satНАУКА и ТЕХНИКАScience & Technique2227-10312414-0392Belarusian National Technical University10.21122/2227-1031-2016-15-1-69-77sat-903Research ArticleМАШИНОСТРОЕНИЕMECHANICAL ENGINEERINGГИДРАВЛИЧЕСКИЕ АГРЕГАТЫ СИСТЕМ ПРИВОДОВ ХОДОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ ДОРОЖНО-СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИНHYDRAULIC UNITS FOR DRIVING SYSTEMS OF RUNNING EQUIPMENT IN ROAD CONSTRUCTION MACHINERYКотлобайА. Я.KotlobaiA. Ja.

Кандидат технических наук, доцент 

Адрес для переписки: Котлобай Анатолий Яковлевич Белорусский национальный технический университет просп. Независимости, 150, 220013, г. Минск, Республика Беларусь Тел.: +375 17 263-50-77 ftkcdm@bntu.by

Associate Professor, PhD in Engineering

Address for correspondence: Kotlobai Аnatoliy Ja. Belаrusian National Technical University 150 Nezavisimosty Ave., 220013, Minsk, Republic of Belarus Tel.: +375 17 263-50-77 ftkcdm@bntu.by

ftkcdm@bntu.byКотлобайА. А.KotlobaiA. A.

Инженер

Engineer

ftkcdm@bntu.byТамелоВ. Ф.TameloV. F.ftkcdm@bntu.byБелорусский национальный технический университетБеларусьBelarusian National Technical UniversityBelarus2016120220161516977Copyright © Котлобай А.Я., Котлобай А.А., Тамело В.Ф., 20162016Котлобай А.Я., Котлобай А.А., Тамело В.Ф.Kotlobai A.J., Kotlobai A.A., Tamelo V.F.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://sat.bntu.by/jour/article/view/903

Эффективность работы многофункциональных дорожно-строительных машин зависит от числа рабочих органов, одновременно выполняющих технологические операции. Системы отбора мощности силовой установки на привод ходового оборудования и активных рабочих органов дорожно-строительных машин развиваются по пути использования объемных гидравлических приводов. При проектировании гидроприводов дорожно-строительных машин актуальна проблема деления потока мощности силовой установки на привод ходового оборудования и активных рабочих органов. Ведущие компании не уделяют внимания развитию конструкций делителей потока, предпочитая выпуск более дорогих многопоточных насосов. Одним из направлений повышения эффективности многофункциональных дорожно-строительных машин является реализация гидравлической системы привода ходового оборудования на базе моноагрегатной насосной установки в составе насоса и объемного делителя потока рабочей жидкости. На основе положений дискретной гидравлики авторами разработаны принцип объемного деления и суммирования потоков рабочей жидкости, техническая реализация и методика расчета основных параметров дискретных гидрораспределителей. Приведены результаты математического моделирования гидросистем, оснащенных дискретным гидрораспределителем. Проведенный анализ работы двухмоторного гидропривода показал: дискретный гидрораспределитель обеспечивает независимость нагрузочного режима работы контура данного потребителя от нагрузочного режима контура второго потребителя в широком диапазоне изменения нагрузок; рациональным значением параметра дискретизации потока рабочей жидкости является интервал значений k = 4–6; максимальное значение параметров эффективности достигается при угловой скорости ротора, совпадающей с угловой скоростью вала насоса; дискретный гидрораспределитель обеспечивает возможность изменения параметров подачи рабочей жидкости по напорным магистралям потребителей в широком диапазоне за счет изменения геометрических параметров конструкции; дискретный гидрораспределитель должен устанавливаться возле насоса либо интегрироваться в его конструкцию. Разработанная математическая модель и методика определения параметров дискретного гидрораспределителя позволят оптимизировать его параметры. Применение моноагрегатной насосной установки в составе насоса и дискретного гидрораспределителя привода ходового оборудования многофункциональных дорожно-строительных машин позволит уменьшить количество насосов гидропривода, отказаться от крупногабаритного и материалоемкого раздаточного редуктора привода насосов.

