ГИДРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидроприводу машин, работающих в полевых условиях, в частности к гидродвигателям.
Более 60% территории России находится в районе Севера, также большое количество работ выполняемых машинами осуществляется в зимнее время. Это приводит к снижению работоспособности машин, а в особенности работы их гидропривода.
Анализ литературных источников и статистических данных, показывает, что при эксплуатации машин в условиях низких температур около 70% всех отказов и поломок приходится на узлы и детали гидросистемы. Это объясняется не обеспечением оптимального теплового режима гидрооборудования машин и, как следствие, возрастает вязкость масла при низкой температуре, изменяются физико-механические свойства материалов и величины посадок в сопрягаемых деталях, а также происходит ухудшение эксплуатационных свойств резинотехнических изделий, которые теряют эластичность и становятся хрупкими.
Для насосов около 50% неисправностей определяется падением их мощности ниже допустимой, до 25% неисправностей за счет не герметичности уплотнений, в большей части из-за температурных режимов. Неисправность гидроцилиндров из-за не герметичности уплотнений достигает 70%, заедание штока около 5%, трещины по образующей цилиндров, поломка штока от 5 до 10%. Неисправность гидроцилиндров вызывает снижение передаваемой мощности ниже допустимой до 50%, износ деталей и не герметичность уплотнений 24-28%.
Для обеспечения оптимального теплового режима гидропривода машин, эксплуатируемых при низких отрицательных температурах, машины оснащаются подогревателями.
Разогрев рабочей жидкости осуществляется как от внешних источников тепла, так и прямым дросселированием [Каверзин С.В. Работоспособность гидравлического привода самоходных машин при низких температурах. Красноярск: Издательство Красноярского университета, 1986]. Дросселирование заключается в перекачивании рабочей жидкости из гидробака по напорному трубопроводу через насос, дроссель или другое гидравлическое сопротивление обратно в гидробак. При этом способе разогрева тепло от трения подвижных частей вышеуказанных элементов гидропривода передается рабочей жидкости - маслу. Однако при таком способе разогрева рабочей жидкости происходит повышенный износ подвижных частей насоса, дросселя, а также трубопроводов. Кроме того, разогретая рабочая жидкость из гидробака при направлении ее к элементам гидропривода, не участвующих в дросселировании, быстро остывает, что снижает эффективность разогрева.
Практически все системы тепловой подготовки гидропривода, ранее предложенные, осуществляют подогрев масла, которое находится в гидробаке. При этом гидродвигатели остаются не прогретыми и масло, которое находится в нем загущено, что значительно затрудняет срыв с места подвижных элементов в местах уплотнения, необходимо уменьшить степень нагрузки в момент первого пуска гидродвигателя. Это позволит снизить интенсивность износа и продлить срок службы элементов гидропривода.
Известна система предпусковой тепловой подготовки ДВС и гидропривода машин [Патент РФ МПК 7 №2258153 F02N 17/06, опубл. 2005], состоящая из контура тепловой подготовки двигателя и контура тепловой подготовки гидропривода. Контур тепловой подготовки гидропривода включает в себя гидробак с теплообменником для разогрева масла, тепловой аккумулятор, насос гидрораспределитель, гидроцилиндр, причем штоковая и бесштоковая полости гидроцилиндра соединены дополнительной гидролинией с вентилем. Указанная особенность позволяет повысить скорость тепловой подготовки, как двигателя машины, так и гидропривода после длительной стоянки в условиях низких температур окружающего воздуха. Технический результат реализуется путем прямого перетекания разогретой в гидробаке рабочей жидкости (от теплообменника и теплового аккумулятора) по дополнительной гидролинии, соединяющей штоковую и бесштоковую полости гидроцилиндра. Открытый вентиль дополнительной гидролинии позволяет разогретому маслу свободно перетекать по полостям гидроцилиндра, что сокращает время на разогрев элементов гидропривода.
Недостатком указанной конструкции является наличие дополнительной, вынесенной на поверхность гидроцилиндра гидролинии с вентилем. Указанная линия является как дополнительным гидравлическим сопротивлением, так и потребителем (рассеивателем) тепла разогретого масла.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является совершенствовании принципа тепловой подготовки гидродвигателя., путем совершенствования конструкции гидродвигателя.
Технический результат заключается в сокращении затрат ресурсов на тепловую подготовку гидропривода машин, работающих в полевых условиях при низких отрицательных температурах, за счет использования нагревательного элемента, что позволяет осуществить локальный прогрев элементов гидропривода.
Указанный технический результат достигается тем, что гидродвигатель содержит корпус, на который намотан нагревательный элемент, подключенный к источнику электрического тока.
Благодаря контакту нагревательного элемента с корпусом гидродвигателя происходит передача тепла. Это позволяет осуществить тепловую подготовку гидродвигателя, что особенно важно в момент начала работы гидродвигателя, т.к. значительно снижает степень нагрузки подвижных элементов гидродвигателя в местах уплотнения и, следовательно, интенсивность износа, что продлевает срок службы элементов гидропривода.
В качестве гидродвигателя используется гидроцилиндр или гидромотор, или гидронасос.
Изобретение поясняется схемой, где на фиг. представлен разрез гидродвигателя на примере гидроцилиндра.
Предлагаемый гидроцилиндр содержит корпус 1, нагревательный элемент 2, при необходимости теплоизоляцию, например в виде кожуха 3.
Нагревательный элемент 2 представляет, например, стальную ленту, намотанную на корпус 1 гидроцилиндра.
Нагрев гидроцилиндра осуществляется следующим образом.
После запуска ДВС, например, землеройной машины, генератор отключают от основной электроцепи и подключают к нагревательному элементу 2. При подключении нагревательного элемента 2 к источнику электрического тока (не показан) происходит нагрев элемента 2. За счет контакта нагревательного элемента 2 с корпусом 1 гидроцилиндра происходит передача тепла от нагревательного элемента 2 к корпусу 1 гидроцилиндра. После того как гидроцилиндр прогреется, генератор обратно подключают к основной электроцепи. После чего гидроцилиндр землеройной машины готов к эксплуатации.
Эффективность определяется параметрами электронагревательного элемента, например: длиной, толщиной проводника, материалом, формой навивки.
Применение указанного способа тепловой подготовки гидродвигателя позволяет ускорить процесс тепловой подготовки гидропривода машины за счет локального прогрева гидродвигателя.