистрируются изменения давления в гидроприводе. Из полученных данных с помощью специализированно го программного обеспечения выделяются значения максимальной амплитуды ко лебаний давлений pmax (для гидроприводов с шестеренными нерегулируемыми на сосами) или максимальная разность давлений за цикл подъема груза pа1(max) (для гидроприводов с аксиально-поршневыми регулируемыми насосами), определяют ся собственная частота затухающих колебаний fm давления рабочей жидкости и ориентировочное значение коэффициента затухания колебаний давления um. Затем рассчитывается значение КПД в каждом цикле нагружения с использованием для гидроприводов с шестеренными нерегулируемыми насосами зависимости fmi (S ) i 4 2 k pmaxi, (12) i 1 0,68umi Cm q где pmaxi – максимальная амплитуда колебаний давления в гидроприводе в i-м цикле нагружения, МПа;

k – определенный экспериментально поправочный ко эффициент, учитывающий влияние конструктивных, кинематических и инерци онно-жесткостных особенностей рассматриваемого гидропривода на зависи мость p max i от i;

fmi – частота колебаний давления в гидроприводе, обусловлен ных собственными колебаниями поднимаемой навесным устройством массы m, зафиксированными в i-м цикле нагружения, Гц;

i – угловая скорость вращения насоса, рад/с;

umi – коэффициент затухания колебаний давления, зафиксирован ный в i-м цикле нагружения.

При мониторинге гидроприводов с регулируемыми аксиально-поршневыми насосами в зависимость (12) вводится значение p a max i (см. рисунок 5, а). В ос тальной части методика определения КПД этих гидроприводов соответствует приведенной выше.

Ориентировочное значение остаточного ресурса ТРО гидропривода определяет ся с учетом величины зафиксированного значения R, градиента изменения за рассматриваемый период ТР эксплуатации и минимально допустимого значения КПД min из зависимости:

R min Т РО Т Р (13).

В пятой главе приведены результаты исследований в области создания и внедрения средств испытаний и мониторинга технического состояния гидравличе ских приводов навесных устройств тракторов «Беларус».

На рисунке 9 показано стендовое оборудование для мониторинга техниче ского состояния новых и модернизированных технических решений шестеренных насосов и гидроприводов тракторов «Беларус» в процессе их испытаний в испыта тельном центре ПО «МТЗ».

Анализ результатов применения этих средств показал, что их использова ние позволяет на порядок и более сократить длительность и трудоемкость оценки КПД насосов при значительном повы шении информативности.

На рисунке 10 показан автомати зированный круговой полигон, позво ляющий с использованием аппаратно программного комплекса осуществить ускоренные ресурсные испытания гид равлических и механических привод ных систем в составе трактора в экс Рисунок 9 – Стендовое оборудование ПО тремальных условиях эксплуатации.

«МТЗ» для испытаний и мониторинга Использование при полигонных КПД и технического состояния испытаниях средств мобильного мони- гидроприводов при их проектировании, торинга технического состояния гидрав- модернизации и доводке равлических приводов навесных устройств тракторов «Беларус» позволяет осуществить в поле вых условиях оперативную оценку влияния внешней дина мической нагруженности на их техническое состояние и КПД с Рисунок 10 – Общий вид кругового полигона использованием приведенных для испытания тракторов в испытательном центре ПО «МТЗ» в главе 4 методических и про граммно-аппаратных средств.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Основные научные результаты диссертации 1. Разработана математическая модель, описывающая колебания давления рабочей жидкости в гидроприводах навесных устройств тракторов с нерегули руемыми и регулируемыми насосами, которые обусловлены возникающими при функционировании навесных устройств собственными затухающими колеба ниями связанной со штоками гидроцилиндров массы. В разработанной модели учитываются КПД гидропривода, скоростные и нагрузочные режимы его функ ционирования, что позволяет оценить влияние изменений этих параметров на уровень колебаний давления рабочей жидкости и осуществить выбор рациональ ных критериев оценки технического состояния гидропривода при мониторинге его остаточного ресурса в эксплуатации.