Operational efficiency of multi-functional road construction machines depends on number of working bodies which are simultaneously performing technological operations. Systems for propulsion pto to the running equipment drive and active working bodies of road construction machines are developing in the way of using three-axis hydraulic drives. When designing a hydraulic system for road construction machinery dividing of power flow from propulsion to the running equipment drive and active working bodies is considered as rather essential problem. Leading companies do not pay attention to the development of flow divider designs, preferring to produce more expensive multi-flow pumps. One of the ways to increase efficiency of multi-functional road construction machinery is an implementation of running equipment hydraulic driving system based on a mono-aggregate pump unit which consists of a pump and a volumetric divider of power fluid flow. A principle of volumetric division and summing-up of power fluid flows, technical realization and methodology for calculation of key parameters of discrete flow distributors has been developed on the basis of discrete hydraulics regulations. The paper presents results of mathematical modeling of hydraulic systems equipped with the discrete flow distributor. Analysis of a dual-motor hydraulic drive operation has shown the following results: a discrete flow distributor ensures independent load mode of the current consumer circuit operation from the load mode of the second consumer circuit within a wide range of loads; rational value of working fluid flow discretization parameter is the following value interval k = 4–6, maximum value of parameter efficiency is reached when an angular velocity of a distributor rotor coincides with the angular velocity of a pump shaft; discrete flow distributor provides a possibility to change parameters of hydraulic flow feeding in consumers’ pressure lines within a wide range due to changes in geometrical parameters of the design; discrete flow distributor should be installed either close to the pump or be integrated into its design. The developed mathematical model and methodology for determination of parameters for the discrete flow distributor allow to optimize its design. Application of the mono-aggregate pump unit which consists of a pump and a discrete flow distributor of running equipment drive in multi-functional road construction machinery permits to decrease a number of hydraulic drive pumps, to withdraw from large-sized and material-intensive pump drive gear box.

