Funkcjonowanie zespołów napędu hydraulicznego maszyn w niskich temperaturach otoczenia

  • Dodaj recenzję:
  • 3809
  • Producent: Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej
  • Autor: Ryszard Jasiński
  • Cena netto: 28,57 zł 30,00 zł

Funkcjonowanie zespołów napędu hydraulicznego maszyn w niskich temperaturach otoczenia

rok wydania: 2018, wydanie pierwsze
ilość stron: 232
ISBN: 978-83-7348-721-5

Opis
W pracy przedstawiono cztery warianty klasyfikacji rozruchów oziębionego napędu hydraulicznego. Pierwsza sytuacja dotyczy zagadnienia, w którym wszystkie zespoły układu napędowego wraz z olejem mają taką samą niską temperaturę podczas rozruchu. Pozostałe warianty odnoszą się do rozruchu w warunkach szoku termicznego wywołanych zasilaniem ciepłym czynnikiem roboczym oziębionych zespołów hydraulicznych. Rozruch zespołów w takich warunkach powoduje wstąpienie wiele niekorzystnych zjawisk. Jednym z nich są zmiany luzów między współpracującymi elementami zespołów hydraulicznych.

W Laboratorium Hydrauliki Wydziału Mechanicznego Politechniki Gdańskiej, na stanowiskach w komorach niskich temperatur, przebadano: pompy zębate, tłoczkowe osiowe i promieniowe, siłowniki, silniki satelitowe i orbitalne, silnik tłokowy promieniowy oraz rozdzielacze proporcjonalne i klasyczne oraz serwozawór.

Przeprowadzono analizę zjawisk cieplnych typowych zespołów hydraulicznych, uruchamianych w warunkach szoku termicznego. Opracowano i opisano trzy metody do określenia obszarów parametrów prawidłowego lub nieprawidłowego działania zespołu hydraulicznego w warunkach szoku termicznego na podstawie analizy zmian luzów efektywnych między współpracującymi elementami. Tymi metodami są: eksperymentalna, analityczna i symulacji komputerowej. Wyznaczono wartości współczynników przejmowania ciepła w zależności od prędkości obrotowej lub natężenia przepływu. Wyznaczone współczynniki przejmowania ciepła posłużyły do przeprowadzenia symulacji komputerowych procesów nagrzewania zespołów hydraulicznych. Uzyskano rozkłady pól temperatury elementów zespołów hydraulicznych oraz przebiegi temperatury tych elementów potrzebne do wyznaczenia luzów między współpracującymi elementami zespołów. W pracy pokazano rezultaty symulacji komputerowej niektórych zespołów hydraulicznych: pompy wielotłoczkowej osiowej, silnika satelitowego i rozdzielacza proporcjonalnego. Wyniki z symulacji komputerowej porównano z wynikami eksperymentalnymi i uzyskano dużą zbieżność przebiegów temperatury elementów z badań eksperymentalnych i symulacji komputerowych. Przedstawiono kilka sposobów zapobiegania zanikowi efektywnego luzu między współpracującymi elementami zespołów hydraulicznych, pracujących w niskich temperaturach otoczenia. Stworzono narzędzia dla projektantów i konstruktorów, służące określaniu zakresu parametrów prawidłowego funkcjonowania zespołów hydraulicznych uruchamianych w warunkach szoku termicznego.

Spis treści
Wykaz ważniejszych oznaczeń / 7
1.  Stan wiedzy dotyczącej rozruchu układów hydraulicznych w niskich temperaturach otoczenia / 11
1.1. Wprowadzenie / 11      
1.2. Przegląd literatury dotyczącej eksploatacji zespołów i układów hydraulicznych w niskich temperaturach otoczenia / 12

2. Teza i cele pracy / 18      
2.1. Teza pracy / 18      
2.2. Główne cele pracy / 18

3. Klasyfikacja rozruchów układów hydraulicznych w niskich  temperaturach otoczenia / 19
3.1. Rozruch oziębionego układu hydraulicznego zasilanego olejem o tej samej temperaturze / 20
3.2. Rozruch oziębionego układu hydraulicznego w warunkach szoku termicznego / 20
3.3. Podsumowanie / 22