Определены ориентировочные диапазоны входящих в разработанную мо дель частот собственных затухающих колебаний трактора и размещенной на на весном устройстве массы, составляющие соответственно 1,1…2 Гц и 4…42 Гц, что позволяет осуществить технически обоснованный выбор частот дискретиза ции регистрируемых параметров при мониторинге. На основе анализа результа тов моделирования установлено, что при мониторинге технического состояния гидропривода величина его КПД может быть определена с использованием мак симального значения амплитуды или размаха колебаний давления рабочей жид кости, оцениваемых с учетом скоростных и нагрузочных режимов работы гидро системы. При этом варьированием скоростных параметров, обусловленным ки нематическими погрешностями изготовления шестеренных насосов, можно пре небречь.

Использование разработанной модели позволяет существенно повысить эффективность выбора рациональных, с позиций снижения колебаний давления и динамической составляющей нагруженности, жесткостных и демпфирующих параметров, а также скоростных режимов функционирования гидромеханиче ской системы навесных устройств, а при их испытаниях и мониторинге – опре делить с учетом нагрузочных и скоростных режимов функционирования техниче ское состояние гидропривода по его КПД [1, 3–12, 14–18, 25–27].

2. На основе анализа результатов теоретических и экспериментальных ис следований установлены закономерности и показаны особенности влияния на грузочных и скоростных режимов функционирования гидропривода на амплиту ду колебаний давления и изменение температуры рабочей жидкости в гидропри водах навесных устройств тракторов «Беларус». Показано, что нелинейность этого влияния обусловлена соответствующим изменением жесткости гидромеха нической системы навесного устройства при нагружении. Полученные результа ты подтвердили возможность эффективной оценки технического состояния гид ропривода по параметрам колебаний давления рабочей жидкости, обусловлен ным собственными колебаниями связанной со штоками гидроцилиндров навес ного устройства поднимаемой массы [1, 15, 29, 30].

3. Разработаны новые метод и программно-аппаратные средства экспресс анализа КПД гидроприводов с шестеренными насосами на стадии их испытаний, изготовления и технического обслуживания в стационарных условиях. При их реализации в качестве нагружающего устройства используются гидроаккумуля торы или программно-управляемые дроссели, создающие в течение одного цикла испытаний давление в гидроприводе во всем рабочем диапазоне его функциони рования. Определение КПД осуществляется с учетом скорости вращения насоса и времени изменения давления в заданном диапазоне его значений. Это позволя ет в течение ограниченного числа циклов испытаний определить КПД и прогно зируемый или остаточный ресурс гидропривода, сократив на порядок и более длительность и трудоемкость их проведения при существенном повышении ин формативности [1, 3–6, 8, 13, 20–24, 28–30].

4. Разработан метод мониторинга КПД гидроприводов с нерегулируемыми и регулируемыми насосами в эксплуатации, основанный на анализе амплитуд или размахов колебаний давления рабочей жидкости в гидроприводе с учетом его нагруженности и технического состояния, а также угловой скорости враще ния вала двигателя трактора. Использование разработанного метода позволяет без применения дополнительных специализированных средств осуществить мо бильную диагностику технического состояния и остаточного ресурса гидропри водов в условиях эксплуатации по данным, регистрируемым посредством тахо метра и предусмотренных конструкцией трактора датчиков давления [1, 3–8, 16, 17].

5. Созданы и внедрены на ПО «МТЗ» стендовые и аппаратно-программные средства стендового и мобильного мониторинга гидроприводов тракторов «Бе ларус», позволяющие на порядок и более сократить длительность и трудоемкость его проведения при существенном повышении информативности [1, 2, 13, 14].

Рекомендации по практическому использованию результатов Разработанные методы и средства ускоренных испытаний приводов и экс пресс-анализа объемного КПД, и остаточного ресурса гидросистем, узлы и сис темы сервисных устройств внедрены на ПО «МТЗ». Они могут быть использова ны при создании гидроприводов навесных устройств мобильной техники повы шенной надежности, эффективных средств их испытаний и мониторинга.

Список опубликованных работ Монография 1. Усс, И.Н. Мониторинг технического состояния приводных систем трак торов «Беларус» / И.Н. Усс, В.Л. Басинюк, Е.И. Мардосевич. – Гомель: ИММС НАН Беларуси, 2008. – 278 с.

