Принцип работы гидравлических экскаваторов

Гидравлика. Просто о сложном

С тех пор, как строительную и крановую технику стали покупать в личное пользование простые граждане нашей необъятной, все больший интерес у населения вызывает гидравлика. Как работают гидравлические цилиндры, для чего они нужны, и как их ремонтировать.

Гидравлика, назначение

Гидравлические системы работают за счет наполнения и опустошения рабочих камер гидравлических цилиндров, а так же за счет того, что жидкость не сжимается, не изменяет своего объема. В современном машиностроении гидравлические системы в том или ином виде используются на всех автомобилях.

В первую очередь, это тормоза. Они есть у каждого автомобиля и везде они гидравлические, работают за счет создания давления тормозной жидкости в магистрали. По тому же принципу работают и привода сцепления.

И, конечно же, силовая гидравлика в кранах, экскаваторах, подъемниках и самосвалах. Здесь все несколько сложнее, хотя принципы работы те же.  Просто все несколько крупнее и давление в системе создается не от усилий одной ноги, а нагнетается специальным насосом.

Составные части и элементы гидравлической системы

И так из чего же состоит гидравлическая система? В первую очередь, самая видимая часть системы, это гидравлический цилиндр. Агрегат, усилия которого и приводят в движение с огромной силой разные механизмы.

Цилиндры бывают двух типов:

1. Имеющие рабочий ход только в одну сторону, например работающие на подъем кузова. А в исходное положение такие цилиндры приводятся за счёт веса самого кузова.
2. Имеющие рабочий ход в две стороны. Живой пример таких цилиндров – ковш экскаватора. Ведь его нужно не только поднять, но и зачерпнуть им породу, а это движение в обратную сторону.

Вторая видимая и значимая деталь любой силовой гидравлической системы – рукава высокого давления (РВД). По таким рукавам проходит рабочая жидкость под большим давлением, поэтому какой попало, шланг здесь не поставишь.

Даже металлические трубки не все выдерживают такое давление. Но трубы не везде поставишь, ведь в большинстве случаев цилиндр подвижен, а значит и подводка рабочей жидкости должна быть эластичной или гибкой.

Вот поэтому, для соединения рабочих цилиндров с гидравлической магистралью и используют именно рукава высокого давления.

Следующая видимая составляющая, это распределительная коробка – пульт управления гидравликой. На современных грузовичках, воровайках, этот пульт особенно хорошо виден, такая коробка с боку с большим количеством рычагов.

Каждый рычаг управляет двумя клапанами, которые распределяют рабочую жидкость между камерами одного цилиндра. И в зависимости от того, в какую сторону вы наклоните рычаг, в ту же сторону двинется цилиндр. Шток цилиндра либо выйдет, либо, наоборот, спрячется. А значит и стрела крана или опорная стойка либо поднимется, либо опустится.

Еще у гидравлической системы есть не видимые части. Самая важная из них, это насос, который создает давление рабочей жидкости во всей системе. От его исправной работы зависит работа всего механизма, ведь при давлении ниже нормы вы уже не сможете поднять тот или иной груз или зачерпнуть грунт ковшом экскаватора.

Так же в гидравлике есть свой бак. Емкость в которой находится рабочая жидкость – гидравлическое масло до того, как его возьмет в работу насос и после того, как обратный клапан вернет ее обратно. За уровнем масла тоже необходимо постоянно следить. Ведь если его станет ниже нормы, шток цилиндра не сможет выйти на всю длину, а значит и усилие, мощность, всего агрегата снизится.

Как работает гидравлика

И так рассмотрим работу цилиндра на ковше экскаватора.

Шток цилиндра работает в две стороны, а значит с каждой стороны поршня, внутри цилиндра, есть рабочая камера. К цилиндру подходят с каждой стороны по рукаву высокого давления.

