Новая конструкция роторных гидравлических машин для технических транспортных средств

УДК 621.22

ЧУБЫКАЛО МБ., канд. техн. наук

Новая конструкция роторных гидравлических машин для технических транспортных средств

Постановка проблемы и анализ последних исследований в направлении её решения.

Одной из основных требований к современным транспортным средствам (ТС) есть увеличение их мощности, скорости, надёжности при снижении материалоёмкости конструкции,

ограничение уровней вибрации и шумности, снижение себестоимости и эксплуатационных расходов. Стремление к наиболее полному удовлетворению этих требований означает необходимость усовершенствования агрегатов, которые входят к состав ТС. к таким агрегатам можно отнести гидравлические машины, Гидравлические машины ,кроме того, широко применяются в других отраслях народного хозяйства (строительные и подъёмно-транспортные машины авиация, автомобили и т. д.). Это определяет актуальность робот, которые направлены на усовершенствование конструкции гидравлических машин.

На тепловозах ТЕП60[2], ТЕП70[3], ТГ16 и др. для охлаждения радиаторов охлаждения дизеля применяется гидростатический привод. Для этого применяются одинаковые гидравлические машины аксиально-поршневого типа МН-250/100, в работе которых используется энергия

статического давления жидкости. Тепловозы ТЕП70 и ТГ16 имеют по шесть, а ТЭП60 имеют по четыре гидромашины. Мощность от коленчатого вала дизеля через редуктор передаётся половине из машин, работающих в качестве гидронасосов, другая половина

от них работает в качестве гидромоторов привода вентиляторных колёс.

Рабочая жидкость засасывается гидронасосами из бака и нагнетается под давлением 40 - 100 кгс/кв см. в гидромоторы.

Гидравлические машины МН-250/100 имеют такие недостатки, это большая масса 79 кг, значительные габаритные размеры 470х230мм и ощутимую цену 55000 руб. Кроме того, что эти машины имеют очень сложное устройство, собраны из большого количества технологически сложных деталей, поэтому слишком сложны в ремонте и обслуживании, требуют специального и точного оборудования, высококвалифицированных специалистов по ремонту гидравлического

оборудования, и, как следствие, силами локомотивных депо их качественный ремонт выполнить очень сложно и почти невозможно.

Как альтернатива гидравлической машине аксиально-поршневого типа, предлагается гидравлическая бироторно шиберная машина (ГБШМ). Машины такого типа разработаны в Украинской государственной академии

железнодорожного транспорта, а её устройство запатентовано [7]. Показатели ГБШМ значительно превышают показатели аксиально - поршневых машин. Так масса составляет 30 кг, габаритные размеры всего 218х250 мм. Кроме того устройство ГМБШ очень простое, нет необходимости в специальном оборудовании, специальных материалах и комплектующих, количество деталей почти в три раза меньше, чем у аксиально - поршневых машин, а, значит,

цена может быть меньшей в несколько раз. Машина простая в ремонте. ГБШМ так же как и аксиально-поршневая машина может работать в качестве как гидронасоса так и гидромотора.

Б-Б

г*

На рис. 1.2 схематически изображен общий вид ГБШМ, где на рис. 1 изображена фронтальная проекция в разрезе по Б-Б, а на рис. 2 показан разрез по А-А.

Рис. 1

Рис. 2

ГБШМ содержит цилиндрический блок 1 и заодно с ним выполненную эксцентриковую ось 2, на эксцентриковые шейки, которой на опорах вращения 3 установлены корпус 4, а в его внутреннем объеме расположен ротор 5. В корпусе 4 выполнены радиальные пазы 6, в которых, с возможностью радиального

перемещения, установленных шиберы 7. В зоне контакта с ротором 5 на его цилиндрической поверхности выполнены плоские грани 8 и параллельно им

тангенциально

прямоугольные

возможностью

расположенные пазы 9, в которых с тангенциального

скольжения в них установлены ползуны 10, которые выполнены заодно с шиберами 7. Между корпусом 4 и ротором 5 образованы рабочие объемы 11, которые один от другого герметично отделены шиберами 7. Внутри эксцентриковой оси 2 выполнены

впускной коллектор 12 и выпускной коллектор 13, с возможностью сообщения с каналами 14 в роторе 5.

