CC BY
16
- по абсолютной величине интенсивность изнашивания испытанных гидроцилиндров согласуется с данными других исследователей, а характер изнашивания сопряжения «шток-цилиндр» для всех гидроцилиндров СДМ и ПМ, по-видимому, является общим;
- конусный износ штока гидроцилиндра по длине от 0,2 до 0,4мм при наработке гидроцилиндра до первого капитального ремонта вызывает падение давления на 7,2%, увеличение удельного расхода топлива - на 11,4% и содержание окиси углерода в отработавших газах - на 26%;
- увеличение износа штоков по рабочей длине на 0,6-0,7 мм вызывает падение давления в гидросистеме на 13,4%, возрастание удельного расхода топлива - на 21,3% и резкое увеличение токсичности отработавших газов с 25% до 59%, превышающее допустимые нормы. Следовательно, предельнодопустимым значением износа геометрических параметров штока гидроцилиндра гидропривода СДМ следует считать величину не более 0,4 мм;
- износ штока ухудшает физикохимические свойства рабочей жидкости, увеличивает содержание железа и примесей в масле в два раза, что приводит к необходимости частой смены масла и его перерасходу. Следовательно, значительно снижается эффективность и долговечность, сокращается срок службы гидропривода СДМ.
Библиографический список
1. Абраменков Д.Э., Абраменков Э.А., Грузин В.В. Методология научного творчества. Учебник. 2е изд., перераб. и доп. - Караганда: Болашак-Баспа, 2007.-337с.
2. ГОСТ 33-82. Нефтепродукты. Метод определения кинематической и расчет динамической вязкости - М.: Госкомитет по стандартам, 2000.-С.248-257.
3. Нураков С.Н., Савинкин В.В. «О разработке методики расчета износа сопряжения шток-цилиндр гидравлических машин» Труды Карагандинского государственного технического университета. №3 (32) Караганда 2008г. 96с.
Impact of deterioration of hydraulic cylinders parts on the technical and economic hy-
draulic drives indices and environmental performance of road machines
S.N. Nurakov, A.K. Tomashets, V.V. Savinkin
In the given article some matters of efficiency and reliability of hydraulic drive are discussed, namely the influence of operational factors and physical, chemical properties of working fluid of hydraulic system on the durability index of hydraulic drive in construction and road machines are considered.
The impact of deterioration quantity of “stock
- cylinder” hydraulic cylinder involving details on the hydraulic drive efficiency and technical, economic and ecological indices of construction and road machines is investigated. Hydraulic drive deterioration is determined according to the content of iron in oil that was calculated by the weight and spectral ways. In the result of all tests the maximum permissible value of geometrical parameters deterioration of construction and road machines hydraulic drive stock was established.
Нураков Серик Нуракович - д-р техн. наук, профессор, заведующий научно-исследовательской лабораторией «Технология, механизация и автоматизация строительных и транспортных процессов» Евразийского Национального университета им. Л.Гумилева. Основное направление научных исследований - Технология производства и ремонта строительных машин. Эксковационно-погрузочные машины с инерционным ротором нижней разгрузки. Имеет 140 опубликованных работ.
Томашец Анатолий Константинович - канд. техн. наук, профессор, заведующий кафедрой «Автомобильный транспорт» Северо-Казахстан-ского государственного университета им. М Ко-зыбаева. Основное направление научных исследований - изучение износа деталей газораспределительного механизма строительных машин. Имеет более 78 опубликованных работ.
Савинкин Виталий Владимирович - старший преподаватель Северо-Казахстанского государственного университета им. М Козыбаева. Основное направление научных исследований - восстановление деталей строительных и дорожных машин с применением высококонцентрированных плазменных источников энергии. Имеет более 17 опубликованных работ. E-mail: [email protected]
Статья поступила 16.03.2009г.
