Влияние на изменение работоспособности гидроцилиндров рабочего оборудования экскаваторов в условиях эксплуатации

УДК 656.135: 62 - 973

ВЛИЯНИЕ НА ИЗМЕНЕНИЕ РАБОТОСПОСОБНОСТИ ГИДРОЦИЛИНДРОВ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ ЭКСКАВАТОРОВ В УСЛОВИЯХ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Сандан Н.Т.

Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет,

г. Санкт-Петербург

INFLUENCE ON CHANGE OF OPERABILITY OF HYDROCYLINDERS OF WORKING

EQUIPMENT OF EXCAVATORS UNDER THE OPERATING CONDITIONS

Sandan N.T.

St. Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering, St. Petersburg

В статье рассматривается влияние на изменение работоспособности гидроцилиндров рабочего оборудования экскаваторов в условиях эксплуатации. Предложена корреляционная зависимость между интенсивностью отказов гидроцилиндров и эксплуатационными факторами: температурой окружающего воздуха, категорией грунта и наработкой экскаватора.

Ключевые слова: работоспособность, экскаватор, гидроцилиндр, эксплуатация.

The article examines the impact on working capacity of hydraulic cylinders of working equipment of excavators under operating conditions. The correlation dependence between the failure rate of hydraulic cylinders and operational factors is proposed: ambient air temperature, soil category and excavator operating time.

Key words: working capacity, excavator, hydraulic cylinder, operation.

Состояние уплотнительных узлов в значительной степени зависит от работоспособности гидроцилиндров, но по нему нельзя с достаточной точностью прогнозировать техническое состояние гидроцилиндров. Для этого необходимо знать не только состояние уплотнителей, но и других основных деталей гидроцилиндров (штоков, поршней, направляющих втулок, гильз), изменяющих свои параметры в процессе эксплуатации. Определение интенсивности изменения технического состояния деталей гидроцилиндров необходимо производить с учетом влияния различных условий эксплуатации на работоспособность гидроцилиндров. Условия эксплуатации зависят не только от климатических особенностей местности, но и от времени года [1].

Для определения влияния региональных условий местности на изменение работоспособности по отказам гидроцилиндров будем рассматривать для двух регионов, расположенных в различных климатических зонах: Республика Тыва и Ленинградская область.

Республика Тыва в летний период отличается значительными климатическими особенностями по сравнению с Ленинградской областью. Высокая температура воздуха до +400С, запыленность до 3,24 г/м3, категория грунта групп,

создают благоприятные условия для повреждаемости основных деталей гидроцилиндров.

эис. 1. Изменение количества отказов гидроцилиндров экскаваторов 3-й и 4-й размерных групп от времени года. I - в Республике Тыва, II - в Ленинградской области.

Кроме того повышенная температура рабочей жидкости значительно влияет на ресурс резинотехнических изделий, вызывая преждевременное старение материала уплотнителей и повышенный износ сопряжений вследствие уменьшения вязкости рабочей жидкости. Так в летний период согласно данным, приведенным в таблице 1, около 70% отказов гидроцилиндров приходится на уплотнители.

Таблица 1

Изменение количества отказов от времени года_

№ Время года (месяцы) Республика Тыва количества отказов п Время года (квартал) Ленинградская область количество отказов

1 1-2 5 1 7

2 2-4 6 2 6

3 4-6 8 3 2

4 6-8 14 4 8

5 8-10 5 - -

6 10-12 4 - -

На рис. 1 приведены зависимости количества отказов гидроцилиндров от времени года для экскаваторов, эксплуатируемых в Республике Тыва и Ленинградской области. Повышение количества отказов в летнее время у экскаваторов, эксплуатируемых в Республике Тыва, свидетельствует о влиянии неблагоприятных климатических факторов.

Для Ленинградской области летний период наиболее благоприятен для эксплуатации экскаваторов. Трудность разработки грунтов соответствует II-III категории, а средняя температура воздуха +250С. В зимнее время трудность разработки грунтов резко повышается до V категории и выше вследствие промерзания их на глубину до 1 м.