Статьи 2. Усс, И.Н. Микропроцессорная телеметрическая система для контроля и управления автоматизированными полигонными испытаниями тракторов МТЗ / И.Н. Усс // Вестн. БГТУ. Машиностроение. – 2002. – №4 (16). – С. 43–45.

3. Диагностика технического состояния гидроприводов машин / В.Л. Баси нюк, И.Н. Усс, Я.В. Басинюк, Е.И. Мардосевич // Вестн. БГТУ. Машинострое ние. – 2002. – №4 (16). – С. 38–40.

4. Вынужденные колебания прямозубых цилиндрических зубчатых колес / В.Л. Басинюк, А.В. Драган, Я.В. Басинюк, Е.И. Мардосевич, И.Н. Усс // Вестн.

БГТУ. Машиностроение. – 2004. – № 4 (28). – С. 2–6.

5. Влияние кинематической погрешности прямозубых зубчатых передач на динамическую нагруженность зубьев / В.Л. Басинюк, А.В. Драган, Я.В. Ба синюк, Е.И. Мардосевич, И.Н. Усс // Вестн. БГТУ. Машиностроение. – 2004. – № 4 (28). – C. 6–11.

6. Оценка возможности определения кинематической погрешности по па раметрам вибраций / В.Л. Басинюк, А.В. Драган, Е.И. Мардосевич, Я.В. Баси нюк, И.Н. Усс // Вестн. БГТУ. Машиностроение. – 2005. – № 4 (34). – С. 28–30.

7. Амплитудные спектры кинематической погрешности, шума и вибраций / В.Л. Басинюк, А.В. Драган, Е.И. Мардосевич, Я.В. Басинюк, И.Н. Усс // Вестн.

БГТУ. Машиностроение. – 2005. – № 4 (34). – С. 26–28.

8. Дискретизация аналоговых сигналов с первичных преобразователей при диагностике зубчатых передач на основе анализа процессов колебаний в реаль ном масштабе времени / В.Л. Басинюк, А.В. Драган, Я.В. Басинюк, Е.И. Мардо севич, И.Н. Усс // Вестн. БГТУ. Машиностроение. – 2004. – № 4 (28). – С. 11–16.

9. Применение методов унификации и типизации при создании семейства колесных тракторов «Беларус» / И.Н. Усс, А.Г. Стасилевич, А.В. Гуськов, В.В. Гуськов // Тракторы и сельскохозяйственные машины. – 2008. – № 5. – С. 5 – 7.

Материалы и тезисы докладов конференций 10. Система диагностики технического состояния динамически нагружен ных приводов / Я.В. Басинюк, И.Н. Усс, В.Л. Басинюк, Е.И. Мардосевич // Обра ботка дисперсных материалов и сред. Теория, исследования, технологии, обору дование: междунар. период. сб. науч. тр. – Одесса, 2001. – Вып. 11. – С. 74–77.

11. Sistem of technical diagnostic of hidravlic drives / V.L. Basinyuk, E.I. Mardosevich, I.N. Uss, Ya.V. Basinyuk, V.S. Shevchenko // Машиностроение и техносфера XXI века: сб. тр. Междунар. науч.-техн. конф., Севастополь, 10–16 сент. 2001 г.: в 3 т. – Донецк, 2001. – Т. 3. – С. 62–66.

12. Микропроцессорные средства диагностики технического состояния гидравлических приводов / В.Л. Басинюк, Е.И. Мардосевич, Я.В. Басинюк, И.Н.

Усс, В.С. Шевченко // Надежность машин и технических систем: материалы Ме ждунар. науч.-техн. конф. – Минск, 2001. – Т. 1. – С. 151–152.

13. Мониторинг мобильных машин при полигонных испытаниях / В.Л. Ба синюк, Н.Н. Ишин, Я.В. Басинюк, И.Н. Усс // Теоретические и технологические основы упрочнения и восстановления изделий машиностроения: сб. науч. тр. – Минск, 2001. – С. 508–510.

14. Моделирование эксплуатационных характеристик тракторов МТЗ при стендовых и полигонных автоматизированных испытаниях / И.Н Усс, В.Л. Баси нюк, Е.И. Мардосевич, Я.В. Басинюк // Математические модели физических процессов и их свойства: сб. науч. тр. – Таганрог, 2003. – С. 144–147.

