Ensuring reliability of hydraulic systems of road construction machines

封面

如何引用文章

全文:

详细

BACKGROUND: Modern construction and agricultural machines have a hydraulic system that controls the working equipment. The reliability and long service life of the hydraulic system determines the reliability of the entire machine as a whole. Main of reasons for the failure of hydraulic systems are contamination of the working fluid with wear products of the internal surfaces of hydraulic machines, external contaminants, and changes in the properties of the working fluid. The filters currently used cannot always clean the working fluid during machine operation. The degree of cleaning of the working fluid depends not only on the fineness of filtration, but also on the features of the circulation of the working fluid circulation. Currently, insufficient attention is paid to the design of hydraulic systems, in particular to the mutual arrangement of individual elements of hydraulic systems.

AIM: Increasing the reliability of the hydraulic drive of construction and agricultural machines by assessing and preventing the possibility of forming incomplete circulation of the working fluid.

MATERIALS AND METHODS: The study object is a hydraulic system in which a hydraulic cylinder is installed. To evaluate the circulation of the working fluid in the hydraulic lines of the hydraulic system during the operation of the hydraulic cylinder operation, a hydraulic cylinder with a piston diameter of 100 mm, high-pressure hoses with an internal diameter of 8 mm and a length of 0.7 m to 8 m were used. A filter was provided in the hydraulic system for cleaning the working fluid, which was installed on the drain line. The assessment was made using the calculation method.

RESULTS: It was found that the quality of cleaning the working fluid of hydraulic systems when using hydraulic cylinders in them is affected by the ratio of the volumes in the piston and rod cavities to the volumes in the hydraulic lines that link these cavities with the distributor. It is proposed to use the distance coefficient to check the possibility of complete cleaning of the working fluid. Several technical solutions are proposed to eliminate the formation of zones in which complete circulation of the working fluid does not occur.

CONCLUSION: The reliability of hydraulic systems of construction and agricultural machines can be increased by improving the circulation of the working fluid. To do this, when designing hydraulic systems, it is necessary to take into account in advance the features of the circulation of the working fluid from hydraulic motors to distributors.

作者简介

Konstantin Pugin

Perm National Research Polytechnic University; Perm State Agrarian and Technological University named after Academician D.N. Pryanishnikov

Email: 123zzz@rambler.ru
ORCID iD: 0000-0002-1768-8177
SPIN 代码: 7972-1668

Dr. Sci. (Engineering), Assistant Professor

俄罗斯联邦, Perm; Perm

Ilnur Shayakbarov

Perm National Research Polytechnic University

编辑信件的主要联系方式.
Email: ilnur199459@gmail.com
ORCID iD: 0009-0009-8829-2901
SPIN 代码: 6547-2428