Эмпирические функции распределения плотности вероятности подчиняются закону Вейбулла, расчет параметров которого приведен в таблицах 2 и 3.

Данные приведенные в таблицах, были получены в Управлениях механизации Ленинградской области и Республики Тыва. Из анализа этих данных следует, что средняя наработка до отказа для гидроцилиндров, эксплуатируемых в Республике Тыва, составляет 474 моточаса, а в Ленинградской области - 823 моточаса.

Таблица 2

Статистическая обработка отказов гидроцилиндров экскаваторов Ленинградской области ^_

Номер интервала Интервалы Середина интервала Частота Частность эмпирическая Плотность вероятности эмпирическая Плотность вероятности теоретическая Частность теоретическая Частота теоретическая Критерий Пирсона (шг - Ш(т)2

т,-т

№ - X mi Р> f(x) Щт Рт т,-т X2

1 0-200 100 5 0,0714 0,00037 0,00023 0,046 3,22 0,90

2 200-400 300 7 0,100 0,00051 0,00062 0,124 8,68 0,32

3 400-600 500 10 0,143 0,00074 0,00086 0,170 11,9 0,30

4 600-800 700 16 0,228 0,0011 0,00092 0,186 13,02 0,68

5 800-1000 900 9 0,128 0,00066 0,00063 0,126 8,862 0,002

6 1000-1200 1100 8 0,114 0,00059 0,00051 0,102 7,168 0,096

7 1200-1400 1300 6 0,086 0,00044 0,00036 0,072 5,04 0,18

8 1400-1600 1500 6 0,086 0,00044 0,00030 0,062 4,34 0,63

9 1600-1800 1700 3 0,043 0,00022 0,00015 0,03 2,1 0,38

N = 70; ДХ = 200; К = 7; х = 823; S2 = 182368,5; = 427; Ух=0,519; в = 2,0; а = 929; х2 = £{=1 (Ш Ш'т)2 = 3,488;

Ш1т

Y= 0,498 < 0,546 при Р = 0,2

Таблица 3

Статистическая обработка отказов гидроцилиндров экскаваторов Республики Тыва _

Номер интервала Интервалы Середина интервала Частота Частность эмпирическая Плотность вероятности эмпирическая Плотность вероятности теоретическая Частность теоретическая Частота теоретическая Критерий Пирсона (т^ - Ш(т)2

т,-т

№ - X m. Р> f(x) №т Рт т,-т X2

1 0-180 90 13 0,144 0,0008 0,00097 0,1746 15,71 0,46

2 180-360 270 27 0,300 0,00167 0,001425 0,2565 23,085 0,66

3 360-540 450 18 0,200 0,00111 0,00125 0,225 20,25 0,25

4 540-720 630 14 0,156 0,00087 0,00088 0,158 14,256 0,0046

5 720-900 810 8 0,089 0,00049 0,00053 0,0954 8,586 0,039

6 900-1080 990 5 0,056 0,00031 0,00028 0,0504 4,536 0,047

7 1080-1260 1170 5 0,056 0,00031 0,00025 0,045 4,05 0,22

N = 90; АХ = 180; К = 5; хср = 474; S2 = 90428,76; Sx = 300,7; V = 0,643; в = 1,6; а = 528,4; х2 = l{=1(m' т'т)2 =

1,688; y = 0,337 < 0,469 при Р = 0,2

Средняя наработка до отказа гидроцилиндров для Республики Тыва значительно меньше, чем для Ленинградской области. Это свидетельствует о том, что условия эксплуатации в Республике Тыва способствует более высокой повреждаемости деталей гидроцилиндров. Интенсивность изменения отказов можно найти, установив корреляционную связь между частотой отказов и температурой окружающего воздуха, категорией трудности разработки грунта, наработкой экскаваторов [1,2].

В статье приведены уравнения регрессии, полученные при обработке статистических данных, приведенные в таблице 4.