УДК 621.317
ЭЛЕКТРОННЫЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТРАНСПОРТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
А.О. Чугулёв, канд. техн. наук 26 Вестник СибАДИ, выпуск 2 (12), 2009
Аннотация. Показана актуальность вопросов разработки устройств для измерения механических характеристик транспортных двигателей. Предложено бесконтактное устройство для измерения вращающего момента и частоты вращения вала двигателя. Разработанное устройство позволяет измерять величину момента независимо от скорости вращения вала двигателя, имеет высокую точность измерения и надежную конструкцию.
Ключевые слова: механические характеристики, вращающий момент, двигатель.
Введение
В современных условиях при разработках, испытаниях, ремонте и обслуживании транспортных средств часто требуется осуществлять измерение и контроль механических характеристик двигателей внутреннего сгорания.
Приборы, используемые для измерения частот вращения валов двигателей в настоящее время, имеют надежные бесконтактные конструкции и обладают высокой точностью измерений. Однако в области измерений вращающих моментов ведутся конкурирующие разработки, основанные на различных способах измерений.
Для измерений моментов наиболее широко используются датчики, работа которых основана на преобразовании измеряемого момента в механические напряжения в теле упругого элемента и его деформацию, которые преобразуются в электрический сигнал с помощью тензорезистивных, емкостных, индуктивных, пьезоэлектрических, магнитоупругих или других типов преобразователей.
Измерители вращающего момента с использованием датчиков вне вращающегося вала, основанные на измерении угла закручивания упругого элемента, представляют наибольший интерес, так как позволяют достигать высокой точности измерения. Однако существующие датчики имеют недостатки, связанные как со сложностью конструкции, так и с низкой точностью измерений.
В связи с этим для достоверного измерения механических характеристик двигателей возникает задача разработки бесконтактного датчика вращающего момента обладающего надежной конструкцией и высокой точностью измерения. Принцип работы устройства В данной работе решено использовать времяимпульсный способ измерения [1], который позволяет получать достоверные данные о моменте независимо от скорости вращения вала двигателя.
Рассмотрим устройство и принцип работы разработанного измерителя. Два соосных вала соединяют через упругий элемент (один из вариантов практической реализации упругого элемента представлен на рисунке 1).
На концах упругого элемента устанавливают ферромагнитные зубцы. При отсутствии вращающего момента угловое смещение по окружности между первым и вторым зубцами равно нулю. Параллельно осевой линии валов на общем с двигателем и нагрузочным механизмом осно-
вании установлены два магнитных датчика таким образом, что при вращении валов в момент прохождения любого из зубцов через магнитное поле соответствующего датчика последний вырабатывает двухполярный импульс напряжения. При этом импульсы положительной и отрица-
тельной полярности, как следует из закона элек- ответствует минимальному расстоянию между
тромагнитной индукции, всегда имеют одно и то вершиной зубца и сердечником магнитного дат-
же значение вольт-секундных площадей [2], а чика.
момент перехода импульса ЭДС через нуль со-
Рис. 2 Структурная схема устройства
Если вращающий момент не равен нулю, упругий элемент скручивается, и угол между первым и вторым зубцами становится отличным от нуля. Интервал времени между импульсами первого и второго магнитных датчиков будет прямо пропорционален углу скручивания упругого элемента (т. е. вращающему
где dl - элемент длины окружности радиуса, определяемый углом скручивания упругого элемента;
2 -П- Яд
(2)
К. =
Т
д = &■Кд;
Яд - радиус окружности, описываемой вершиной зубца;
Т - период вращения вала двигателя;
О - угловая скорость вращения зубцов.
Угол скручивания упругого элемента зависит от приложенного к нему момента и от его жесткости, тогда
dl = М - К, (3)
где М - вращающий момент на валу двигателя; К, - коэффициент, зависящий от
свойств упругого элемента.
Определив величину измеряемого вращающего момента из выражения (3) с учетом (1) и (2), получим
М = Ш = *£,,
К, К,
(4)
моменту) и обратно пропорционален круговой скорости вращения зубцов.
Как видно из изложенного, данный интервал времени Лt будет определяться следующим выражением:
(1)
вр
- коэффициент пропор-
2 -п- Яд где К2 =-----------
2 К,
циональности.