15. Моделирование собственных колебаний, возникающих при переходных процессах в системах с упругими связями элементов / В.Л. Басинюк, И.К. Бар мина, Е.И. Мардосевич, И.Н. Усс // Материалы, технологии и оборудование в производстве, эксплуатации, ремонте и модернизации машин: сб. науч. тр. VI Междунар. науч.-техн. конф., 24–26 апр. 2007 г.: в 3 т. / НАН Беларуси и др.;

под ред. П.А. Витязя, С.А. Астапчика. – Новополоцк, 2007. – Т. 2. – С. 30–34.

16. Басинюк, В.Л. Мобильный мониторинг технического состояния гид роприводов тракторов МТЗ / В.Л. Басинюк, Е.И. Мардосевич, И.Н. Усс // Мате риалы, технологии и оборудование в производстве, эксплуатации, ремонте и модернизации машин: сб. науч. тр. VI Междунар. науч.-техн. конф., 24–26 апр.

2007 г.: в 3 т. / НАН Беларуси и др.;

под ред. П.А. Витязя, С.А. Астапчика. – Новополоцк, 2007. – Т. 2. – С. 34–37.

17. Активное гашение колебаний на транспорте с использованием электро реологических жидкостей / В.Л. Басинюк, Е.В. Коробко, Е.И. Мардосевич, А.А. Глазунова, И.Н. Усс // Материалы, технологии и оборудование в производст ве, эксплуатации, ремонте и модернизации машин: сб. науч. тр. VI Междунар. на уч.-техн. конф., 24–26 апр. 2007 г.: в 3 т. / НАН Беларуси и др.;

под ред. П.А. Витя зя, С.А. Астапчика. – Новополоцк, 2007. – Т. 2. – С. 38–41.

18. Усс, И.Н. Динамическая нагруженность тракторов МТЗ при использо вании навесных устройств / И.Н. Усс // Материалы, технологии и оборудование в производстве, эксплуатации, ремонте и модернизации машин: сб. науч. тр. VI Междунар. науч.-техн. конф., 24–26 апр. 2007 г.: в 3 т. / НАН Беларуси и др.;

под ред. П.А. Витязя, С.А. Астапчика. – Новополоцк, 2007. – Т. 2. – С. 3–6.

19. Мобильный мониторинг технического состояния гидроприводов трак торов / И.Н. Усс, В.Л. Басинюк, Е.И. Мардосевич, А.А. Глазунова // Инновации в машиностроении: сб. науч. тр. Междунар. науч.-техн. конф. ОИМ НАН Беларуси, Минск, 30–31 окт. 2008 г. / ОИМ НАН Беларуси;

редкол.: М.С. Высоцкий [и др.]. – Минск, 2008. – С. 280–287.

Авторские свидетельства, патенты, полезные модели 20. Устройство для диагностики приводных систем: свид. на пол. мод.

RU 20960 U1, МПК 7 G 01 H 17/00. / В.Л. Басинюк, М.Г. Мелешко, И.Н. Усс, В.С. Шевченко, Е.И. Мардосевич, Я.В. Басинюк, В.Е. Борейшо. – № 2001112935/20;

заявл. 11.05.2001;

опубл. 10.12.2001 // Бюл. № 34.

21. Устройство для диагностики приводных систем: свид. на пол. мод.

RU 20961 U1, МПК 7 G 01 H 17/00. / В.Л. Басинюк, М.М. Мелешко, И.Н. Усс, В.С. Шевченко, Е.И. Мардосевич, Я.В. Басинюк, В.Е. Борейшо. – № 2001112936/20;

заявл. 11.05.2001;

опубл. 10.12.2001 // Бюл. № 34.

22. Устройство для диагностики динамически нагруженных приводов:

свид. на пол. мод. RU 20964 U1, МКИ G 01 Н 17/00 / В.Л. Басинюк, Н.Н. Ишин, М.Г. Мелешко, И.Н. Усс, Я.В. Басинюк, Е.И. Мардосевич. – № 2001112941;

за явл. 11.05.2001;

опубл. 10.12.2001 // Бюл. – № 34.

23. Устройство для диагностики приводных систем: пат. BY 628 U, МПК G 01 Н 17/00 / В.Л. Басинюк, М.Г. Мелешко, И.Н. Усc, B.C. Шевченко, Е.И. Мардосевич, Я.В. Басинюк, В.Е. Борейшо. – № u 20010114;

заявл.

