Инновационные факторы развития Транссиба на современном этапе. Часть 2

удаленного от бака гидромотора на величину потери давления ∆р3-4 в соответствующей дренажной линии при минимальной темпера-

туре масла. Например, при рДР = 300 000 Па и ∆р3-4 = 20 000 Па величина pmax = 280000 Па.

Результаты расчетов начального(максимального) объема воздуха VBH при объеме гидросистемы V0 = VH + VЗ + VT = 1500 л, коэффициенте температурного расширения масла =α 0,0009 1/оС, разности температуры масла ∆Т = 100 оС и различных давлениях pmax настройки клапана КО1 (см. рис. 1) приведены в таблице.

Из таблицы видно, что необходимый объем воздуха в баке неприемлемо велик, если pmax ≤ 0,2 МПа. При проектировании герметичного бака, в котором используются упругие свойства воздуха для размещения возможных приращений объема масла, необходимо проанализировать допустимые давления в дренажных линиях гидросистемы при минимальной температуре масла. У различных типов насосов и гидромоторов допустимое давление в дренажной линии от 0,2 до 0,5 МПа. С учетом потерь давления в дренажной линии допустимое давление в баке еще меньше.

Если в машине применены насосы и гидромоторы с низкими допустимыми давлениями в дренажной линии, тогда величина pmax мала, а необходимый объем воздуха VBH может быть неприемлемо большим. В этом случае дальнейшими шагами по решению задачи о герметизации гидросистемы могут быть:

– использование дополнительной емкости (ресивера), расположенной в удобном для обслуживания месте и соединенной с верхней частью бака;

57

Международная научно-практическая конференция

–уменьшение объема VBH по сравнению с расчетным и оценка продолжительности периодической разгерметизации бака при открытии клапанов КО1 и КО2 в каждом цикле работы машины и в течение суток;

–поиск иных способов герметизации, например, использование разделительной диафрагмы.

Заправлять и дозаправлять гидросистему приходится при различных температурах воздуха и масла. В начале заправки положение штоков можно принять произвольным, но после частичной заправки необходимо включить насосы и установить штоки в реализуемое положение, для которого характерен минимальный объем вытесненного из гидроцилиндров масла. Это положение для каждого гидроцилиндра должно быть указано в инструкции по эксплуатации машины.

Для каждой машины расчетным путем необходимо определить

объем воздуха VBH с учетом величин V0, ∆VЦ, Tmax и Tmin. При разметке же смотрового окна необходимо учитывать температуру мас-

ла при заправке и дозаправке. На окне должны быть нанесены метки с указанием объема масла в баке при заправке маслом с различными температурами, например, в диапазоне от – 20 оС до + 60 оС (рис. 4). После заправки до соответствующей метки трубопровод, соединяющий бак с атмосферой, необходимо перекрыть.

Рис. 4. Метки на смотровом стекле:

а – основные 1, 2, 3, 4; б – вспомогательные между основными 2 и 3

58

Инновационные факторы развития Транссиба на современном этапе. Часть 2

Основные метки на смотровом окне соответствуют состояниям гидросистемы: 1 – соответствует предельному состоянию а гидросистемы (минимально допустимый уровень масла в баке); 2 – уровень масла выше минимально допустимого на величину запасаVЗ; 3 – температура масла максимальная, положение штоков соответствует состоянию а; 4 – температура масла максимальная, положение штоков соответствует состояниюб. Вспомогательные метки между основными 2 и 3 показывают необходимый уровень масла при различной его температуре в момент заправки и при положении штоков, соответствующем состоянию б.

Герметизация системы с помощью увеличенного объема запертого в баке воздуха отличается относительной простотой, но имеет недостатки – возможная аэрация масла, уменьшение модуля его упругости, повышение вероятности кавитации в камерах насосов.

Для герметизации с помощью упругой диафрагмы в качестве последней рассмотрена комбинация жесткого центра ВС и эластичного изогнутого вниз тела на периферии (рис. 5).

Применительно к решаемой задаче эта форма может оказаться перспективной при соответствующем уменьшении толщины эластичной части, чтобы для перемещения жесткого центра вверх и вниз требовалось давление, не выходящее из диапазона допустимого давления в баке.

Примем, что максимально возможное перемещение Н жесткого центра ВС наступает при равенстве длин AFB и АВ1. Тогда:

59

Международная научно-практическая конференция

Объем усеченного конуса АЕВ1С1:

С использованием правила Гюльдена получена зависимость для вычисления объема V1 тела вращения фигуры, ограниченной линиями АВ и AFB, относительно оси симметрии:

При прогибе диафрагмы вверх на величину Н между ее начальным и конечным положениями вмещается объем∆VB = V + V1, а при прогибе вниз на такую же величину Н вмещаемый объем ∆VH =

= V – V1.

При D = 1 м и D1 = 0,6 м получено Н = 0,25 м; V = 0,128 м3; V1 = = 0,0394 м3; ∆VB = 0,167 м3; ∆VH = 0,0886 м3. Эти объемы при-

мерно равны необходимым для машины, параметры гидросистемы которой приведены в таблице выше.

По вмещаемому объему масла∆V между крайними положениями диафрагма с жестким центом имеет одно из наибольших значений безразмерного комплекса ∆V/(D2H). Выбором толщины периферийного тела необходимо обеспечить допустимый диапазон давлений в баке.

Через размеры диафрагмы, оптимизированной для конкретной машины, можно вычислить линейные размеры геометрически подобных диафрагм для любых других машин с известными изменениями объема масла в баке. Например, если необходимо вместить объем в 2 раз больше, чем в рассмотренном выше примере, то величины D, D1 и H окажутся увеличенными в 32 = 1,26 раза.

Выводы

1.Герметизация масляного бака гидропередачи с использованием увеличенного объема запертого в баке воздуха возможна, если в гидросистеме машины применены насосы и гидромоторы

сдопустимым давлением в дренажной линии более 0,2 МПа.

2.Одним из перспективных вариантов диафрагмы, отделяющей масло от атмосферного воздуха, является тело, содержащее жесткий центр и эластичную оболочку на периферии. При приемлемом по величине диаметре диафрагмы ее центр смещается в обе сторо-

60