Таким образом, измеряя промежутки времени Дt и Т при известном К2 по формуле
(4) можно определить вращающий момент. На рисунке 2 представлена структурная схема измерителя механических характеристик. Устройство содержит магнитные датчики 1 и
2, формирователи коротких импульсов 3 и 4, Я5-триггер 5, сглаживающий ЯС-фильтр 6, кнопку сброса 7 и измеритель частоты вращения вала двигателя 8.
Устройство работает следующим образом. Перед запуском установки нажимается кнопка сброса 7 для перевода ^-триггера 5 в исходное состояние. При вращении валов двуполярные импульсы напряжения магнитных датчиков 1 и 2 подаются на формирователи коротких импульсов 3 и 4, на выходах которых появляются прямоугольные импульсы отрицательной полярности, причем моменты образования передних фронтов импульсов соответствуют моментам перехода через нуль со-
ответствующих двухполярных импульсов магнитных датчиков. Сигналы с выходов формирователей прямоугольных импульсов 3 и 4 управляют работой ^-триггера 5 таким образом, что длительность положительного импульса на его выходе соответствует интервалу времени At между моментами перехода через нуль импульсов магнитных датчиков. Выход ^-триггера 5 соединен со входом сглаживающего ЯС-фильтра 6, постоянная времени которого т = Я-С >> Т .
Если этот фильтр не нагружен (ток нагрузки равен нулю), то, как известно, среднее значение напряжения на выходе ЯС-фильтра
Up = U 0 T = и0 KM
Из (5) получаем
К 2 •Uс
M = ■
U
= Кз иср,
(5)
(6)
где ио - стабилизированное амплитудное
значение прямоугольного импульса напряжения на выходе Я5-триггера 5;
К = К2 - коэффициент пропорциональности.
3 ио
Таким образом, измеряя среднее значение выходного напряжения ЯС-фильтра, можно определить величину вращающего момента по известному значению коэффициента к3 ■
Короткие импульсы, частота следования которых определяется частотой вращения вала двигателя, с выхода формирователя импульсов 4 подаются на измеритель частоты импульсов 8. В качестве такого измерителя в данной работе использовался промышленно выпускаемый частотомер.
Заключение
1. Разработанное устройство, позволяет измерять величину вращающего момента независимо от скорости вращения вала.
2. Основными достоинствами измерителя, по мнению автора, являются отсутствие контактов с подвижной частью и простота реализации.
3. Предложенная конструкция может быть использована для измерений механических характеристик, как двигателей внутреннего сгорания, так и электрических двигателей.
Библиографический список
1. Пат. 2265809 Российская Федерация, МПК7 G01L 3/10. Способ измерения крутящего момента [Текст] / А.П. Попов, А.О. Чугулев, А.А. Горшенков; заявитель и патентообладатель СибАДИ. -№2004105889/28; заявл. 27.02.2004; опубл. 10.12.2005, Бюл. № 34. - 6 с.: ил.
2. Пат. 2227304 Российская Федерация, МПК7 G01P3/487. Устройство для измерения мгновенной скорости вращения [Текст] / А.П. Попов, А.А. Горшенков; заявитель и патентообладатель СибАДИ. -2002113851/28; заявл. 27.05.2002; опубл. 20.04.2004, Бюл. № 11. - 7 с.: ил.
Electronic mechanical data meter for transport engines
А.О. Chugulev
The urgency of designing mechanical data meters for transport engines tasks is shown. There is offered contactless device for torque and shaft speed measuring. The meter allows to measure a torque regardless of rotational speed of motor shaft, possesses a high accuracy of measurement and a safely design.
Чугулёв Александр Олегович, канд. техн. наук, доцент кафедры «Электроника и автотракторное электрооборудование» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - работа асинхронных двигателей в условия наличия высших гармоник питающего напряжения. Общее количество публикаций - 22. e-mail: aleks-
Статья поступила 22.05.2009г.
УДК 621.87
ВЫБОР КРИТЕРИЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ СИСТЕМЫ ВИБРОЗАЩИТЫ СТРОИТЕЛЬНО-ДОРОЖНЫХ МАШИН