17.05.2001;

опубл. 30.09.2002 // Бюл. № 3.

24. Устройство для диагностики приводных систем: пат. BY 629 U, МПК G 01 Н 17/00 / В.Л. Басинюк, М.Г. Мелешко, И.Н. Усc, B.C. Шевченко, Е.И. Мардосевич, Я.В. Басинюк, В.Е. Борейшо. – № u 20010115;

заявл.

17.05.2001;

Опубл. 30.09.2002 // Бюл. № 3.

25. Устройство циклического изменения нагрузки стенда испытаний гид роузлов: пат. BY 1492 U, МПК7 F04В 51/00, F15В 19/00 / В.И. Пилипенко, А.М. Матюшкин, О.В. Мартынков, И.Н. Усс. – № u 20030530;

заявл. 12.12.2003;

опубл. 30.09.2004 // Бюл. № 3.

26. Секционный золотниковый распределитель: пат. RU 2235923 С2, МПК F15В 13/08 / С.А. Канаев, Н.А. Клышко, Л.Н. Крупец, А.П. Куневич, П.Л. Кухо рев, А.М. Матюшкин, М.Г. Мелешко, В.И. Пилипенко, И.Н. Усс. – № u 2002128101/06;

заявл. 18.10.2002;

опубл. 10.09.2004 // Бюл. № 25.

27. Гидравлическая система навесного устройства трактора: пат. RU 2233572 С2, МПК7 А01В 63/10 / С.А. Канаев, Н.А. Клышко, В.И. Макаренко, А.М. Матюшкин, М.Г. Мелешко, В.И. Пилипенко, И.Н. Усс. – № a 2002129207/12 С2;

заявл. 31.10.2002;

опубл. 10.08.2004 // Бюл. № 22.

28. Способ испытаний гидронасосов и устройство для его осуществления: пат.

BY 8242, МПК 7 F04 B51/00 / В.И. Адашкевич, В.Л. Басинюк, В.Е. Борейшо, И.Н. Усс. – № а 200330782;

заявл. 31.07.2003;

опубл. 30.03.2005 // Бюл. № 3.

29. Устройство для диагностики гидроприводов машин: пат. BY 7240, МПК 7 G 01 F 1/00 / В.Л. Басинюк, М.Г. Мелешко, И.Н. Усс, В.С. Шевченко, Е.И. Мардосевич, Я.В. Басинюк, В.Е. Борейшо. – № а 20030544 / u20010114;

за явл. 17.05.2001;

опубл. 30.09.2005 // Афiцыйны бюл. / Вынаходства. Карысныя мадэли. Прамысл. узоры. Дзярж. пат. ведамства Рэсп. Беларусь. – 2005. – № 3. – С. 194–195.

30. Устройство для диагностики гидроприводов машин: пат. BY 7241, МПК 7 G 01 F 1/00 / В.Л. Басинюк, М.Г. Мелешко, И.Н. Усс, В.С. Шевченко, Е.И. Мардосевич, Я.В. Басинюк, В.Е. Борейшо. – № а 20030545 / u20010115;

за явл. 17.05.2001;

опубл. 30.09.2005;

Афiцыйны бюл. / Вынаходства. Карысныя ма дэли. Прамысл. узоры. Дзярж. пат. ведамства Рэсп. Беларусь. – 2005. – № 3. – С.

195–196.

РЕЗЮМЕ Усс Иван Никодимович МЕТОДЫ МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГИДРОПРИВОДОВ НАВЕСНЫХ УСТРОЙСТВ ТРАКТОРОВ «БЕЛАРУС» ПО ПАРАМЕТРАМ КОЛЕБАНИЙ ДАВЛЕНИЯ Ключевые слова: гидропривод, давление, колебания, мониторинг, навесное устройство.

Объектом исследований являлись гидроприводы навесных устройств трак торов «Беларус».

Предмет исследований – влияние КПД гидропривода навесного устройст ва трактора «Беларус» на колебания давления рабочей жидкости, обусловленные собственными колебаниями связанной со штоками гидроцилиндров навесного уст ройства массы, а также методы и средства оценки КПД гидроприводов навесных устройств трактора «Беларус» по параметрам этих колебаний, закономерности влияния на них изменений КПД, скоростных и нагрузочных режимов функцио нирования гидропривода.

