Модернизация автогрейдера ДЗ-141

Гідравлічні схеми будівельних та дорожніх машин розробляють на основі аналізу функціонального призначення машин, їх конструкцій, умов роботи та забезпечення можливості виконання необхідних операцій робочих процесів з урахуванням вимог, які ставлять до гідравлічного приводу машини.

При розробці гідравлічних схем машин, чи їх робочого або ходового обладнання слід розробляти та приймати для подальшого використання такі варіанти схемотехнічних рішень гідроприводів, які дозволяють отримати максимальний коефіцієнт корисної дії гідропередачі, забезпечити її ефективність і надійність, понизити масу гідроприводу.

 

 

5.1 Класифікація схем гідроприводу

 

 

По принципу циркуляції робочої  рідини схеми об'ємного гідроприводу розділяють на розімкнені і замкнуті, (відкриті і закриті) а по характеру  руху вихідної ланки виконавчого  механізму розрізняють гідропередачі  поступального або обертального руху.

При розімкненій (відкритій) схемі гідроприводу робоча рідина із бака нагнітається насосом в гідродвигун(и), а потім після виконання корисної роботи із зливних порожнин гідро  двигунів повертається знову в бак (рис. 5 а).

При замкнутій (закритій) схемі гідроприводу робоча рідина циркулює в контурі насос-гідродвигун(и) таким чином, що пройшовши гідродвигун(и), потік рідини поступає безпосередньо у всмоктуючу порожнину насоса, минувши гідробак (рис. 5 б).

 

 

 

Рис. 5. Схеми гідроприводу

а – розімкнена;

б – замкнута;

 в – з об'ємним регулюванням швидкості;

 г – з дросельним регулюванням швидкості;

д – із ступінчастим регулюванням швидкості;

 е – однопотокова;

ж – трьохпотокова

Для компенсації наявних  в замкнутій схемі витоків  гідравлічної рідини в насосі та гідродвигуні застосовується підживлення робочої  рідини, яке виконується по розімкненій  схемі за допомогою додаткового  насоса та перепускного клапана, що підтримує  необхідний тиск в системі підживлення (у всмоктуючій гідролінії основного  насоса).

Продуктивність насоса підживлення  розраховується з умови компенсування  максимальних витоків (втрат гідравлічної рідини) в гідросистемі. Перепускний  клапан підтримує в системі підживлення  тиск 0,5…0,8 МПа.

Перевагами замкнутих  гідросхем в порівнянні з розімкненими є: менший об'єм робочої рідини в  гідропередачі за рахунок відсутності  гідробака, що розраховується на подачу основного насоса; можливість роботи основного насоса при більшій  частоті обертання за рахунок  поліпшення умов його роботи при низьких  температурах навколишнього середовища і підвищеної в'язкості робочої  рідини; можливість реверсу гідродвигуна за допомогою реверсивного насоса без  додаткових розподільних пристроїв.

Наявність системи  підживлення забезпечує надлишковий  тиск у всмоктувальній магістралі основного  насоса, що виключає можливість виникнення явища кавітації та дозволяє форсувати  оберти основного насоса. При цьому  для отримання необхідної продуктивності можливе застосування насоса меншого  типорозміру.

Недоліком замкнутих  схем є необхідність використання теплообмінників  для охолоджування потоків робочої  рідини в системі насос-гідродвигун. 

В якості гідродвигунів  при закритих схемах застосовують, як правило, тільки гідромотори, то в  схемах з гідроциліндрами з одностороннім  штоком, наприклад,  через різницю  обсягів поршневої та штокової порожнин в безнапірній (всмоктуючій) магістралі буде або значний надлишок або  дефіцит робочої рідини в залежності від напрямку руху виконавчого органу машини. У першому випадку надлишок робочої рідини повинен зливатися  в бачок системи підживлення  через перепускний клапан, а в  другому - весь дефіцит робочої рідини повинен компенсуватися продуктивністю насоса підживлення.

Необхідність  збільшення подачі насоса підживлення  викликає підвищення втрат на дроселювання робочої рідини через перепускний  клапан, а також збільшення маси і габаритів гідропередачі за рахунок необхідності установки насоса підживлення.

