Гидроцилиндры - это агрегаты, которые в процессе эксплуатации, на практике дают довольно большую часть отказов в работе гидравлических систем. В основном их отказы происходят из-за неправильной эксплуатации или пренебрежения к обслуживанию.
Внешние повреждения и их последствия очевидны и могут быть обнаружены при ежедневных осмотрах машины (вмятины на корпусе, царапины, забоины на штоке, и т.д.). А вот внутренние утечки и нормальный износ требуют более тщательного внимания.
Основные причины возникающих неисправностей в гидроцилиндрах следующие:
Последствия очевидны и неизбежны:
Работоспособность гидроцилиндра обычно снижается постепенно во времени, а износ может быть больше 20%, когда это осознает работник, замечая замедленность и увеличение временных циклов.
Основным способом оценки технического состояния гидросистемы является ее тестирование, что в настоящее время из-за плохой оснащенности данным видом оборудования неприемлемо для наших эксплуатационников.
Поэтому вполне уместно в таких случаях при определении внутренней утечки через уплотнительные элементы поршня гидроцилиндра, воспользоваться следующими рекомендациями: выдвинуть шток на максимальную длину рабочего хода и ждать при работающей гидросистеме в течение 3-х минут и если шток подвинется более, чем на
15 мм, то значит имеется внутренняя утечка через уплотнительные элементы поршня.
Эксплуатация гидроцилиндра должна производиться в соответствии с "Техническим описанием и инструкцией по эксплуатации" изделия, на которое он устанавливается.
Монтаж, демонтаж и эксплуатация гидроцилиндра на изделии должны производиться персоналом, ознакомленным с "Техническим описанием и инструкцией по эксплуатации"
на машину и гидроцилиндр.
Коротко общие требования при проведении монтажа и установки гидроцилиндров следующие:
Основные правила монтажа гидроцилиндров следующие:
Внутренние диаметры трубопроводов для подключения гидроцилиндра к гидравлической системе должны быть приняты из условия обеспечения необходимого времени срабатывания на основе расчетных или опытных данных. Для уменьшения сопротивления потоку необходимо избегать большого числа изгибов и применять трубопроводы малой длины. Трубы перед монтажом должны быть тщательно очищены от загрязнений.
При работе в запыленных условиях шток (плунжер) гидроцилиндра следует защищать от попадания пыли и грязи, что предотвратит преждевременный выход из строя уплотнений.
После установки гидроцилиндра шарнирные подшипники нужно смазать универсальной среднеплавкой смазкой УС-1 ГОСТ 1033 или другими аналогами до ее появления в зазорах подшипников.
После монтажа гидроцилиндра и подключения его к гидравлической системе нужно обязательно удалить воздух из гидроцилиндра и гидросистемы.
Проверка работы гидроцилиндра состоит из перемещения штока (плунжера) в режиме рабочего хода и возврата вхолостую и под нагрузкой. Шток (плунжер) должен передвигаться плавно, без вибраций и заеданий.
В течение первых 8 часов работы давление в гидроцилиндрах не должно превышать 50% номинального значения. Техническое обслуживание гидроцилиндра заключается в своевременной замене уплотнений при появлении утечек.
При быстром выходе уплотнений из строя следует найти и устранить причины их повышенного износа. Такими причинами могут быть: попадание загрязнений в полость цилиндра; работа на загрязненной рабочей жидкости; появление коррозии на штоке и гильзе (при длительных остановках гидропривода); наличие царапин и зазубрин на штоке и гильзе.
Правила замены уплотнений следующие: перед установкой уплотнительных элементов очистить всю систему от загрязнений; уплотнения не должны проходить над острыми кромками, выступами штока, резьбой, посадочными канавками и т. п. (эти места перед монтажом уплотнений должны быть закрыты в соответствии с рекомендациями по монтажу уплотнений); уплотнения и детали уплотнительного узла должны быть смазаны, отсутствие смазки или недостаточная смазка уплотнений и прилегающих к ним деталей перед сборкой могут, несмотря на хорошие монтажные условия и предосторожность, вызвать повреждение уплотнений; для монтажа уплотнений необходимо использовать специальный инструмент, изготовленный из пластмассового прямоугольного профиля с хорошо закругленными кромками и оправками в соответствии с существующими рекомендациями.