multi-functional road construction machineryhydraulic volumetric power transmissionfour-wheel drive machineworking fluid flowdiscrete hydraulic flow distributormathematical modelingdual-motor hydraulic driveReferencesПетров, В. А. Гидрообъемные трансмиссии самоходных машин / В. А. Петров. М.: Машиностроение, 1988. 248 с.Petrov V. A. (1988) Hydrostatic Transmission of SelfPropelled Vehicles. Moscow, Mashinostroenie. 248 p. (in Russian).Гидропневмоавтоматика и гидропривод мобильных машин. Объемные гидрои пневмомашины и передачи / А. Ф. Андреев [и др.]; под ред. В. В. Гуськова. Минск: Вышэйш. шк., 1987. 310 с.Andreev A. F., Bartashevich L. V., Bogdan N. V., Korolkevich A. V., Mamonov M. I., Romanchik E. A., Sabadakh B. V., Guskov V. V. (1987) Hydraulic and Pneumatic Control Systems and Hydraulic Drive of Mobile Machines. Three-Axis Hydroand Pneumatic Machines and Gearings. Minsk, Vysheyshaya Shkola. 310 p. (in Russian).Строительные машины: в 2 т. / А. В. Раннев [и др.]; под общ. ред. Э. Н. Кузина. 5-е изд., перераб. М.: Машиностроение, 1991. Т. 1: Машины для строительства промышленных, гражданских сооружений и дорог. 496 с.Rannev A. V., Korelin V. F., Zhavoronkov A. V., Shloido G. A., Makushkin D. O., Timofeev V .A., Telushkin A. V., Erofeev L. V., Viazovikin V. N., Zaitsev L. V., Nevzorov L. A., Kuzin E. N. (1991) Construction Machinery. Reference Book. Vol. 1. Machinery for Construction of Industrial, Civil Structures and Roads. 5th ed. Moscow, Mashinostroenie. 496 p. (in Russian).Раннев, А. В. Устройство и эксплуатация дорожностроительных машин / А. В. Раннев, М. Д. Полосин. 2-е изд., стер. М.: Изд. центр «Академия», 2003. 488 с.Rannev A. V., Polosin M. D. (2003) Arrangement and Operation of Road-Construction Machinery. 2nd ed. Moscow, Publishing Centre “Akademia”. 488 p. (in Russian).Леонович, И. И. Насосные установки многомоторных приводов технологических машин / И. И. Леонович, А. Я. Котлобай., А. А. Котлобай // Вестник Белорусского национального технического университета. 2005. № 6. С. 36–39.Leonovich I. I., Kotlobai A. Ja., Kotlobai A. A. (2005) Pump Units for Multi-Motor Drives of Technological Machinery. Vestnik BNTU [Bulletin of the Belarusian National Technical University], (6), 36–39. (in Russian).Гидрообъемная трансмиссия тяговой машины: пат. 64724 Рос. Федерации: МПК F16Н 61/44, F15B 11/22 / В. А. Коробкин, А. Я. Котлобай, А. Н. Ивановский, Ю. А. Андрияненко, Б. А. Луцков, А. А. Котлобай; дата публ.: 10.07.2007.Korobkin V. A., Kotlobai A. Ja., Ivanovsky A. N., Andriyanenko Yu. A., Lutskov B. A., Kotlobai A. A. (2007) Hydrostatic Transmission of Traction Machine. Patent Russian Federation, No 64724. (in Russian).Гидрообъемная трансмиссия технологической машины: пат. 70326 Рос. Федерации: МПК F15B 11/22 / В. А. Коробкин, А. Я. Котлобай, А. Н. Ивановский, Ю. А. Андрияненко, Б. А. Луцков, А. А. Котлобай; дата публ.: 20.01.2008.Korobkin V. A., Kotlobai A. Ja., Ivanovsky A. N., Andriyanenko Yu. A., Lutskov B. A., Kotlobai A. A. (2008) Hydrostatic Transmission of Technological Machine. Patent Russian Federation No 70326 (in Russian).Гидрообъемная трансмиссия технологической машины: пат. 81543 Рос. Федерации: МПК F16Н 61/44 / В. А. Коробкин, А. Я. Котлобай, А. Н. Ивановский, Ю. А. Андрияненко, Б. А. Луцков, А. А. Котлобай; дата публ.: 20.03.2009.Korobkin V. A., Kotlobai A. Ja., Ivanovsky A. N., Andriyanenko Yu. A., Lutskov B. A., Kotlobai A. A. (2009) Hydrostatic Transmission of Technological Machine. Patent Russian Federation No 81543.Гидрообъемная трансмиссия тяговой машины: пат. 7510 Респ. Беларусь; МПК F 16Н 61/44, F15B 11/22 (2006.01) / А. Я. Котлобай, А. А. Котлобай, А. Ю. Мазур; дата публ.: 30.08.2011.Kotlobai A. Ja., Kotlobai A. A., Mazur A. Yu. (2011) Hydrostatic Transmission of Traction Machine. Patent Republic of Belarus No 7510 (in Russian).Навроцкий, К. Л. Теория и проектирование гидрои пневмоприводов / К. Л. Навроцкий. М.: Машиностроение, 1991. 384 с.Navrotsky K. L. (1991) Theory and Designing of Hydroand Pneumatic Drives. Moscow, Mashinostroenie. 