Целью исследования являлась разработка методов и программно аппаратных средств мониторинга технического состояния гидроприводов навес ных устройств тракторов, основанных на анализе параметров давления рабочей жидкости и обеспечивающих повышение информативности в процессе их диаг ностирования при испытаниях, изготовлении и эксплуатации.

Методы исследования. При исследованиях использованы методы компью терного моделирования и проведения натурных испытаний, результаты которых обрабатывались с использованием методов математической статистики.

В результате теоретических и экспериментальных исследований разрабо тана математическая модель колебаний давления рабочей жидкости в гидропри водах навесных устройств тракторов, обусловленных собственными колебания ми связанной со штоками гидроцилиндров массы и трактора в целом, установле ны закономерности влияния жесткостных, демпфирующих и скоростных пара метров на параметры этих колебаний, предложены аналитические зависимости для определения КПД гидропривода на основе анализа параметров колебаний давления. С использованием результатов исследований разработаны и внедрены на ПО «МТЗ» методики и аппаратно-программные средства мониторинга гидро приводов навесных устройств тракторов.

Использование результатов исследований позволяет обеспечить рацио нальный выбор конструктивных параметров гидроприводов навесных устройств тракторов с позиций их динамической нагруженности и создать средства мони торинга их технического состояния, позволяющие в 2-3 раза сократить длитель ность и трудоемкость проведения испытаний при значительном увеличении их информативности, повысить эффективность диагностики технического состоя ния гидроприводов в эксплуатации и на основе этого существенно увеличить их ресурс.

РЭЗЮМЭ Усс Іван Нікадзімавіч МЕТАДЫ МАНІТОРЫНГУ ТЭХНІЧНАГА СТАНУ ГІДРАПРЫВОДАЎ НАВЯСНОГА АБСТАЛЯВАННЯ ТРАКТАРОЎ «БЕЛАРУС» ПА ПАРАМЕТРАМ ВАГАННЯ ЦІСКУ Ключавыя словы: гідрапрывод, ціск, ваганні, маніторынг, навясное абсталаванне.

Аб’ектам даследавання з’яўляліся гідрапрыводы навяснога абсталявання трактароў «Беларус».

Прадмет даследавання – уплыў ККД гідрапрывода навяснога абсталявання трактара «Беларус» на ваганні ціску рабочай вадкасці, абумоўленыя ваганнямі звязанай са штокамі гідрацыліндраў навяснога абсталявання масы, а таксама метады і сродкі ацэнкі ККД гідрапрыводаў навяснога абсталявання трактароў «Беларус» па параметрах гэтых ваганняў, заканамернасці ўплыву на іх змяненняў ККД, хуткасных і нагрузачных рэжымаў функцыянавання гідрапрыводаў.

Мэтай даследавання з’яўлялася распрацоўка метадаў і праграмна апаратных сродкаў маніторынгу тэхнічнага стану гідрапрыводаў навяснога абсталявання трактароў, якія заснаваны на аналізе параметраў ціску рабочай вадкасці і забяспечваюць павышэнне інфарматыўнасці ў працэсе іх дыягностыкі пры выпрабаваннях, вырабе і эксплуатацыі.

Метады даследавання. Падчас даследаванняў выкарыстоўваліся метады камп'ютэрнага мадэліравання і правядзення натурных выпрабаванняў, вынікі якіх апрацоўваліся з выкарыстаннем метадаў матэматычнай статыстыкі.

У выніку тэарэтычных і эксперыментальных даследаванняў распрацавана матэматычная мадэль ваганняў ціску рабочай вадкасці ў гідрапрыводах навяснога абсталявання трактароў, якія абумоўлены ўласнымі ваганнямі звязанай са штокамі гідрацыліндраў масы і трактара ўвогуле, вызначаны заканамернасці ўплыву жорсткасных, дэмпфіруючых і хуткасных параметраў на параметры гэтых ваганняў, прапанаваны аналітычныя залежнасці для вызначэння ККД гідрапрывода на аснове аналізу параметраў вагання ціску. З выкарыстаннем вынікаў даследавання былі распрацаваныя і ўкаранёныя на ПА «МТЗ» методыкі і апаратна-праграмныя сродкі маніторынгу гідрапрыводаў навяснога абсталявання трактароў.