1. Вы на пульте управления повели рычаг от себя. Насос погнал масло из бака по рукавам и трубам высокого давления в нижнюю часть цилиндра. В нижней рабочей камере создалось давление, которое вытолкнуло поршень, а значит и шток из цилиндра. Шток вышел, ковш открылся в рабочее положение, приготовился к захвату.
2. Вы подвели ковш к тому месту ямы или карьера, откуда необходимо зачерпнуть грунт. Теперь вам надо чтобы ковш зачерпнул, поэтому вы приводите прошлую рукоятку на пульте в положение на себя. В пульте перекрылся один клапан и начал открываться другой, обратный. Теперь жидкость поступает в верхнюю часть цилиндра. Поршень идет в низ, и выдавливает масло из нижней камеры через обратный клапан, обратно в бак, откуда насос гонит его в верхнюю камеру. Шток уходит в цилиндр, ковш зачерпывает грунт.
3. Вы подводите ковш с грунтом к тому месту, куда необходимо вывалить грунт. Это может быть куча отвала или кузов автомобиля. И вновь тянете рычаг на себя. Масло бежит, давление создается, ковш открывается, и грунт устремляется к месту выгрузки.

Вся гидравлика, какой бы мощной и продвинутой она не была, работает именно так, как я вам рассказал. Меняются размеры, назначения и диаметр рукавов высокого давления, но принцип работы неизменен.

Источник: http://www.03bur.ru/?p=1398

Простейшие методы диагностики гидросистем машин

Техническое обслуживание гидросистем машин должно осуществляться высококвалифицированными специалистами с помощью высокоточных диагностических приборов, выводящих сведения о неполадках на компьютер. Последний должен указывать методы устранения неисправностей. Такой подход находит все более широкое применение.

Читайте

Классификация гидрооборудования самоходных машин

Однако, даже если рядом нет грамотного специалиста, а из средств диагностирования имеются только простые приборы измерения, определить причины неисправности гидросистемы можно достаточно точно и быстро, используя логический метод их нахождения. При этом необходимо хорошо понимать основные принципы гидравлики и знать основы работы и устройства каждого элемента гидропривода.

Как остановить экскаватор?

Источник фото: exkavator.ruОпределить причины неисправности гидросистемы можно, используя логический метод их нахождения

Если возникшая неисправность привела к потере функций машины, или (и) негативно сказывается на безопасности ее эксплуатации, или наносит вред окружающей среде (например, обрыв рукава высокого давления), то машину следует немедленно остановить.

Для обеспечения безопасности при остановке машины необходимо провести следующие мероприятия:

• опустить все подвешенные рабочие органы машины или зафиксировать их механическим способом;
• сбросить давление во всей гидросистеме;
• разрядить все гидроаккумуляторы;
• снять давление с преобразователей давления;
• выключить электрическую управляющую систему;
• отключить электрическое питание.

При этом следует учесть, что рабочие жидкости, используемые в гидроприводах, являются малосжимаемыми по сравнению с газом и при снижении давления расширяются незначительно. Однако в тех местах гидросистемы, где может находиться сжатый газ (из-за недостаточной деаэрации или при подключенном гидроаккумуляторе), уменьшать давление следует очень осторожно.

Как подойти к диагностике гидросистемы?

Неисправности гидравлической системы можно разделить на два вида:

• неисправности, не влияющие (безусловно, до определенного времени) на функционирование машины, — функциональная неполадка в гидросистеме (например, повышение утечки, температуры и т.п.);
• неисправности, влияющие на функционирование машины, — функциональная неполадка в машине (например, снижение производительности).

Поиск разных видов неисправностей выполняется по разным алгоритмам.

Возможны случаи, когда одна и та же неисправность (например, насоса) может привести к функциональной неполадке и в машине (снизив производительность), и в гидросистеме (повысив уровень шума).

Читайте

Изучаем спецмашины изнутри. Гидрораспределители направляющие

Опыт показал, что поиск неисправностей предпочтительно начинать с основных проблем и прорабатывать тестовые процедуры, учитывая такие признаки, как повышение температуры, шума, утечки и т.п., в качестве «путеводных нитей». При этом решающее значение имеет здравый смысл, так как определенные симптомы могут непосредственно указать на проблемную область. Струя масла, вытекающая из-под уплотнения гидроцилиндра, указывает, где находится проблемная область.

Источник фото: exkavator.ruОдна и та же неисправность может привести к неполадке как в машине, так и в гидросистеме

Однако некоторые симптомы являются не столь очевидными. Если в каком-либо узле имеет место утечка потока при переходе от высокого давления к низкому, то в нем происходит локальное выделение тепла, что не всегда удается сразу же обнаружить.

В этом случае можно сэкономить много времени. Следует проверить, не проводились ли в системе незадолго до возникновения неисправности какие-либо работы по техническому обслуживанию или настройке.