senior lecturer

俄罗斯联邦, Perm

参考

  1. Pugin KG, Shajakbarov IJe. Improving the reliability of hydraulic systems of construction and road machines operated in the winter period in the Arctic zone of the Russian Federation. Bulletin of the Saint Petersburg State University of Technology and Design. Series 1: Natural and technical sciences. 2022;(1):154–162. (In Russ.) doi: 10.46418/2079-8199_2022_1_23
  2. Maslov NA. Analysis of failures of plastic hydraulic machines of railway equipment caused by contamination of solid particles, dehydration, oil humidity and use of non-solid oils. Bulletin of the Siberian State Transport University. 2017;(3):55–64. (In Russ.) EDN: ZSMGZD
  3. Kotomchin AN, Kornejchuk NI. The influence of operating conditions of road construction machines and specialized vehicles on the service life of their components and assemblies. Technical service of machines. 2019:(2):135–142. (In Russ.) EDN: QWSLRJ
  4. P’janzov SV. Methodology for dynamic assessment of technical condition of volumetric hydraulic drives. News of the Saint Petersburg State Agrarian University. 2019;(2):184–191. (In Russ.) doi: 10.24411/2078-1318-2019-12184
  5. Sazonova, SA. Evaluation of the reliability of hydraulic systems based on performance indicators. Bulletin of the Voronezh Institute of High Technologies. 2016;(1):37–39. (In Russ.) EDN: WJKOMH
  6. Fedorov VK, Ivanov SP. Improving the reliability of hydraulic drives for road construction machines. Construction and road machinery. 2021;(2):12–17. (In Russ.) doi: 10.31044/1684-2561-2022-0-10-31-34
  7. Miller AP. Improving the reliability of hydraulic systems of construction and road machinery. Transport. Transport facilities. Ecology. 2020;(4):45–51. (In Russ.) doi: 10.15593/24111678/2020.04.05
  8. Ng F, Harding JA, Glass J. Improving hydraulic excavator performance through in line hydraulic oil contamination monitoring. Mechanical Systems and Signal Processing. 2017;(83):176–193. doi: 10.1016/j.ymssp.2016.06.006
  9. Cheng ChF, Rashidi A, Davenport MA, Anderson DV. Activity analysis of construction equipment using audio signals and support vector machines, Automation in construction. 2017;81:240–253. doi: 10.1016/j.autcon.2017.06.005
  10. Avrunin G.A., Moroz I.I. Analysis of the use of working fluids in volumetric hydraulic drives of mobile machines. Bulletin of the National Technical University “Kharkiv Polytechnic University”. 2018;38:73–80. EDN: NUUAVP
  11. Aliboev BA. Reliability of tractor hydraulic systems in the context of the cleanliness of the working fluid. Tractors and agricultural machinery. 2015;(6):26–29. (In Russ.) EDN: TXOXZZ
  12. Savić V., Knežević D., Lovrec D., et al. Determination of pressure losses in hydraulic pipeline systems by considering temperature and pressure. Strojniškivestnik – Journal of Mechanical Engineering. 2009;55(4):237–243.
  13. Reliability-based maintenance scheduling of hydraulic system of rotary drilling machines / Mohammad Javad Rahimdel, Mohammad Ataei, Reza Khalokakaei, Seyed Hadi Hoseinie. International Journal of Mining Science and Technology. 2013;23(5):771–775. doi: 10.1016/j.ijmst.2013.08.023
  14. Sliwinski P. The methodology of design of axial clearances compensation unit in hydraulic satellite displacement machine and their experimental verification. Archives of Civil and Mechanical Engineering. 2019;19(4):1163–1182. doi: 10.1016/j.acme.2019.04.003
  15. Addison A, Vacca A, Cristofori D. Active Vibration Damping in Hydraulic Construction Machinery. Procedia Engineering. 2017;176:514–528. doi: 10.1016/j.proeng.2017.02.351
  16. Energy saving of cutterhead hydraulic drive system of shield tunneling machine / Hu Shi, Huayong Yang, Guofang Gong, Huaiyin Liu, Dianqing Hou. Automation in Construction. 2014;37:11–21. doi: 10.1016/j.autcon.2013.09.002
  17. Muraki M, Kinbara E, Konishi T. A laboratory simulation for stick-slip phenomena on the hydraulic cylinder of a construction machine. Tribology international. 2003;36(10):739–744. doi: 10.1016/S0301-679X(03)00054-9
  18. Min’ NCh. Improving the reliability of hydraulic systems of construction machines using remote diagnostics. Gruzovik. 2022;(11):32–34. (In Russ.) doi: 10.36652/1684-1298-2022-11-32-34
  19. Zorin VA, Min’ NCh, Nefelov IS. Improving the reliability of hydraulic systems of construction machines using technical diagnostics methods. Vestnik MADI. 2020;(3):24–30. (In Russ.) EDN: WLLLJA

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Hydraulic circuit with a hydraulic cylinder: Б: a hydraulic tank; H: a pump, Р: a hydraulic distributor, НЛ: a pressure hydraulic line, Ц: a hydraulic cylinder, СЛ: a drain hydraulic line, Ф: a filter, KП1 and KП2: safety valves; V1: volume of liquid in the pressure hydraulic line, V2: volume of liquid in the drain hydraulic line, V3: volume of the piston cavity of the hydraulic cylinder; V4: volume of the rod cavity of the hydraulic cylinder.

下载 (69KB)
索引源数据
3. Fig. 2. The hydraulic cylinder when the rod is extended.

下载 (128KB)
索引源数据
4. Fig. 3. The hydraulic cylinder when the rod is retracted.

下载 (166KB)
索引源数据
5. Fig. 4. Installation of additional filtering elements: 1: a hydraulic cylinder; 2: check valves; 3: filter elements.

下载 (36KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Changing the location of the control element: 1: a pressure line; 2: a drain line, 3: a hydraulic distributor; 4: a hydraulic cylinder.

下载 (55KB)
索引源数据

版权所有 © Eco-Vector, 2025

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0国际许可协议的许可。
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».