Выкарыстанне вынікаў даследаванняў дазваляе забяспечыць рацыянальны выбар канструкцыйных параметраў гідрапрыводаў навяснога абсталявання трактароў з пазіцый іх дынамічнай нагружанасці і стварыць сродкі маніторынгу іх тэхнічнага стану, якія дазваляюць у 2–3 разы скараціць працягласць і працаёмкасць правядзення выпрабаванняў пры значным павелічэнні іх інфарматыўнасці, павысіць эфектыўнасць дыягностыкі тэхнічнага стану гідрапрыводаў у эксплуатацыі і на аснове гэтага істотна павялічыць іх рэсурс.

SUMMARY Uss Ivan Nikodimovich METHODS OF MONITORING ТНЕ TECHNICAL STATE OF HYDRAULIC DRIVES OF TRACTOR "BELARUS" MOUNTED MECHANISMS ON THE VALUES OF THE PRESSURE OSCILLATIONS Key words: hydraulic transmission, pressure, oscillations, monitoring, mounted mechanism Object of research: hydraulic transmissions of tractor mounted mechanisms Subject of research: effect of the efficiency of hydraulic drives of tractor «Bela rus» mounted mechanism on the working fluid pressure oscillations caused by proper oscillations of the mass connected with the rods of the hydraulic cylinders;

methods for assessing the efficiency of hydraulic drives of tractor «Belarus» mounted mechanisms according to the parameters of these oscillations, regularities of influence that effi ciency changes as well as speed and load operating conditions exert on them.

Purpose of work: developing procedures as well as hardware and software for monitoring the technical condition of hydraulic transmissions of tractor mounted mechanisms that are based on the analysis of working fluid pressure oscillations and provide an increase of informativity in the process of their diagnostics during tests, manufacturing and operation.

Methods of research: methods of computer simulation and full-scale tests, which results have been treated using the methods of mathematical statistics, have been used during the research.

As a result of theoretical and experimental investigations, a mathematical model of working fluid pressure oscillations at the hydraulic transmissions of tractor mounted mechanisms caused by proper oscillations of the tractor and mass connected with the rods of the hydraulic cylinders has been developed. The regularities of the influence of inertia-stiffness, damping, loading and high-speed parameters on the indexes of these oscillations have been set up. Based on the analysis of oscillation parameters the ana lytical relations for determining the efficiency of hydraulic transmissions have been es tablished. Using the results of the investigations, the procedures as well as control hardware and software for the monitoring of hydraulic transmissions of tractor mounted mechanisms have been developed and implemented at the Production Asso ciation of Minsk Tractor Plant.

The usage of the investigation results allows to provide the rational choice of the structural values of the hydraulic transmissions of tractor mounted mechanisms from the positions of their dynamic loading and to develop the procedures for the monitoring of their technical state which permit to lower the duration and labour input for test car rying out by a factor of 2-3 upon the considerable increasing of their informativity, as well as to increase the efficiency of diagnostics of hydraulic transmissions in operation, and to increase their service life considerably.

УСС Иван Никодимович МЕТОДЫ МОНИТОРИНГА ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГИДРОПРИВОДОВ НАВЕСНЫХ УСТРОЙСТВ ТРАКТОРОВ «БЕЛАРУС» ПО ПАРАМЕТРАМ КОЛЕБАНИЙ ДАВЛЕНИЯ Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.02. «Машиноведение, системы приводов и детали машин» Подписано в печать 26.05.2009 г. Формат 60х84/16/ Бумага офсетная. Гарнитура Таймс.

Печать трафаретная. Усл.-печ.л. 1,63. Уч.-изд.л. 1,6.Тираж 100 экз. Заказ № Издатель и полиграфическое исполнение Государственное учреждение высшего профессионального образования «Белорусско-Российский университет» ЛИ №02330/375 от 29.06.2004 г.

212000, г. Могилев, пр. Мира, 43.



 

Похожие работы:





 
2013 www.netess.ru - «Бесплатная библиотека авторефератов кандидатских и докторских диссертаций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.