Опоры вращения 3 ротора 5 выполнены в

виде золотников - распределителей, и через каналы 14 распределяют засасывание жидкости из впускного коллектора 12 в рабочие объёмы 11 и нагнетание жидкости в выпускной коллектор 13. Для подачи или снятия крутящего момента имеется вал 15, жестко сочленённый с корпусом 4.

ГБШМ, когда она выполняет функцию гидравлического насоса, работает следующим образом. При вращении корпуса 4 и

синхронизированного с ним ротора 5 происходит изменение ёмкости герметичных рабочих объемов 11. Синхронизацию вращения обеспечивают шиберы 7 со своими ползунами 10, и

радиальные пазы 6 корпуса 4 и тангенциальные пазы 9 в роторе 5. Жидкость через впускной коллектор 12 и каналы 14 в роторе 5 засасывается в рабочие объёмы 11 и нагнетается в выпускной коллектор 13. Каналы 14, проходя напротив впускных 12 и выпускных коллекторов 13 на опоре вращения 3, распределяют впуск или нагнетание жидкости, то есть выполняют функцию золотников-распределителей. Аналогично работает роторная машина, когда она выполняет функцию двигателя, но тогда жидкость под давлением нагнетается во впускной коллектор 12 и выпускается в выпускной коллектор 13.

Как можно видеть из рисунка устройство ГБШМ простое. Конструкция состоит из деталей, которые имеют плоские или круглые поверхности. Поверхности, которые обеспечивают герметичность представляют собой плоскости, а их подгонка одна к другой достаточно простая технологическая операция.

Выводы и перспективы использования

Теоретические исследования

механической системы новой

гидравлической машины определили ожидаемые преимущества предлагаемой конструкции перед аксиально-

поршневыми гидравлическими машинами по массо-габаритным, технологическим, стоимостным показателям.

Работоспособность конструкции была проверена путём изготовления и исследования соответствующей (с учётом требований теории подобности) физической модели гидравлической бироторно шиберной машины.

Полученные результаты свидетельствуют о целесообразности изготовления и проведении эксплуатационных испытаний опытных образцов гидравлических бироторно шиберных машин, с характеристиками, близкими к

гидромашинам типа МН-250/100.

Список литературы

1. Галкин В.Г., Парамзин В.П., Четвергов В.А. Надежность тягового подвижного состава. - М.: Транспорт, 1981. - 184 с.

2. Тепловоз ТЭП60 руководство по эксплуатации и обслуживанию. М.: Транспорт, 1975. - 384 с.

3. Быков В.Г., Морошкин Б.Н., Серделевич Г.Е., Хлебников В.Х., Ширяев В.М. Пассажирский тепловоз ТЭП70. -М.: Транспорт, 1976. - 232 с.

4. Тепловозы. Конструкция, теория и расчет/ Под ред.Н.И.Панова. - М.: Машиностроение, 1976. - 544 с.

5. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. М.: Энергоатомиздат, 1984. - 416с.

6. Теория механизмов и машин /Под ред. К. В. Фролова. - М.: Высшая школа, 1987. - 496 с.

7. Пат. 43282 А Украины, МПК 7 Б02В53/00, Б01С 1/00, Б04С2/00, Б04С18/00. Роторная машина Чубыкало М.Б. (варианты) / Чубыкало М.Б. (Украина). - №2001064078; Заявл.14.06.2001; Опубл. 15.11.2001, Бюл. №10. - 10 с.

