Основной задачей Российской Федерации на ближайшее время является активное освоение северных территорий нашего континента, а также Арктики. Особенностью данной местности является наличие сурового климата с экстремально низкими температурами, местами достигающих минус 70 градусов. Освоение вышеуказанных земель неизбежно ведет к большому количеству строительно-дорожных работ. Данный факт требует обеспечения безотказной службы всего автопарка машин, однако, строительная, дорожная и подъемно-транспортная техника имеют ряд механизмов, эксплуатация которых затруднена при низких температурах, например, топливная и гидравлическая системы. Ученые Пермского Политеха исследовали вопрос расширения компонентов гидравлического контура при критических температурах и с помощью математического моделирования процесса выявили факторы, повышающие надежность спецтехники в арктической зоне. Разработка затрагивает вопрос импортозамещения, так как из-за возникших сложностей с покупкой и доставкой запчастей есть возможность повысить качество продукции отечественных производителей.
Исследование опубликовано в журнале «Химия. Экологи. Урбанистика.» 2022 года. Разработка выполнена в рамках Программы академического стратегического лидерства «Приоритет-2030».
Гидравлическая система является одной из ключевых, обеспечивающих работу органов машины, выход из строя которой влечет за собой простой техники и финансовые потери. Производители транспортных средств для решения проблем эксплуатации в арктической зоне устанавливают подогреватели в гидравлические баки машин. Однако при подаче горячей жидкости в холодную исполнительную систему происходит процесс деформации элементов устройства, что ведет к повышенному износу или вероятному заклиниванию привода. Политехники смоделировали процесс расширения компонентов гидравлических систем при критических условиях и нашли способ, который увеличит срок службы техники.
При расчете напряжения, ученые учитывали характеристики материалов, из которых выполнены элементы гидроцилиндра, температуру рабочей жидкости в момент подачи минус 70 градусов и температуру окружающей среды минус 40 градусов.
— В результаты мы выявили изменение геометрических размеров поршня и цилиндра. Поршень увеличился в диаметре на 0,032 мм, а цилиндр уменьшился в диаметре, но увеличился в длину на 0,0028 мм. Данное неравномерное расширение создает повышенный износ компонентов, что в свою очередь может привести к заклиниванию, — поделился аспирант кафедры «Автомобили и технологические машины» Ильнур Шаякбаров.
— С учетом полученных данных, производителям необходимо еще на этапе конструирования машин учитывать процесс неравномерного нагрева элементов, внося изменения в конструктив гидравлических узлов в связи с эксплуатационными факторами. Такая технология позволит повысить надежность гидравлических систем строительно-дорожных машин, — сообщил профессор кафедры «Автомобили и технологические машины» Константин Пугин.
Исследование представляет интерес для владельцев транспортно-технологических машин, которые эксплуатируются в условиях низких температур, а также для предприятий, занимающихся проектированием и производством новых видов техники, оснащенных гидравлическим приводом.
Для справки:
Пермский Политех стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн рублей. «Приоритет 2030» является самой масштабной в истории России программой государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель — формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки РФ включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60 % — региональные университеты.