Розробка робочого інструмента з вмонтованим гідравлічним приводом машини холодного фрезерування асфальтного покриття

Abstract

Машини для холодного фрезерування асфальтного покриття мають широку номенклатуру і ефективно використовуються для відновлення та ремонту доріг. На основі аналізу конструкцій, робочих характеристик та експлуатаційних особливостей цих машин запропоновано використання вмонтованого гідроприводу, що забезпечує зменшення кількості їх вузлів, підвищення надійності та ефективності експлуатації обладнання для холодного фрезерування асфальтного покриття. В роботі показано можливий напрямок підвищення безвідмовності роботи машини для холодного фрезерування Wirtgen W200, яка оснащена розвиненою гідравлічною системою, шляхом заміни механічного приводу, що отримує енергію від валу відбору потужності, вмонтованим гідравлічним приводом. Розроблено конструкцію фрезерного барабана, який відрізняється зменшеними габаритами, металомісткістю, підвищеною надійністю експлуатації та розширеними функціональними можливостями. Використання розробленої конструкції за наведеними розрахунками дозволяє підвищити безвідмовність роботи на 25 %. Обґрунтовано вибір механічної передачі передавального механізму фрези. Для проведення теоретичних досліджень розроблено розрахункову схему, в якій семимасову механічну систему з сімома пружними зв’язками зведено до двомасової. На її основі побудовано математичну модель, яка представлена у вигляді системи рівнянь, що враховує динамічні властивості гідропривідного агрегату та пружно-інерційні характеристики робочих ланок фрези за традиційними для гідроприводу припущеннями. Розв’язання складених систем рівнянь виконано чисельним методом Рунге-Кутти, а розроблений алгоритм їх розв'язання дозволяє отримати перехідний процес приводу при різних параметрах системи. Проведено теоретичні дослідження та отримано залежності, які дозволяють встановити вплив величин конструктивних параметрів на тривалість перехідного процесу у гідроприводі.

Machines for milling asphalt pavement have a wide range and are effectively used for restoration and repair of roads. Based on the analysis of the designs, performance and operational characteristics of these machines, the use of an integrated hydraulic drive is proposed, which ensures a reduction in the number of nodes, increasing the reliability and efficiency of operation of equipment for milling asphalt pavement. The work shows the possible direction of increasing the uptime of the Wirtgen W200 milling machine, which is equipped with an advanced hydraulic system by replacing a mechanical drive that receives energy from the power take-off shaft with an integrated hydraulic drive. The design of the milling drum is developed, which is characterized by reduced dimensions, metal consumption, increased reliability of operation and advanced functionality. Using the developed design according to the above calculations allows to increase the uptime by 25%. The choice of the mechanical transmission of the cutter gear mechanism has been substantiated. For theoretical studies, a design scheme has been developed in which a seven-mass mechanical system with seven elastic bonds is reduced to a two-mass one. Based on it, a mathematical model is constructed, which is presented in the form of a system of equations that takes into account the dynamic properties of the hydraulic drive unit and the elastic-inertial characteristics of the cutter working links under the assumptions traditional for the hydraulic drive. The solution to the compiled systems of equations was carried out by the numerical Runge-Kutta method, and an algorithm for solving them was developed that makes it possible to obtain a transient drive process for various system parameters. Theoretical studies have been carried out and dependencies have been obtained that allow us to establish the influence of the values of the design parameters on the duration of the transient in the hydraulic drive.

Машины для фрезерования асфальтового покрытия имеют широкую номенклатуру и эффективно используются для восстановления и ремонта дорог. На основе анализа конструкций, рабочих характеристик и эксплуатационных особенностей этих машин предложено использование встроенного гидропривода, что обеспечивает уменьшение количества их узлов, повышение надежности и эффективности эксплуатации оборудования для фрезерования асфальтового покрытия. В работе показано возможное направление повышения безотказности работы машины для фрезерования Wirtgen W200, которая оснащена развитой гидравлической системой, путем замены механического привода, получающая энергию от вала отбора мощности, встроенным гидравлическим приводом. Разработана конструкция фрезерного барабана, который отличается уменьшенными габаритами, металлоемкостью, повышенной надежностью эксплуатации и расширенными функциональными возможностями. Использование разработанной конструкции по приведенным расчетам позволяет повысить безотказность работы на 25%. Обоснован выбор механической передачи передаточного механизма фрезы. Для проведения теоретических исследований разработана расчетная схема, в которой семимассовую механическую систему с семью упругими связями сведено к двухмассовой. На ее основе построена математическая модель, которая представлена в виде системы уравнений, учитывающая динамические свойства гидроприводного агрегата и упруго-инерционные характеристики рабочих звеньев фрезы при традиционных для гидропривода предположений. Решение составленных систем уравнений выполнено численным методом Рунге–Кутта, а разработанный алгоритм их решения позволяет получить переходный процесс привода при различных параметрах системы. Проведены теоретические исследования и получены зависимости, позволяющие установить влияние величин конструктивных параметров на продолжительность переходного процесса в гидроприводе.