Следует определить точную природу неисправности: возникла она внезапно или развивалась постепенно, в течение продолжительного времени, на работу каких частей машины она влияет.

Источник фото: exkavator.ruЕсли в каком-либо узле имеет место утечка потока, то в нем происходит локальное выделение тепла

Как определить простейшие неисправности гидросистемы?

Определить неисправности можно двумя способами:

• с помощью органов чувств;
• с помощью приборов и инструментов.

Простейшие неисправности гидравлической системы можно определить с помощью органов чувств — увидев, ощутив, услышав, — причем очень быстро. На практике многие проблемы решаются именно таким способом, без применения каких-либо инструментов.

Подтекание рабочей жидкости	В местах соединений элементов	— Слабая затяжка резьбовых соединений — Разрушение уплотнительных элементов (манжет, колец)
Вспенивание рабочей жидкости	В масляном баке	— Подсос воздуха во всасывающей гидролинии — Низкий уровень рабочей жидкости в баке
Недостаточная скорость выполнения операций	Рабочие органы машины	— Большие утечки рабочей жидкости — Недостаточная подача насоса
Недостаточное усилие при выполнении операций	Рабочие органы машины	— Большие утечки рабочей жидкости в системе — Неправильная настройка предохранительного клапана

Шум при работе насоса	Насос	— Кавитация во всасывающем трубопроводе — Несоосность валов насоса и приводной установки — Износ приводных редукторов и муфт
Шум и стук при работе клапанных аппаратов	Клапан	— Засорен клапан — Сломана пружина — Разрегулирован клапанный узел

Нагрев рабочей жидкости до температуры более 60 °С	На трубопроводах	— Низкий уровень рабочей жидкости в баке — Засорены фильтры — Засорен сапун
Нагрев насоса	На корпусе насоса и прилегающих к нему узлах	— Низкая подача и, как следствие, недостаточная скорость выполнения рабочих операций
Нагрев гидроцилиндров и гидромоторов	На корпусе гидроцилиндра, гидромотора и прилегающих к ним трубопроводах на расстоянии 10-20 см	— Неисправен гидроцилиндр (износ уплотнений, повреждение поршня) — Неисправен гидромотор (износ поршней и распределителя, выход из строя подшипников)
Нагрев гидрораспределителей	На корпусе гидрораспределителя и прилегающих к нему трубопроводах слива рабочей жидкости	— Неисправен гидрораспределитель (износ золотников, неисправность клапанов)

Если с помощью органов чувств не удалось выявить неисправность, то необходимо использовать приборы: манометры, расходомеры и т.п.

Как подойти к поиску более сложных неисправностей гидросистемы?

Перед тем как начинать поиск неисправностей, нужно четко знать, какие параметры гидравлической системы необходимо измерить, чтобы получить информацию о месте нахождения неисправности, и с помощью каких специальных инструментов, приборов и оборудования это сделать.

Измеряемые параметры

Для нормального функционирования машины на ее рабочий орган должна быть передана определенная сила (крутящий момент) с определенной скоростью и в определенном направлении. Соответствие этих параметров заданным и должен обеспечить гидропривод, преобразующий гидравлическую энергию потока жидкости в механическую энергию выходного звена. Правильная работа рабочего органа зависит от параметров потока — расхода, давления и направления.

Читайте

Качество опрессовки рукавов высокого давления

Следовательно, для проверки работы гидравлической системы необходимо проверить один или несколько из этих параметров. Для принятия решения о том, какие параметры надо проверить, необходимо получить полную информацию о неисправности.

Часто сообщение о неисправности в машине состоит из довольно неточной информации, например: «недостаточная мощность». Мощность зависит как от усилия на выходном звене, так и от его скорости, т.е. от двух параметров. В этом случае для принятия решения о том, какой параметр нужно проверить, следует задать более целенаправленные вопросы: привод работает слишком медленно или он не развивает требуемого усилия или крутящего момента?

Источник фото: exkavator.ruЧасто сообщение о неисправности в машине состоит из довольно неточной информации

После определения сути неисправности (недостаточная скорость или сила, неправильное направление движения рабочего органа) можно определить, отклонение какого параметра потока (расхода, давления, направления) от требуемого значения привело к этой неисправности.