Враховуючи вищевказані  переваги і недоліки, закриті схеми  рекомендується застосовувати, як правило, для приводу обертального руху (наприклад, приводу транспортера грейдер-елеватора, вальців дорожніх котків, ротора снігоочисника, механізма ходу багатоківшевих екскаваторів), а відкриті схеми – як для приводу  зворотно-поступального так і  обертального рухів (наприклад, приводу  робочих органів бульдозерів, навантажувачів, скреперів, автогрейдерів).

За можливостями регулювання  швидкості обертання вала гідродвигуна гідропередачі підрозділяються  на нерегульовані і регульовані.

По способу регулювання  швидкості обертання вала гідродвигуна гідросхеми можуть бути з безступеневим  об'ємним, дросельним та ступінчастим регулюванням швидкості (рис. 5 в, г, д).

Об'ємне регулювання швидкості  гідродвигуна проводиться за рахунок  зміни робочого об'єму насоса або  гідромотора, що викликає зміну частоти  обертання вала гідродвигуна.

Об'ємне регулювання швидкості  обертання вала гідромотора відбувається без втрат на дроселювання потоку гідравлічної рідини, тому є найбільш ефективним і широко використовується в замкнутих гідроприводах дорожньо-будівельних  машин з встановленими на них  реверсивними регульованими насосами, що оснащені регуляторами потужності.

Об'ємне регулювання швидкості  обертання вала гідро двигуна  застосовується також в розімкнених  гідропередачах з регульованими  нереверсивними насосами.

У схемах з використанням  насосів постійної продуктивності (подачі) швидкість руху виконуючих механізмів регулюють зміною прохідних  перетинів дроселів або неповним включенням золотників гідророзподільників. Дросельний спосіб регулювання швидкості  через великі втрати потужності менш ефективний, особливо при експлуатації гідроприводів великої потужності. Гідросхеми з дросельним регулюванням простіші і дешевші, тому при конструюванні приводів невеликої потужності часто застосовують дросельне регулювання.

Ступінчасте регулювання  швидкості обертання вала гідродвигуна здійснюється шляхом послідовного включення  або виключення нерегульованих насосів, об'єднаних загальною напірною гідролінією  Цей спосіб має найбільш високий  коефіцієнт корисної дії, але він  складний і вимагає наявності  спеціальних механізмів включення. Крім того, він не забезпечує безступінчатого  регулювання швидкості.

За кількістю незалежних циркулюючих потоків робочої  рідини гиідросхеми можна розділити  на однопотокові та багатопотокові (двопотокові, трипотокові та інш.).

У однопотокових схемах (рис. 5 е) привід гідродвигунів здійснюється від одного або групи насосів, об'єднаних загальною напірною гідролінією. У багатопотокових схемах (рис. 5 ж) (зазвичай двох- і трьохпотокових) привід гідродвигунів здійснюється від двох або більше насосів, що подають  одночасно робочу рідину відповідно в дві або три різні напірні  гідролінії. Багатопотокові системи  використовуються в тих випадках коли необхідно розгалуження потужності первинного двигуна на декілька незалежно  і одночасно здійснюваних одна від  одної операцій. При необхідності в гідросхемах передбачається можливість поєднання потоків, наприклад, в  одноковшових екскаваторах.

За способом керування  гідравлічні схеми можна розділити  на схеми з ручним, електричним, гідравлічним і комбінованим керуванням гідророзподільниками. При цьому електричне та гідравлічне  керування може бути як дискретним, так і аналоговим (пропорційним).

Найбільш простим є  ручне керування. Проте в цьому  випадку важко забезпечити дистанційне  керування золотниками гідророзподільників.

Для дистанційного керування  гідророзподільниками застосовують електричний  або комбінований (електрогідравлічний) тип керування.

В гідросхемах сучасних дорожньо-будівельних  машин багатопоточні схеми можуть бути реалізовані за допомогою насоса із системою LS-керування та секційного гідророзподільника відповідної конструкції.

 

5.2 Умовні графічні позначення, вживані в гідро схемах.

