Конструктивное исполнение высокоэффективных систем терморегулирования гидравлических и магнитореологических приводов мобильных машин.

Abstract

Приводы мобильных машин эксплуатируются в условиях интенсивно изменяющихся температур. Устойчивость рабочих параметров приводных систем, применяющих рабочую жидкость в качестве кинематического звена, напрямую зависит от температуры среды. Для стабилизации температуры рабочей среды необходима реализация ее термостатирования. К массогабаритным показателям систем терморегулирования мобильных машин предъявляют жесткие требования, так как лишняя масса готового изделия повышает расход топлива, а большие размеры элементов создают трудности при их компоновке и монтаже. В гидравлических и магнитореологических системах посредством рабочей жидкости происходит перенос энергии от источника давления к исполнительному элементу, в жидкости протекают соответствующие процессы трансформации кинетической энергии в по-тенциальную энергию, изменения их значений в ответ на сигналы управления за счет различных устройств или механизмов. Рабочие характеристики и динамика рабочих процессов приводов определяется динамикой трансформации и переноса энергии в них. Очевидно, что динамика энергетических процессов гидравлических и магнитореологических систем зависит от физических параметров рабочих жидкостей и прежде всего от температуры. Это вызывает необходимость уделять повышенное внимание эффективности систем терморегулирования. Развитие приводных технологий требует совершенствования систем терморегулирования, так как существующие системы терморегулирования неспособны соответствовать постоянно повышающимся стандартам. В работе рассмотрена гибридная система терморегулирования для гидравлических и магнитореологических приводов, применяющая сочетание термоэлектрических элементов и одноступенчатой маломощной компрессорной установки, отличающаяся высокой производительностью, значительной энергоэффективностью и небольшими массогабаритными показателями. Описана численная модель, позволяющая проводить тепловой расчет подобных гибридных систем терморегулирования и определять динамику тепловых процессов, протекающих в их рабочих средах. Даны базовые рекомендации по проектированию и рациональной эксплуатации гибридных систем терморегулирования данного типа. Drives for mobile machinery are used at changing temperature conditions. Steadiness of operating parameters for drive systems depends on temperature of environments because they apply the working fluid as a kinematic element. Temperature stabilization of working environment is realized by thermal control systems. Mobile machineries have strict requirements for mass and scale of thermal control systems. Extra weight of finished product increases fuel consumption and large scales of elements create difficulties at layout design and installation. Working fluids in hydraulic and magnetorheological drives transfer energy from sources of pressure to actuating elements. These transformation processes of kinetic / potential energy and the changing their values in response to control signals occur in fluids. Therefore performance and dynamics of drives are determined by dynamics of energy transformation / transfer processes in the working fluids. It is obvious that the dynamics of energy processes in hydraulic and magnetorheological systems depends on physical parameters of working environments and temperature. This calls for increased attention to efficiency of thermal control systems. Existing thermal control systems are unable to meet constantly raised standards; development of drive technologies requires improvement of thermal control systems. The paper considers hybrid thermal control systems for hydraulic and magnetorheological drives. Hybrid thermal control systems apply a combination of thermoelectric semiconductor elements and low power single-stage compressors. This combination has high-performance, significant energy efficiency and small mass / scale. Described numerical model allows conducting a heat calculation of hybrid thermal control systems and determining the dynamics of thermal processes which flow in the working environments. Basic recommendations on the design and rational exploitation for hybrid thermal control systems are given in text.