384 p. (in Russian).Коробкин, В. А. Агрегаты дискретного действия гидроприводов строительных и дорожных машин / В. А. Коробкин, А. Я. Котлобай, А. А. Котлобай // Строительные и дорожные машины. 2010. № 5. С. 43–46.Korobkin V. A., Kotlobai A. Ja., Kotlobai A. A. (2010) Sampling Action Plants of Hydraulic Drives for Construction and Road Machinery. Stroitelnye i Dorozhnye Mashiny [Construction and Road Machinery], (5), 43–46 (in Russian).Моделирование дискретного гидрораспределителя гидропривода строительных и дорожных машин / А. В. Бусел [и др.] // Новости науки и технологий. 2014. № 2. С. 22–30.Busel A. V., Kotlobai A. Ja., Kotlobai A. A., Tamelo, V. F. (2014) Simulation of Digital Hydraulic Distributor of Hydraulic Drive for Construction and Road Machinery. Novosty Nauki i Tekhnologiy [News of Science and Technology], (2), 22–30 (in Russian).Модульная дозирующая система: пат. 63880 Рос. Федерации; МПК F15B 11/22 / В. А. Коробкин, А. Я. Котлобай, А. Н. Ивановский, Ю. А. Андрияненко, Б. А. Луцков, А. А. Котлобай; дата публ.: 10.06.2007.Korobkin V. A., Kotlobai A. Ja., Ivanovsky A. N., Andriyanenko Yu. A., Lutskov B. A., Kotlobai A. A. (2007) Module Metering System. Patent Russian Federation No 63880 (in Russian).Богданович, Л. Б. Гидравлические приводы / Л. Б. Богданович. Киев: Вища шк., Головное изд-во, 1980. 232 с.Bogdanovich L. B. (1980) Hydraulic Drives. Kiev, Vyssha Shkola. 232 p. (in Russian).О перспективных направлениях создания гидравлических агрегатов приводов строительных и дорожных машин / В. А. Коробкин [и др.] // Наука и техника. 2012. № 6. С. 71–76.Korobkin V. A., Kotlobai A. Ja., Kotlobai A. A., Tamelo V. F. (2012) On Prospective Directions for Creation of Hydraulic Drive Units for Construction and Road Machinery. Nauka i Tekhnika [Science and Technique], (6), 71–76 (in Russian).Метлюк, Н. Ф. Динамика пневматических и гидравлических приводов автомобилей / Н. Ф. Метлюк, В. П. Автушко. М.: Машиностроение, 1980. 231 с.Metliouk N. F., Avtushko V. P. (1980) Dynamics of Pneumatic and Hydraulic Automotive Drives. ?oscow, Mashinostroenie. 231 p. (in Russian).Попов, Д. Н. Механика гидрои пневмоприводов / Д. Н. Попов. М.: Изд-во МГТУ имени Н. Э. Баумана, 2001. 320 с.Popov D. N. (2001) Mechanics of Hydroand Pneumatic Drives. Moscow: Publishing House of Moscow State Technical University Named after N. E. Bauman. 320 p. (in Russian).Башта, Т. М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика / Т. М. Башта. М.: Машиностроение, 1972. 320 с.Bashta T. M. (1972) Hydraulic Drive and Hydraulic and Pneumatic Control Systems. ?oscow, Mashinostroenie. 320 p. (in Russian)Насос шестеренный: пат. 2772 Респ. Беларусь; F15B 11/22, Е04С 2/04 / В. А. Коробкин, А. Я. Котлобай, А. А. Котлобай; дата публ. 30.06.06.Korobkin V. A., Kotlobai A. Ja., Kotlobai A. A. (2006) Gear Pump. Patent Republic of Belarus No 2772 (in Russian).Гидронавесная система технологической машины: пат. 72029 Рос. Федерации; МПК F16Н 61/44 / В. А. Коробкин, А. Я. Котлобай, Ю. А. Андрияненко, Б. А. Луцков, А. А. Котлобай; дата публ. 27.03.08.Korobkin V. A., Kotlobai A. Ja., Ivanovsky A. N., Andriyanenko Yu. A., Lutskov B. A., Kotlobai A. A. (2008) Hydraulic Mounted System of Technological Machine. Patent Russian Federation No 72029 (in Russian).Насос шестеренный: пат. 66449 Рос. Федерации; МПК F15B 11/22 / В. А. Коробкин, А. Я. Котлобай, А. Н. Ивановский, Ю. А. Андрияненко, Б. А. Луцков, А. А. Котлобай; дата публ. 10.09.2007.Korobkin V. A., Kotlobai A. Ja., Ivanovsky A. N., Andriyanenko Yu. A., Lutskov B. A., Kotlobai A. A. (2007) Gear Pump. Patent Russian Federation No 66449 (in Russian).Аксиально-поршневая гидромашина: пат. 66448 Рос. Федерации; МПК F15B 11/22 / В. А. Коробкин, А. Я. Котлобай, А. Н. Ивановский, Ю. А. Андрияненко, Б. А. Луцков, А. А. Котлобай; дата публ. 10.09.2007.Korobkin V. A., Kotlobai A. Ja., Ivanovsky A. N., Andriyanenko Yu. A., Lutskov B. A., Kotlobai A. A. (2007) Axial Piston Hydraulic Machine. Patent Russian Federation No 66448 (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.