 

Таблиця 5.2.1

по ГОСТ 2. 780-96, 2. 781-96,  2. 782-96, 2. 784-96

№	Найменування	Призначення	Позначення	Рисунки (Додаток  В)
1	2	3	4	5
1.	Насос з постійною продуктивністю	Насос призначений для  забезпечення переміщення робочої  рідини з постійною продуктивністю в процесі перетворення механічної енергії його привідного двигуна  в енергію потока робочої рідини. а) з одним напрямом потоку   б) з двома напрямами  потоку		Рис. B-1
2.	Насос з регульованою продуктивністю	Насос призначений для  забезпечення переміщення робочої  рідини зі змінною продуктивністю шляхом зміни робочого об’єму насоса, чи швидкості  його обертання в процесі перетворення механічної енергії його привідного двигуна в енергію потока робочої  рідини. а) з одним напрямом потоку   б) з двома напрямами  потоку		Рис. B-2
3.	Гідромотор нерегульований	Гідромотор перетворює енергію  потоку рідини, створеного насосом, в  енергію обертання свого вихідного  валу без зміни робочого об’єму мотора для приведення в дію виконуючого  механізму машини або обладнання.   а) з одним напрямом потоку   б) з двома напрямами  потоку		Рис. B-3
4.	Гідромотор регульований	Гідромотор перетворює енергію потоку робочої рідини в механічну енергію обертання вихідного валу. Направлення обертання валу визначається направленням підведеного потоку. Частота обертання валу залежить від величини робочого об’єму та потоку рідини.   а) з одним  напрямом потоку   б) з двома  напрямами потоку		Рис. B-4
5.	Насос-мотор нерегульований.	Насос-мотор аксіально-поршневий  нерегульований перетворює енергію  потоку робочої рідини в механічну  енергію обертання свого вихідного  валу, або механічну енергію обертання  вихідного вала в енергію потоку робочої рідини.  Направлення  обертання валу гідромотору визначається направленням підведеного потоку. Частота  обертання валу гідромотору залежить від значення робочого об’єму та величини подачі насоса.   а) при одному і тому ж  напрямі потоку   б) при будь-якому напрямі  потоку		Рис. B-5
6.	Насос-мотор регульований.	Насос-мотор регульований перетворює енергію обертання вихідного  валу в енергію потоку робочої  рідини змінної продуктивності, що досягається за рахунок зміни  робочого об’єму гідро-машини, або  зміни частоти обертання її вхідного вала і навпаки, перетворює енергію  потоку робочої рідини в енергію  обертання вихідного вала.   а) при одному і тому ж  напрямі потоку   б) з реверсивним напрямом потоку   в) при будь-якому напрямі  потоку		Рис. B-6 Рис. B-7
Регулююча апаратура
7	Регулятор потоку	Регулятори потоку застосовуються  в гідросистемах для забезпечення рівномірної швидкості руху незалежно  від зовнішнього навантаження, а  також для регулювання величини  цієї швидкості. На відміну від звичайних  дроселів вони мають спеціальний  регулятор тиску, що забезпечує постійний  перепад і відповідно цьому постійну витрату рідини. Типи регуляторів  потоку (дросель з регулятором): Дросель(чутливий до зміни в’язкості); Дросель з регулятором тиску; Дросель з регулятором тиску і запобіжним клапаном.		Рис. B-8
8	Клапан запобіжний	Напірний гідроклапан  призначений для захисту об’ємного  гідропривода від тиску, який перевищує  встановлений. Клапани є: з власним керуванням ( прямої дії), з власним керуванням (непрямої дії),  з додатковим підводом  тиску від окремої магістралі		Рис. B-9 Рис. B-10
9	Клапан редукційний	Редукційний гідроклапан  призначений  для зниження тиску  при живленні системи від насоса більш високого тиску, підтримки  заданого пониженого тиску. Редукційні клапани встановлюються на ділянку  гідросистеми, де потребується понижений  тиск потоку робочої рідини.		Рис. B-11
10	Гідрокла-пан тиску	Клапани призначені лдя підтримки  різниці тисків, що визначається зусиллям пружини в підвідному та відвідному потоках робочої рідини.
11	Дросель	Дросель являє собою спеціальний  пристирій місцевого опору, що тиск, встановлюється в гідросистемах  для обмеження втрати робочої  рідини, яка поступає до гідро двигуна.		Рис. B-12 Рис. B-13
12	Гальмів-ний гідроклапан	Гальмівний гроклапан  застосовується в приводах механізмів опускання вантажу кранів, пневмоколісного  ходу екскаваторів, навантажувачів та інших будівельних і дорожніх машин для виключення проти-обгінного  швидкісного режиму при  дії навантажень, напрямок яких співпадає з напрямком  обертання вала двигуна. Гальмівний клапан встановлюють також на виході з гідроциліндра. Відкриття клапана  залежить від управляючого тиску, зворотно пропорційного величині зовнішнього  навантаження		Рис. B-14
13	Регулятор тиску	Регулятори тиску призначені для обмеження швидкості підвищення тиску в гідролініях керування. Регулятори використовують в гідросистемах  машин для обмеження тиску  відносно встановленого. В комплекті  з гальмівним клапаном регулятори тиску  забезпечують плавність регулювання  швидкості виконавчих механізмів.		Рис. B-15
