Diagnostics of hydraulic cylinders of road building machines using hydraulic support

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

BACKGROUND: The efficiency of operation of hydroficated machines significantly depends on the availability of modern methods and means of diagnosing machines in general and hydraulic systems in particular. The parameters of hydraulic systems of technological machines that change during operation are evaluated by various diagnostic methods that have certain advantages and disadvantages. The choice of diagnostic methods significantly depends on the type, purpose and operating conditions of hydraulic systems, as well as on the equipment of operational units with diagnostic tools.

AIM: Development of a new method for diagnosing hydraulic cylinders. Application of a hardware diagnostic facility for testing a hydraulic cylinder. Analysis of time-domain graphs of pressure. Identification of main diagnostic indicator characterizing the technical condition of the hydraulic cylinder.

METHODS: The pressure, flow rate and temperature of the working fluid are currently used as diagnostic indicators of technical condition of hydraulic systems as a whole and their individual elements. Changes in these indicators makes it possible to judge the state of the hydraulic system of the construction machine. However, these indicators help to assess the current state and, as a rule, are not enough to assess the remaining service life of hydraulic system elements.

RESULTS: The technical state and remaining service life of hydraulic cylinders can be determined by comparing the angle of pressure increase of the reference hydraulic cylinder and of the tested hydraulic cylinder. With the hydraulic support in the drain line, the angle of pressure increase can serve as a diagnostic parameter when determining the technical state of the hydraulic cylinder, makes it possible to determine the change in its technical state.

CONCLUSIONS: The practical value of the study lies in the fact that with the help of a hardware diagnostic facility used together with the developed diagnostic method, it is possible to assess technical state of the hydraulic cylinder. The proposed method of assessing the technical state helps to evaluate the service life of hydraulic cylinders, both on the bench and during their operation. It helps to decrease the downtime of machines, as well as to decrease costs their maintenance and repair.

About the authors

Alexander P. Miller

Perm National Research Polytechnic University; Perm State Agro-Technological University

Author for correspondence.
Email: aleksandrmillera@mail.ru
ORCID iD: 0000-0001-7741-8614
SPIN-code: 8388-0646

Postgraduate of the Automobiles and Technological Machines Department; Assistant of the Technical Service and Repair of Machines Department

Russian Federation, Perm; Perm

Konstantin G. Pugin

Perm National Research Polytechnic University; Perm State Agro-Technological University

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

Associate Professor, Dr. Sci. (Engineering), Professor of the Automobiles and Technological Machines Department, Head of the Construction Technologies Department

Russian Federation, Perm; Perm

References

  1. Burmistrov VA, Volkov VN, Timokhov RS. Methodology for conducting operational tests of hydraulic systems of tractors. Mezhdunarodnyy zhurnal prikladnykh i fundamentalnykh issledovaniy. 2015;8–5:855–858. (In Russ).
  2. Zorin VA, Min NCh, Nefelov IS. Increasing the reliability of hydraulic systems of construction machines using technical diagnostic methods. Vestnik MADI. 2020;3(62):24–30. (In Russ).
  3. Maksimenko AN, Antipenko GL, Bezdnikov DV, et al. Improving the performance of the hy-draulic drive of road construction machines. Vestnik Belorussko-Rossiyskogo universiteta. 2007;4:24–30. (In Russ).
  4. Miller AP, Pugin KG, Shaikhov RF. Improving diagnostics of hydraulic systems of construction machines. Modernizatsiya i nauchnye issledovaniya v transportnom komplekse. 2022;1:15–20. EDN: LKUPQB
  5. Konev VV, Merdanov ShM, Borodin DM, et al. Operating conditions of road construction machines. Fundamentalnye issledovaniya. 2016;12–3:502–507. (In Russ).
  6. Shayakbarov IE, Pugin KG, Vlasov DV. Improving the reliability of road construction machines at low temperatures. Khimiya. Ekologiya. Urbanistika. 2020;3:279–283.
  7. Rynkevich SA, Khadkevich IYu. Experimental studies of the physical properties of a hydrau-lic drive of a mobile machine. Vestnik Belorussko-Rossiyskogo universiteta. 2015;4(49):68–78. (In Russ).
  8. Tashchilin LN. The place of hydraulic and pneumatic drives in modern technology. In: Science of Russia: Goals and objectives: Collection of scientific papers based on the materials of the XIX International Scientific Conference, Yekaterinburg, February 10, 2020. Part 1. Ekaterinburg: L-Zhurnal; 2020:43-50. (In Russ). doi: 10.18411/sr-10-02-2020-03
  9. Taepov EF. Methods for increasing the reliability of parts of hydraulic drives of road construction machines. In: Current problems of science and technology: Collection of scientific articles based on the materials of the VIII International Scientific and Practical Conference, Ufa, April 15, 2022. Ufa: Vestnik nauki; 2022:18–22. (In Russ).
  10. Pavlov AI, Tarbeev AA. Methodology for determining the strategy for replacing hydraulic drive elements of transport and technological machines. Sovremennye naukoemkie tekhnologii. 2018;4:108–112. (In Russ).
  11. Pavlov AI, Tarbeev AA. Results of a study of hydraulic cylinders of forestry machines to substantiate diagnostic parameters. Vestnik PGTU. 2019;4:135–139. (In Russ).
  12. Chilikin AA, Trushin NN. Comparative analysis of modern methods for diagnosing the condition of hydraulic systems. Izvestiya Tulskogo gosudarstvennogo universiteta. Tekhnicheskie nauki. 2014;3:117–127. (In Russ).
  13. Chistokletov AA, Pugin KG. Assessment of the condition of hydraulic drive elements of road construction machines using modern approaches. Transport. Transportnye sooruzheniya. Ekologiya. 2022;4:51–57. (In Russ). doi: 10.15593/24111678/2022.04.06
  14. Piramatov UA, Pugin KG. Improving the efficiency of existing methods of diagnosing the hydraulic drive of road-building machines. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2020;786(1):012007. doi: 10.1088/1757-899X/786/1/012007
  15. Ni SX, Zhang YF, Liang XF. Intelligent Fault Diagnosis Mehthod Based on Fault Tree. Journal of Shang Hai Jiaotong University. 2008;42(8):1372–1375.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. An approximate scheme of fluid flow through the piston seals: 1, 2 — guide rings, 3 — a sealing ring, 4, 5 — piston rod seals.

Download (163KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. The tested hydraulic cylinder with the excessive pressure transmitter connected to it.

Download (163KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The 3D model of the bench.

Download (155KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Schematic hydraulic diagram of the bench: Б — a tank, Ф — a filter, Н — a pump, КП — a safety valve, ШЗК — a ball shut–off valve, МН1 — a pressure gauge, ДР — an adjustable throttle, P1 — a hydraulic distributor, МН2 and МН3 — secondary excessive pressure gauges at circuit branches, ПИД — an excessive pressure transmitter, Ц — a studied hydraulic cylinder.

Download (57KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. General view of the diagnostic facility.

Download (191KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Schematic diagram of the diagnostic facility.

Download (28KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Graph of pressure increase of the reference hydraulic cylinder.

Download (59KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Graph of pressure increase of a hydraulic cylinder with internal leaks.

Download (74KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. The angle of pressure increase of the fault-free cylinder.

Download (81KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. A hydraulic cylinder piston together with seals.

Download (275KB)
Indexing metadata
12. Fig. 11. Wear zones of the hydraulic cylinder sleeve: 1, 2 — the zones of the extreme positions of piston, 3 — the zone of the main operation of a piston.

Download (47KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Eco-Vector

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
 


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».