Смотрите

Все объявления о продаже гидрооборудования

Хотя процедура поиска неисправности основана на контроле расхода, давления и направления потока, имеются и другие параметры системы, которые можно измерить как с целью локализации неисправного узла, так и для определения причин его неисправности:

•  давление на входе в насос (вакуумметрическое) — для выяснения неисправностей во всасывающих линиях;
• температура — обычно более высокая температура одного из узлов системы (по сравнению с температурой остальных) является верным признаком того, что имеет место утечка;
• шум — при систематических и рутинных проверках шум является хорошим индикатором состояния насоса;
• уровень загрязнения — при неоднократном появлении отказов гидросистемы следует проверить загрязненность рабочей жидкости для определения причин неисправности.

Источник фото: exkavator.ruВ гидравлической системе давление обычно измеряется манометром или вакуумметром

Специальные приборы, инструменты и оборудование для диагностики гидросистемы

В гидравлической системе давление обычно измеряется манометром или вакуумметром, а расход — расходомером. Кроме этого, для специалиста по диагностике могут быть полезны и другие приборы и инструменты:

• преобразователь давления и самописец — если точность измерения давления должна быть выше точности, которую обеспечивает манометр, а также если необходимо измерить давление при переходном процессе или при действии реактивных возмущений со стороны внешней нагрузки (преобразователь давления выдает переменное напряжение, зависящее от приложенного давления);
• градуированный сосуд и секундомер — при измерении очень малых расходов, например утечек, с их помощью можно получить большую точность, чем при измерении расходомером;
• температурный датчик или термометр — для измерения температуры в гидравлическом баке можно установить температурный датчик (часто его совмещают с индикатором уровня рабочей жидкости), причем рекомендуется пользоваться датчиком, выдающим сигнал тревоги, как только температура рабочей жидкости становится слишком низкой или слишком высокой;
• термопара — для измерения локальной температуры в системе;
• измеритель шума — повышенный шум также является явным признаком неисправности системы, в особенности для насоса. При помощи измерителя шума всегда можно сравнить уровень шума «подозреваемого» насоса с уровнем шума нового насоса;
• счетчик частиц — позволяет с высокой степенью достоверности определить уровень загрязненности рабочей жидкости.

Диагностика гидросистемы при функциональной неполадке в экскаваторе

Шаг 1. Неправильная работа привода может иметь следующие причины:

• скорость исполнительного механизма не соответствует заданной;
• подача рабочей жидкости исполнительного механизма не соответствует заданной;
• отсутствие движения исполнительного механизма;
• движение в неправильном направлении или неконтролируемое движение исполнительного механизма;
• неправильная последовательность включения исполнительных механизмов;
• «ползучий» режим, очень медленная работа исполнительного механизма.

Шаг 2. По гидравлической схеме определяют марку каждого компонента системы и его функцию

Шаг 3. Составляют списки узлов, которые возможно, являются причиной нарушения функционирования машины. Например, недостаточная скорость исполнительного механизма привода может быть следствием недостаточного расхода жидкости, поступающей в гидроцилиндр, или ее давления. Следовательно, надо составить список всех узлов, которые влияют на эти параметры.

Шаг 4. На основании определенного опыта диагностирования определяют приоритетный порядок проверки узлов.

Шаг 5. Каждый узел, содержащийся в списке, подвергают предварительной проверке в соответствии с очередностью. Проверка проводится по таким параметрам, как правильная установка, настройка, восприятие сигнала и т.д., с целью выявления ненормальных признаков (как, например, повышенные температура, шум, вибрация и т.п.)

Шаг 6. Если в результате предварительной проверки узел, имеющий неисправность, не найден, то проводят более интенсивную проверку каждого узла с применением дополнительных инструментов, без снятия узла с машины.

Шаг 7. Проверка с использованием дополнительных приборов должна помочь найти неисправный узел, после чего можно решить, следует его ремонтировать или заменить.

Шаг 8. Перед повторным запуском машины необходимо проанализировать причины и последствия неисправности. Если неполадка вызвана загрязнением или повышением температуры гидравлической жидкости, то она может повториться. Соответственно, надо провести дальнейшие мероприятия по устранению неисправности. Если сломался насос, то его обломки могли попасть в систему. До подключения нового насоса гидроситему следует тщательно промыть.

*Подумайте над тем, что могло привести к повреждению, а также о дальнейших последствиях этого повреждения.

Источник: https://exkavator.ru/articles/hydroequip/5005_prosteyshie_metodi_diagnostiki_gidrosistem_mashin.html