Направляюча апаратура
14	Дільник потоку	Дільник потоку слугує для  розділення потоку робочої рідини на дві частини з метою забезпечення необхідного співвідношення швидкості  виконавчих органів мобільних машин  з гідроприводом, незалежно від  величин діючих на них навантажень.		Рис. B-16
15	Гідророз-подільник	Гідроапарат, призначений  для зміни напряму потоку робочої  рідини в двох чи більше гідролініях в залежності від зовнішньої керуючої дії.		Рис. B-17
16	Блоки гідравлічного управлін-ня	Блоки дистанційного гідравлічного  керування представляють собою гідро підсилювач, призначений для дистанційного (до 20 м) керування переміщення золотників (гідро розподільника,регулятора насоса перемінної подачі і т. д.) пропорційно переміщенню рукоятки блока.		Рис. B-18
17	Блок споживан-ня гідравліч-ного управлін-ня	Блоки споживання призначені для створення тиску в в  гідро лінії керування золотниками гідро розподільників. Застосування акумуляторних блоків живлення виключає необхідність установки спеціального насоса з елементами його приводу, запобіжного клапана, Всмоктуючих і напірних трубопроводів, так як в даному випадку живлення системи гідро керування здійснюється від напірних гідроліній насоса.		Рис. B-19
18	Пневмо-гідроаку-мулятор	Пневмогідроакумулятор з  гідро клапанами типу 64000А забезпечує редуціювання нестабільного тиску  в напірній лінії гідросистеми в  тиск постійної величини (3.0-3.5 МПа) і  може бути використаний в обємних  гідроприводах для живлення систем дистанційного керування.		Рис. B-20
19	Блок електро-гідрав-лічного  управлінь-ня	Дані блоки призначені для дистанційного керування  золотниками гідро розподільників. Електрогідравлічне керування застосовують переважно у випадках, коли вимоги безпечної роботи не дозволяють водію машини знаходитись в небезпечному, а також коли конструктивні особливості мобільних машин і умови їх експлуатації виключають можливість безпосереднього керування гідроапаратами.		Рис. B-21
20	Клапан Електро-гідрав-лічний	Електрогідравлічний клапан типу ЕКУ застосовується в складі клапанних гідро розподільників в гідросистемах гірських машин, а в особливості: в гідросистемах  автоматичного чи дистанційного  керування механізованими кріпленнями.		Рис. B-22
21	Гідрокла-пан Зворот-ний	Гідроклапан зворотний призначений  для пропускання робочої рідини тільки в одному напрямку. При протіканні робочої рідини в зворотному напрямку прохідний переріз клапана закривається		Рис. B-23
22	Гідроза-мок	Гідрозамки призначені для  пропускання потоку робочої рідини при відсутності керуючої дії  в одному напрямку, а при присутності  керуючої дії обох напрямках		Рис. B-24
23	Гідроци- ліндр	Гідроциліндр являється  об’ємним гідро двигуном, призначеним  для перетворення енергії потоку робочої рідини в механічну енергію  виконавчого механізму. Вихідною (рухомою) ланкою може бути як шток, так і корпус (гільза) гідроциліндра. В залежності від робочого циклу, швидкостей і  зусиль, які повинні розвивати  виконавчі механізми на будівельних, дорожніх, комунальних та інших мобільних  машинах, застосовують такі гідроциліндри: Без вказівки способу повернення штока; З поверненням штока пружиною; Плунжерний; Телескопічний з одностороннім висуненням; Телескопічний з двостороннім висуненням; Двосторонньої дії з одностороннім штоком; Двосторонньої дії з двостороннім штоком; Двосторонньої дії  телескопічний з одностороннім висуненням; Двосторонньої дії  телескопічний з двостороннім висуненням; Циліндр диференціальний, відношення площ поршня з боку штокової і не штокової порожнин має  першорядне значення; З регульованим гальмуванням в кінці ходу з однієї сторони; З регульованим гальмуванням в кінці ходу з обох сторін; Циліндр двокамерний двосторонньої дії		Рис. B-25 Рис. B-26 Рис. B-27 Рис. B-28 Рис. B-29 Рис. B-30
24	Фільтр	Фільтр – основний засіб очищення робочої рідини від  механічних забруднень – абразивних частин зносу гідро елементів і забруднень, що проникають в гідросистему машини із навколишнього середовища: через повітряні фільтри (сапуни) баків з робочою рідиною, негерметичний бак, пошкоджені ущільнення, негерметичні підводи труб чи при повторній заливці витікаючої робочої рідини.		Рис. B-31 Рис. B-32
25	Гідробак	Бак гідросистеми мобільної машини призначений розміщення необхідного об’єму робочої рідини, компенсації різниці об’ємів робочих положень гідроциліндра, компенсації втрат, охолодження робочої рідини, її відстою, випуску парів і повітря. Є такі типи: Відкритий під атмосферним тиском; Із зливним трубопроводом вище за рівень робочої рідини; Із зливним трубопроводом нижче за рівень робочої рідини; З трубопроводом для зливу з бака; Закритий з тиском вище атмосферного.

