Продолжительность работы экскаваторов, комбайнов и других самоходных машин во многом определяется состоянием их гидравлических систем. Специалисты Пермского Политеха сделали значимый вклад в эту область, создав инновационную математическую модель, способную продлевать срок службы сложной техники даже в самых суровых природных условиях. Данная разработка выполнена в рамках инициативы «Приоритет 2030» и уже привлекла внимание научной и инженерной общественности по всей стране.
Гидравлическая система: сердце современной техники
Гидросистема обеспечивает работу большей части строительных, дорожных и аграрных машин. Посредством движения специальной жидкости энергия передается к рабочим органам оборудования: двигатель, насос и гидрораспределитель «перекачивают» масло по трубопроводам, приводя в движение, к примеру, ковш экскаватора или жатку комбайна. Чем эффективнее функционирует эта система, тем надежнее и производительнее работает техника в целом.
Проблема загрязнения масла — главный враг гидроприводов
Одним из самых частых факторов поломки гидросистем становится загрязнение масла. На этот параметр, по статистике, приходится примерно 80% всех отказов. Причинами загрязнения выступают как изнашивание деталей самого агрегата, так и попадание мелких частиц из окружающей среды. Даже современные фильтры не всегда справляются с тонкой очисткой жидкости в условиях интенсивной эксплуатации машин.
Особую сложность создают "тупиковые зоны" — участки внутри системы, где из-за особенностей конструкции потоки масла замирают, а загрязнения оседают и не удаляются фильтрами. В таких зонах складываются условия для ускоренного износа элементов, что приводит к преждевременным ремонтам, простоям, а в ряде случаев — к внезапным поломкам на объектах вдали от сервисных центров.
Вклад Пермского Политеха: инновационная математическая модель
Группа инженеров и ученых Пермского Политеха, включая Ильнура Шаякбарова и Константина Пугина, создали модель, которая уже на стадии проектирования определяет зоны потенциального возникновения застоев масла и загрязнений. Эта технология позволяет корректировать компоновку гидросистемы, изменять маршрут циркуляции и добавлять новые каналы, сводя к минимуму появление вредных «тупиковых» участков.
Новация этой работы состоит в смещении акцента с мгновенной производительности оборудования — такого как увеличенная скорость или мощность — к долговечности эксплуатации. Такой подход актуален прежде всего для техники, которая трудится в условиях крайнего севера, горной местности или в регионах с затруднённым доступом к регулярному сервису.
Что показала практика: проверка натурными испытаниями
Модель не осталась только теоретическим расчетом. Под руководством Ильнура Шаякбарова и Константина Пугина было проведено моделирование движения рабочей жидкости, а также серии испытаний на собственноручно собранном стенде. Итоги оказались впечатляющими: расхождения между расчетными прогнозами и реальными измерениями оказались минимальными — менее 4%. Это доказывает высокую точность предложенной технологии и позволяет с уверенностью рекомендовать её к применению при разработке новых и модернизации существующих гидросистем.
Например, команда установила: если увеличить ход поршня (то есть подвижность деталей гидроцилиндра) и одновременно уменьшить длину трубопроводов, по которым циркулирует масло, циркуляция жидкости становится более равномерной. В результате заметно снижается количество застоявшихся зон, и фильтрация работает эффективнее. Это, в свою очередь, продлевает срок службы критически важных компонентов и снижает частоту возникновения отказов.
Преимущества нового подхода для производителей и пользователей техники
Внедрение инноваций от Пермского Политеха выгодно отражается на всей цепочке использования машин. Уже на этапе проектирования техники можно выявлять «узкие места» системы и устранять их, сокращая вероятность поломок и повышая надежность в самых сложных условиях эксплуатации. В долгосрочной перспективе это приводит к снижению эксплуатационных расходов, уменьшению затрат на ремонт и обновление, а также к значительному продлению жизненного цикла устройств.
Кроме того, подобная оптимизация конструкции гидросистемы способствует развитию отечественного машиностроения, позволяет отечественным сельхозмашинам и строительной технике уверенно конкурировать на мировом рынке и даёт зеленый свет активному внедрению интеллектуальных инженерных решений.
Новые возможности горизонтов для машиностроения
Важность проделанной научной работы трудно переоценить — ведь тысячи экскаваторов, комбайнов и прочих машин ежедневно трудятся в полях, на стройплощадках, трассах по всей России и за её пределами. Разработка матмодели циркуляции масла, в которой учтены ключевые параметры конструкции, позволяет создавать технику, рассчитанную на десятилетия стабильной службы — даже там, где техническое обслуживание затруднено или отсутствует.
Оптимистичный пример командной работы исследователей, инженеров и преподавателей Пермского Политеха во главе с Ильнуром Шаякбаровым и Константином Пугиным демонстрирует, что научная мысль в России находится на высоком уровне. Такие подходы формируют новую культуру машиностроения, где забота о ресурсе техники, ее надежности и экономичности — выходят на передний план. У Пермского Политеха — большое будущее, а их разработки могут стать залогом новой эпохи отечественного технического прогресса.
Источник: naked-science.ru