Аннотации:

Предложена и показана конструкция и описан принцип работы механической системы новой гидравлической машины бироторно шиберного типа. Проанализированы недостатки конструкции гидравлических машин аксиально поршневого типа, используемых на современном подвижном составе железных дорог. Полученные результаты свидетельствуют о целесообразности изготовления и проведении эксплуатационных испытаний опытных образцов гидравлических бироторно шиберных машин с близкими к гидравлическим машинам аксиально поршневого типа характеристиками.

Ключевые слова: бироторно-шиберная гидравлическая машина, эксплуатационные испытания, аксиально-поршневая гидравлическая машина.

Запропонована i показана конструкщя i описаний принцип роботи мехашчно! системи ново! riдравлiчноl машини бiроторно-шиберного

типу. Проаналiзовано недолiки конструкци гiдравлiчних машин аксiально поршневого типу, використовуваних на сучасному рухомому складi залiзниць. Отриманi результати свiдчать про доцiльнiсть виготовлення та проведенш експлуатацiйних випробувань дослiдних зразк1в гiдравлiчних бiроторно-шиберних машин з близькими до гiдравлiчних машин аксiально-поршневого типу характеристиками.

Ключовi слова: бiроторно-шиберна гiдравлiчна машина, експлуатацiйнi випробування, аксiально-поршнева гiдравлiчна машина.

Proposed and shows a structure and describe the principle of the mechanical system of the new hydraulic machine birotorno sliding gate type. Analyzed the shortcomings of the design of hydraulic axial piston type machines used in modern rolling stock. The results indicate the feasibility of manufacturing and operational testing of prototypes birotorno hydraulic vane machines with close to a hydraulic axial piston type machines characteristics.

Keywords: birotorno-gate hydraulic machine, performance testing, axial piston machine

УДК 629.4.01

ЗШЬКЮСЬКИЙ А.М., асистент

Дослвдження перспектив забезпечення рухомим складом пасажирських перевезень на малозадiяних л^ях залiзниць Украши

Вступ

В даний час, на мереж1 зал1зниць Укра!ни, залишилися напрямки, на яких сильно скоротилися об'еми пасажирських та вантажних перевезень 1 за добу проходить до 10 пар по!'зд1в. Таю дшянки е як електрифшоваш, так 1 не електрифшоваш. При докладному анал1з1 рентабельност перевезень на таких напрямках та 11 стввщношення до вартост утримання зал1знично! шфраструктури, а особливо на електрифшованих дшянках, де до утримання коли та експлуатуемого рухомого складу додаеться 1 утримання контактно! мережь На таких дшянках передбачаеться, як скорочення кшькосп тягового рухомого складу, частоту його курсування або, як крайнш випадок, демонтаж контактно! мереж1 та запровадження тепловозно! тяги чи перетворення дшянки з багатоколшно! (найчаслше - двохколшно!) на одно-колшну або ж повне закриття напрямку обслуговування [1, 2, 3].

З точки зору обслуговування малозавантажених пасажирських

напрямках використовуються, як електропо!зди (ЕР2, ЕР2т, ЕР2р) з зменшеною кшькютю вагошв, так 1 дизель-по!зди (Д1, ДР1А), або пасажирсью по!зди 1з тепловозною тягою з використанням маневрових тепловоз1в ЧМЕ3 або одн1ею секц1ею вантажного тепловозу серш 2ТЕ116, 2ТЕ10, М62 (2М62). Використання даних тепловоз1в е не ефективним з точки зору використання тяги та витрат дизельного палива. Одним з шлях1в вир1шення дано! проблеми е забезпечення пасажирських перевезень на малозавантажених дшянках використання пасажирського рухомого складу з автономним живленням - рейкових автобуав р1зно! складеност1 [4, 5].

Постановка проблеми

У зв'язку i3 запровадженням «Про-грами енергозбереження на залiзничному TpaHcnopTi Укра!ни» [6], а також з ураху-ванням «Державна цшьова програма ре-формування залiзничного транспорту» [7] та штенсивносп старiння парку рухомого складу (локомотивiв та пасажирських вагошв) необхiдним е дослiдження