 

 

 

РОЗДІЛ 6

Параметри та техніко-економічні показники 

автогрейдера

 

6.1 Витрата робочої рідини гідросистеми

Робоча рідина для ГП підбирається виходячи з конкретних умов його експлуатації. Наприклад, одноковшові екскаватори, бульдозери, автогрейдери, стрілові самохідні крани, навантажувачі, копрове обладнання експлуатуються протягом усього року, а шнекороторні і плужні снігоочисники, снігонавантажувачі, розпушувачі мерзлого грунту призначені для експлуатації в осінньо-зимовий і переважно зимовий період. Машини будіндустрії, машини для розробки порід способом гідромеханізації та ін експлуатуються при температурі повітря не нижче 0 º C. Температура зовнішнього середовища має найбільший вплив на надійність і працездатність ГП.

Для забезпечення працездатності ГП в районах з холодним кліматом рідина повинна мати температуру  застигання на 10…15ºС нижче можливої робочої температури, в'язкість при +50ºС - не менше 10 мм²/сек, при - 40ºС не більше 1500 мм²/сек, а також широкий температурний межа застосування за умовою прокачуваності насосами різних типів. Кращою прийнято вважати таку робочу рідину, в'язкість якої мало змінюється при зміні температури.

6.2 Розрахунок індивідуальної норми витрати пального автогрейдера

 

Основними складовими нормування витрати палива є витрата палива в одиницю часу при номінальній  потужності двигуна, нормативний інтегральний коефіцієнт (К), який враховує особливості  завантаження двигуна машин в  період експлуатації.

Індивідуальну норму витрати  палива на одиницю робочого часу машини , визначають за формулі:

                       (1)   

питома витрата палива при номінальній потужності двигуна  машини, (приймають згідно з даними експлуатаційних документів на двигун);

 номінальна потужність двигуна машини, кВт (приймають згідно з даними експлуатаційних документів машини); 

 інтегральний нормативний  коефіцієнт зміни витрати палива  в залежності від режимів завантаження  двигуна машини (далі - інтегральний  коефіцієнт);

 перевідний  коефіцієнт грамів в кілограми.

Значення інтегрального  коефіцієнта визначають за формулою:           

(2)                      

 коефіцієнт, що враховує витрату палива на запуск та прогрівання двигуна, а також щозмінне технічне обслуговування машин, = 1,03 для всіх машин;

 коефіцієнт використання двигуна по часу (при відсутності фактичних значень, визначених в реальних умовах експлуатації, приймається за таблицею 1);