п1 = 21,93 -0,02Г + 0,63£- 0,21^

п2 = 3,96- 0,01Г +0,57£ + 1,93^

п3 = -26,88 + 0,0013Г + 1,15С + 3,96^

где п1; п2; п3 - функции отклика интенсивности отказов соответственно для гидроцилиндров стрелы, рукояти и ковша; Т - наработка экскаватора маш. час; I -температура воздуха 0С; К - категория трудности разработки грунта в относительных единицах.

Таблица 4

Изменение количества отказов гидроцилиндров рабочего оборудования экскаваторов

от эксплуатационных факторов

№ Наработка Тмаш. час. Место установки гидроцилиндра Температура окружающей среды ^С Категория трудности разработки грунта К

Стрела % Рукоять п2 Ковш "3

1 0-150 28 17 7 27,5 4,6

2 150-300 42 32 36 28,6 4,1

3 300-450 27 26 22 22 4,7

4 450-600 15 14 21 18,3 4,9

5 600-750 10 6 5 13,6 4,3

6 750-900 4 4 6 20 3,9

7 900-1050 1 4 3 8,3 4,2

8 1050-1200 2 1 1 9,1 4,6

Наработка принята в машиночасах при коэффициенте использования по времени Кв = 0,6 экскаваторов для треста строительной механизации г. Кызыла. Интенсивность отказов на один гидроцилиндр для средней наработки до отказа при максимальных значениях факторов.

пс п{ п,

= ^= 1,06

= — = 1,21

^гр

= -^=1,11

гс

гк

где пгс; пгр; пгк - наибольшая величина отказов в интервале.

Наименее надежным является гидроцилиндр рукояти. Из конструктивных особенностей и нагрузочного режима, гидроцилиндр рукояти работает в наиболее тяжелых условиях. При разработке тяжелых грунтов V-VI категории во время копания происходит стопорение ковша, длительность его в среднем составляет 1,1...1,5 с. Подобное явление наблюдается и при разработке мерзлых грунтов. Это означает, что давление рабочей жидкости в поршневой полости гидроцилиндра рукояти равно давлению срабатывания предохранительного клапана. При разработке талых грунтов III категории происходят значительные забросы давления. Такие явления оказывают значительное влияние на нагрузочную способность гидроцилиндров [3].

Для более полного и глубокого анализа причин отказов гидроцилиндров необходимо интенсивность изменения параметров деталей, лимитирующих надежность гидроцилиндров.

Библиографический список

1. Баловнев В.И. Выбор и определение параметров одноковшовых экскаваторов: учеб.пособие / МАДИ (ГТУ). - М., 2006. - 72 с.

2. Волков С.А., Евтюков С.А. Строительные машины: Учебник для строит.вузов / Изд. Переработано и дополнено. - СПб.: ООО «Изд-во ДНК», 2012. - 597 с.

3. Зорин В.А., Гладков В.Ю., Кравченко И.Н., и др. Эксплуатация подъемно-транспортных, строительных и дорожных машин: учеб.для студентов вузов. Ч. I / под ред. В.А. Зорина. - М.: УМЦ Триада, 2006. - 472 с.

Bibliograficheskiy spisok

1. Balovnev V.I. Vybor i opredelenie parametrov odnokovshovykh ekskavatorov: ucheb.posobie / MADI (GTU). - M., 2006. - 72 s.

2. Volkov S.A., Evtyukov S.A. Stroitelnye mashiny: Uchebnik dlya stroit.vuzov / izd. pererabotano i dopolneno. - SPb.: OOO "Izd-vo DNK", 2012. - 597 s.

3. Zorin V.A., Gladkov V.Yu., Kravchenko I.N., i dr. Ekspluatatsiya podemno-transportnykh, stroitelnykh i dorozhnykh mashin: ucheb.dlya studentov vuzov. Ch. i / pod red. V.A. Zorina. - M.: UMTs Triada, 2006. - 472 s.

Сандан Нелли Тимуровна - аспирант кафедры «Наземных транспортно-технологических машин», Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета, г. Санкт-Петербург. sandan.nelli@yandex.ru

Sandan Nelly - post-graduate student of the department of "Ground transport-technological machines", St. Petersburg State Architectural and Construction University, St. Petersburg. sandan.nelli@yandex.ru