4. Zjawiska występujące podczas rozruchu zespołów i układów  hydraulicznych w niskich temperaturach otoczenia / 23  
4.1. Wpływ ciśnienia i temperatury na własności cieczy hydraulicznych / 24
4.2. Wpływ obniżonej temperatury na działanie układów hydraulicznych / 27  
4.3. Podsumowanie / 28
    
5. Bilans cieplny oziębionych zespołów hydraulicznych zasilanych ciepłą cieczą hydrauliczną / 29  
5.1. Bilans cieplny wyporowej maszyny hydraulicznej (pompy, silnika) podczas rozruchu w warunkach szoku termicznego / 32
5.2. Bilans cieplny oblodzonej pompy hydraulicznej podczas rozruchu w warunkach szoku termicznego  / 35      
5.3. Bilans cieplny pompy hydraulicznej, w której wpływający strumień cieczy dzielony jest na strumień wypływający i strumień przecieków / 37
5.4. Proces nagrzewania siłownika hydraulicznego podczas rozruchu w niskich temperaturach otoczenia / 39      
5.4.1. Bilans energii siłownika podczas wysuwania tłoczyska / 41  
5.5. Bilans cieplny oziębionego rozdzielacza suwakowego podczas rozruchu układu w warunkach szoku termicznego / 42
5.6. Podsumowanie / 44

6. Charakterystyczne cechy budowy zespołów hydraulicznych i klasyfikacja zjawisk w węzłach konstrukcyjnych ze względu na eksploatację w niskich temperaturach otoczenia / 45

7. Metody określania luzu pomiędzy współpracującymi elementami zespołu hydraulicznego w warunkach szoku termicznego / 48      
7.1. Zmiana efektywnego luzu między współpracującymi elementami zespołów hydraulicznych podczas rozruchu w warunkach szoku termicznego / 48  
7.2. Metody określania luzu pomiędzy współpracującymi elementami zespołu hydraulicznego w warunkach szoku termicznego / 52  
7.3. Podsumowanie / 57      

8. Stanowiska do badania układów i zespołów hydraulicznych w niskich temperaturach otoczenia / 58
8.1. Stanowisko do badań zespołów hydraulicznych w warunkach szoku termicznego / 58
8.2. Stanowisko do badania układu hydraulicznego z silnikiem hydraulicznym i rozdzielaczem proporcjonalnym  / 61  
8.3. Stanowisko do badania układu hydraulicznego z rozdzielaczem sterowanym elektrohydraulicznie i pompą zębatą / 64  
8.4. Stanowisko do badania modeli i zespołów hydraulicznych / 64  
8.4.1. Stanowisko do badania pompy hydraulicznej / 64
8.4.2. Stanowisko do badania modeli wybranych węzłów maszyn hydraulicznych tłoczkowych / 65
8.4.3. Stanowisko do badania układu hydraulicznego z serwozaworem / 66
8.4.4. Stanowisko do badania układu hydraulicznego z siłownikiem hydraulicznym / 66
8.5. Podsumowanie / 67
 
9. Analiza wpływu budowy pomp wyporowych na ich działanie w niskich temperaturach otoczenia / 69
9.1. Pompy zębate / 69  
9.2. Pompy wielotłoczkowe promieniowe  / 71  
9.3. Pompy wielotłoczkowe osiowe / 75  
9.3.1. Rozrząd pomp tłoczkowych osiowych / 76  
9.3.2. Zespół tłoczek–stopka hydrostatyczna / 77
9.4. Podsumowanie  / 80
     
10. Badanie zjawisk w węzłach pomp tłoczkowych w warunkach szoku termicznego / 81      
10.1. Badanie węzła tłok–cylinder pompy wielotłoczkowej promieniowe / 81  
10.2. Podsumowanie / 86
    
11. Badania pomp wielotłoczkowych osiowych i zębatych w warunkach szoku termicznego / 87
11.1. Badanie pompy wielotłoczkowej osiowej z wychylną tarczą oporową P2/16 / 87
11.2. Badania pompy P1/27 w warunkach szoku termicznego / 90      
11.2.1. Efektywny luz między tłoczkiem a cylindrem pompy P1/27 / 93
11.2.2. Podsumowanie badań pompy wielotłoczkowej osiowej P1/27 / 95
11.3. Badania pomp zębatych w warunkach szoku termicznego / 97  
11.3.1. Podsumowanie / 103

