Повышение эффективности силового привода лесозаготовительного оборудования применением материалов с эффектом памяти формы 05. 21. 01. Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства



Скачать 243.65 Kb.
страница1/3
Дата27.04.2013
Размер243.65 Kb.
ТипАвтореферат
  1   2   3



На правах рукописи




Коновалов Максим Николаевич

Повышение эффективности силового привода лесозаготовительного оборудования применением материалов с эффектом памяти формы

05.21.01. – Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства


АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук


Петрозаводск 2006

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ухтинский государственный технический университет»

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Андронов Иван Николаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Шиловский Вениамин Николаевич

кандидат технических наук, доцент

Чупраков Александр Михайлович

Ведущая организация: Санкт-Петербургская

государственная лесотехническая академия (СПбГЛТА)

Защита состоится « 23 » декабря 2006 г. в 14-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.190.03 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Петрозаводский государственный университет» (185910, Республика Карелия, Петрозаводск, пр. Ленина, 33).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Петрозаводского государственного университета.
Автореферат разослан « » ноября 2006 года




Ученый секретарь диссертационного совета В. В. Поляков


ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ



Актуальность темы. Эксплуатация гидрофицированного технологического оборудования лесозаготовительных машин (ЛЗМ) в условиях безгаражного хранения, влияния жесткого климата (зимний период 160…230 дней при температуре от минус 22ºС до минус 50ºС, а также скорость ветра от 10 до 12 м/с), высокой вероятности разгерметизации из-за высоких рабочих давлений гидрожидкости (до 25 МПа), значительной динамической нагруженности в процессе технологического использования сопровождается низкой экологической безопасностью и надежностью гидропривода (30%…50% от всех отказов по машине).

Устранение этих недостатков возможно за счет применения материалов с эффектом памяти формы (ЭПФ) в качестве дискретного силового привода в виде гидроцилиндров управления элементами технологического оборудования ЛЗМ.
Исполнительные гидроцилиндры одностороннего действия с механизмом создания давления гидрожидкости от усилия пружин или стержней трубного профиля из материала с ЭПФ в процессе их нагрева позволят: сократить количество элементов объемного гидропривода (гидронасосы, трубопроводы, гидрораспределители, гидробак, фильтры); применять синтетические гидрожидкости (10…15 л на один силовой гидроцилиндр) с положительно зависимыми параметрами работы в условиях жесткого климата; устранить аварийные ситуации выброса гидрожидкости при внезапной разгерметизации трубопроводов. Т.е. создается автономная система осуществления силового возвратно-поступательного воздействия на технологическое оборудование (бульдозеры, аутригеры, захваты, грейферы, силовой привод элементов конструкции манипулятора).

В настоящее время хорошо известен широкий класс материалов, обладающий обратимыми мартенситными переходами . К ним относятся, прежде всего, сплавы на основе TiNi, MnCu, CuZn, FeMn и другие. Эти материалы обладают целым классом уникальных, нетрадиционных физико-механических свойств, выделяющих их из класса обычных конструкционных металлов и сплавов. К этим свойствам относятся: эффект памяти формы − способность материала восстанавливать неупругие деформации до 10…15% при изменении температуры; пластичность прямого превращения (ППП) − накопление деформации в сторону внешней нагрузки при охлаждении в интервале прямого мартенситного перехода; циклическая память формы (ЦПФ) − обратимое формоизменение при термоциклировании в нагруженном cостоянии и другие явления. Перечисленные свойства можно обобщить одним термином − мартенситная неупругость . Вышеупомянутые уникальные свойства материалов с дают возможность использовать их в различных областях техники: в космонавтике, машиностроении, медицине и т.д. В частности, они могут быть использованы в элементах исполнительных силовых механизмов сложного функционального назначения: мартенситных двигателях; тепловых реле; в строительных конструкциях; насосах; клапанах и в ряде других инженерно-технических направлениях. Многообразие всевозможных вариантов использования данных материалов определяет задачу исследования применимости силовых приводов на базе металлов с ЭПФ для повышения эффективности технологического оборудования ЛЗМ.

Цель работы. Повышение эффективности силового привода лесозаготовительного оборудования путем повышения надежности при эксплуатации в условиях жесткого климата за счет применения материалов с эффектом памяти формы в гидроцилиндрах управления технологическим оборудованием.