12. Badania silników hydraulicznych w warunkach szoku  termicznego / 105    
12.1. Badania silników orbitalnych w warunkach szoku termicznego / 109
12.1.1. Badania silnika S2/169 w warunkach szoku termicznego / 109
12.1.2. Porównanie wyników badań silników orbitalnych S2/162,9 i S2/169 w warunkach szoku termicznego / 111
12.2. Badanie silnika tłokowego promieniowego S1/1000 w niskich temperaturach otoczenia / 112
12.3. Podsumowanie / 120
   
13. Badanie siłowników hydraulicznych w warunkach szoku termicznego / 122    
13.1. Badanie siłowników hydraulicznych dwustronnego działania w niskich temperaturach otoczenia / 124
13.1.1. Wyniki badań siłownika hydraulicznego w warunkach szoku termicznego / 126
13.2. Podsumowanie / 133    

14. Badanie zaworów hydraulicznych / 135  
14.1. Badania rozdzielacza sterowanego elektrohydraulicznie R1 / 137
14.1.1. Przykłady wyników badań rozdzielacza R1 / 139
14.2. Badanie rozdzielacza proporcjonalnego R2 w niskich temperaturach otoczenia / 141
14.3. Badanie serwozaworu hydraulicznego / 146    
14.4. Podsumowanie / 149
 
15. Podsumowanie badań eksperymentalnych zespołów hydraulicznych uruchamianych w warunkach szoku termicznego / 150
    
16. Zjawiska i procesy nagrzewania oziębionego układu hydrostatycznego podczas rozruchu w niskich temperaturach otoczenia / 154
16.1. Niecałkowite wypełnienie komór roboczych pomp cieczą hydrauliczną podczas rozruchu w niskiej temperaturze otoczenia / 158 16.2. Procesy nagrzewania w przekładni hydraulicznej / 163
16.2.1. Procesy nagrzewania na przykładzie silnika satelitowego w układzie hydraulicznym otwartym / 165    
16.3. Układ otwarty ze sterowaniem dławieniowym / 167  
16.3.1. Badanie procesów nagrzewania na przykładzie układu z pompą zębatą, rozdzielaczem proporcjonalnym i silnikiem satelitowym / 172    
16.4. Przekładnia hydrostatyczna pracująca w obiegu zamkniętym / 182  
16.5. Podsumowanie / 189

17. Modelowanie nagrzewania zespołów hydraulicznych w warunkach  szoku termicznego i wyznaczanie parametrów ich prawidłowego działania za pomocą metod analitycznej i symulacji komputerowej / 191
17.1. Badania nagrzewania modeli i wyznaczenie dla nich współczynników przejmowania ciepła od oleju do powierzchni / 191  
17.2. Wyznaczenie współczynników przejmowania ciepła od oleju do powierzchni elementów badanych zespołów hydraulicznych / 192  
17.3. Metoda analityczna określania prawidłowego lub nieprawidłowego działania zespołu
hydraulicznego uruchamianego w warunkach szoku termicznego na podstawie zmian luzu efektywnego / 195    
17.3.1. Określanie zdatności proporcjonalnego rozdzielacza R2 metodą analityczną / 196
17.4. Metoda obliczeń numerycznych nagrzewania zespołów hydraulicznych w warunkach szoku termicznego i określanie ich zdatności w tych warunkach / 199    
17.5. Analiza procesów nagrzewania zespołów hydraulicznych w warunkach szoku termicznego  
metodą symulacji komputerowej i porównanie wyników z danymi eksperymentalnymi / 199
17.5.1. Badania procesów nagrzewania elementów pompy P1/27 w warunkach szoku termicznego metodą symulacji komputerowej i porównanie wyników z danymi eksperymentalnymi / 200
17.5.2. Badania procesów nagrzewania elementów rozdzielacza proporcjonalnego R2 w  warunkach szoku termicznego metodą symulacji komputerowej i porównanie wyników z danymi eksperymentalnymi / 207  
17.6.  Sposoby zapobiegania zanikowi efektywnego luzu między współpracującymi elementami zespołów hydraulicznych uruchamianych w warunkach szoku termicznego / 212
17.7. Podsumowanie / 217
 
18. Podsumowanie / 218    
Bibliografia / 223    
Streszczenie w języku polskim / 230  
Streszczenie w języku angielskim / 230