Научная новизна работы:

− результаты экспериментальных исследований системы – проволока из материала с ЭПФ и упругое контртело. Показано, что при определенной термоциклической тренировке величины деформационно-силовых характеристик однозначно определяются жесткостью противодействия;

− разработаны методы расчета реактивных напряжений, осевых или сдвиговых деформаций и усилий, генерируемых в различных рабочих элементах с ЭПФ и упругом контртеле, функционирующих при обратимых мартенситных переходах. Данные методы основываются на полученных экспериментальных данных и отличаются минимизацией необходимых расчетных параметров;

− результаты экспериментальных исследований применения системы силового привода стрелового манипулятора на базе материалов с ЭПФ c системой демпфирования – четвертной рессорой. Показано, что в процессе демпфирования затухающих колебаний манипулятора особое влияние оказывает жесткость демпфера. Поэтому предлагается способ по увеличению эффективности демпфирования путем корректировки жесткости рессоры за счет изменения ее рабочей длины.

Объекты исследования. Объектами теоретических и экспериментальных исследований являлись опытные проволочные образцы из материала с ЭПФ (сплав ТН-1), взаимодействующие с упругим контртелом (витая пружина растяжения). А также система демпфирования, состоящая из четвертной рессоры, установленная на модели манипулятора типа ТБ-1.

Предмет исследований. Силовой привод технологического оборудования на базе материалов с ЭПФ с системой демпфирования.

Методы исследований. В работе использовано экспериментальное исследование деформационно-силовых характеристик системы рабочее тело из материала c ЭПФ и упругое контртело, методы сопротивления материалов и метод тензометрирования.

Значимость для теории и практики. Теоретическая значимость заключается в:

– методе расчета элементов исполнительных механизмов с рабочим телом из сплавов с ЭПФ;

– обосновании условий перехода на материалы с ЭПФ в качестве рабочего тела в силовом приводе технологического оборудования лесозаготовительной техники и возможности использования этих разработок лесозаготовительными предприятиями Республики Коми;

– рекомендациях по использованию рабочих элементов с ЭПФ многоразового назначения в устройствах и механизмах лесной отрасли с целью внедрения результатов в учебный процесс.

Практическая значимость заключается в:

– практическом применении материалов с ЭПФ в силовом приводе технологического оборудования лесных машин.

Идея внедрения этих сплавов положена в основу положительного решения по авторскому свидетельству «Способ обработки полуфабрикатов из сплавов с термоупругими мартенситными превращениями», заявленному в Российское агентство по патентам и товарным знакам; заявка №2005124798/17(027882) от 03.08.2005 г. Уведомление о положительном результате формальной экспертизы получено 01.2006 г.

Основные положения, выносимые на защиту:

− результаты экспериментальных исследований системы: проволока из материала с ЭПФ и упругое контртело, позволяющие разрабатывать методы расчета основных параметров для различных рабочих элементов с ЭПФ и упругим контртелом.

− метод расчета реактивных напряжений, осевых деформаций и усилий, генерируемых в системе, состоящей из трубки из материала с ЭПФ и упругого контртела, функционирующих при обратимых мартенситных переходах, отличающийся минимизацией необходимых расчетных параметров;

− метод расчета реактивных напряжений, сдвиговых деформаций и усилий, генерируемых в системе, состоящей из пружины из материала с ЭПФ и упругого контртела, функционирующих при обратимых мартенситных переходах, отличающийся минимизацией необходимых расчетных параметров;

− конструктивные решения исполнительных механизмов на базе материалов с ЭПФ, такие как силовые гидроцилиндры одностороннего действия и устройство экологической защиты. Данные разработки могут быть применены в силовом приводе технологического оборудования, таких ЛЗМ как ТБ-1 М 15, ТБ-1 М 16, МЛ-119 А, ЛТ-171, МЛ-136.

− методы определения основных рабочих параметров для различных конструкций силовых гидроцилиндров;

− результаты экспериментальных исследований на модели манипулятора типа ТБ-1 с применением силового привода на базе материалов с ЭПФ c системой демпфирования;

− рекомендации по использованию системы регулировки жесткости рессоры, которая позволяет осуществлять автоматический режим корректировки жесткости всей упругой структуры манипулятора в зависимости от вылета манипулятора и изменения нагрузки на рабочий орган рукояти в процессе эксплуатации.

Обоснование и достоверность результатов исследований. Точность экспериментальных исследований находится в пределах 90 % при достоверности 95 %.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на Межрегиональных молодежных научных конференциях «Севергеоэкотех-2003» (Ухта, 2003); «Севергеоэкотех-2004» (Ухта, 2004); на научно-технических конференциях УГТУ (Ухта, 2003); (Ухта, 2004); (Ухта, 2005); а также представлены на: LX Международном семинаре «Актуальные проблемы прочности» (Великий Новгород, 2002); на XV Международной конференции «Физика прочности и пластичности материалов» (Тольятти, 2003); на Международных научно-технических конференциях «Актуальные проблемы лесного комплекса» (Брянск, 2004); (Брянск, 2005); Международной научно-технической конференции «Новые технологии в машиностроении» (Брянск, 2005); на научно-технической конференции «Обоснование технических решений и параметров лесосечных машин. Поддержание и восстановление их потенциальных свойств» (Санкт-Петербург, 2003); изданы в сборниках трудов: «Известия Санкт-Петербургской академии» (Санкт-Петербург, 2005); «Вестник Самарского университета» (Самара, 2004).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 13 статьях и одних тезисах, в том числе четыре работы без соавторов.

Реализация работы. Научные результаты исследований внедрены в виде рекомендаций на ОАО «Ремонтник» и используются в учебном процессе кафедр ЛДМ и М (УГТУ) и СМ и ДМ (УГТУ). На изготовленных и модернизированных лабораторных установках проводятся лабораторные работы со студентами.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех разделов, основных выводов и рекомендаций, список литературы включает 115 наименований, приложений. Содержание работы изложено на 135 страницах машинописного текста, иллюстрировано 63 рисунками и 20 таблицами.

  1   2   3

Похожие:

Повышение эффективности силового привода лесозаготовительного оборудования применением материалов с эффектом памяти формы 05. 21. 01. Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства iconМетоды оценки эксплуатационной надежности дорожных покрытий лесовозных автомобильных дорог 05. 21. 01 Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства
Бурмистрова Ольга Николаевна, доктор технических наук, профессор, декан лесотехнического факультета, заведующая кафедрой технологии...
Повышение эффективности силового привода лесозаготовительного оборудования применением материалов с эффектом памяти формы 05. 21. 01. Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства iconНаноструктурированные сплавы с эффектом памяти формы для оптических устройств
Проведено комплексное исследование структурных и термодеформационных свойств сплавов. На основе разработанного сплава изготовлен...
Повышение эффективности силового привода лесозаготовительного оборудования применением материалов с эффектом памяти формы 05. 21. 01. Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства iconЛокальная кристаллическая структура сплавов с эффектом памяти формы на основе ti-Ni
Методом рентгеновской спектроскопии поглощения (exafs) исследованы особенности локального окружения Ni и Cu в четырехкомпонентных...
Повышение эффективности силового привода лесозаготовительного оборудования применением материалов с эффектом памяти формы 05. 21. 01. Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства iconЭффект памяти формы
Эффект восстановления формы деформированного образца в результате обратного мартенситного превращения при нагреве называется эффектом...
Повышение эффективности силового привода лесозаготовительного оборудования применением материалов с эффектом памяти формы 05. 21. 01. Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства iconПрименение материалов с эффектом памяти формы для управления оптическим излучением
Ых методом сверхбыстрой закалки из расплава. Исследовано влияние утонения аморфных лент методом электрохимической полировки и их...
Повышение эффективности силового привода лесозаготовительного оборудования применением материалов с эффектом памяти формы 05. 21. 01. Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства iconТермомеханические соединения Конструкций силовыми элементами из сплавов на основе никелида титана
Ермомеханического соединения (тмс) основан на способности деформированного силового элемента из материала, обладающего эффектом запоминания...
Повышение эффективности силового привода лесозаготовительного оборудования применением материалов с эффектом памяти формы 05. 21. 01. Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства iconСтруктурные и технологические закономерности формирования поверхностных наноструктурированных слоев из материалов с эффектом памяти формы плазменным напылением механоактивированных порошков
В настоящей работе приводятся результаты исследования по формированию на сталях поверхностных наноструктурированных слоев из материалов...
Повышение эффективности силового привода лесозаготовительного оборудования применением материалов с эффектом памяти формы 05. 21. 01. Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства iconПовышение эффективности комплексного управления материальными ресурсами с применением генетических алгоритмов

Повышение эффективности силового привода лесозаготовительного оборудования применением материалов с эффектом памяти формы 05. 21. 01. Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства iconМоделирование структур метастабильных состояний в сплавах с эффектом памяти формы на основе niAl и NiTi

Повышение эффективности силового привода лесозаготовительного оборудования применением материалов с эффектом памяти формы 05. 21. 01. Технология и машины лесозаготовок и лесного хозяйства iconПриказом Федеральной службы лесного хозяйства России
Основные положения по рубкам ухода в лесах России подготовлены Федеральной службой лесного хозяйства России на основе проекта, разработанного...
Разместите кнопку на своём сайте:
ru.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©ru.convdocs.org 2016
обратиться к администрации
ru.convdocs.org