При отладке гидроцилиндров запрещается:
- Производить работы на цилиндрах, находящихся под давлением;
Движение штока (плунжера) гидроцилиндра рывками указывает на недостаточный размер или засорение подводящих труб, падение давления в гидросистеме, неправильно выбранный размер гидроцилиндра, нарушение правил монтажа цилиндра или нарушение состояния трущихся поверхностей штока и гильзы.
При отказе в работе гидроцилиндра нужно проверить правильность сборки и установки уплотнений поршня и штока, а также состояние деталей.
Наиболее характерные неисправности в работе гидроцилиндров, причины их возникновения и способы устранения приведены в таблице 1.
Важным моментом является правильный выбор рабочей жидкости для гидроцилиндров. Основными исходными параметрами, определяющими выбор типа рабочей жидкости, являются:
При выборе рабочей жидкости необходимо также учитывать следующие особенности рабочих жидкостей и их влияние на работоспособность гидроприводов.
Для обеспечения герметичности и заданного ресурса гидросистем, эксплуатирующихся при положительных температурах, целесообразно применять минеральные масла с кинематической вязкостью 20-40 сСт при давлениях до 70 кг/см2 и 60-100 сСт при давлениях 70-200 кг/см;.
Практически длительная работа с относительно высоким КПД может быть обеспечена при кинематической вязкости не менее 20-25 сСт.
В станках, горных машинах, прессах широко применяются масла высокой степени очистки: АУ, турбинные 22 и 30, индустриальные (ГОСТ 20799-88). Недостатком масел по ГОСТ 20799-88 является склонность их к окислению и выделению смол.
Нормальная эксплуатация гидросистем возможна при кинематической вязкости рабочей жидкости не более 1500 сСт. Хотя запуск гидросистем возможен при кинематической вязкости 3000-5000 сСт, для гидросистем немедленной готовности кинематическая вязкость не должна превышать 2000 сСт.
Длительная стабильность характеристик минеральных масел может быть обеспечена при температурах, не превышающих 70 °С. Работа при более высоких температурах приводит к резкому снижению срока службы рабочих жидкостей. При высоких температурах (до 200 °С) целесообразно применять кремний органические жидкости (например, 7-50С-3). При этом необходимо учитывать, что эти жидкости имеют высокую текучесть, низкие смазывающие свойства. В них растворяются пластификаторы синтетических каучуков. В связи с этим особое внимание следует уделить выбору конструкции и материалов уплотнений и трущихся пар.
Технические требования к рабочей жидкости гидросистем представлены в таблице 2
Рабочие жидкости при длительной работе в условиях высоких давлений и температур изменяют свои физико-химические свойства, поэтому их необходимо периодически заменять. Увеличить срок службы рабочих жидкостей можно при применении масел с присадками, обеспечении теплового режима с максимальной температурой масла не более 60 – 70 °С, защиты системы от попадания извне загрязнений и воды, а также надлежащей фильтрацией масла.
Контроль за состоянием масла в процессе эксплуатации осуществляется по изменению следующих основных параметров: стабильности кислотного числа, вязкости и уровня загрязненности.
Загрязненность рабочей жидкости. Под частицами загрязнения понимают все посторонние частицы, включая смолообразование, органические частицы, колонии бактерий и продукты их жизнедеятельности, Размер этих частиц, кроме волокон, принимается по наибольшему измерению. Волокнами считаются частицы толщиной не более 30 мкм при отношении длины к толщине не менее 10:1.
Степень загрязненности рабочих жидкостей может быть оценена весовым способом по ГОСТ 6370, в соответствии с которым содержание в жидкости механических примесей до 0,005% включительно оценивается как отсутствие их. Однако весовая концентрация лишь косвенно характеризует опасность загрязнений для работы гидросистемы, т.к. при одной и той же весовой концентрации характер загрязнений (размеры и количество) могут быть различными.
Более точной является оценка степеней загрязненности по ГОСТ 17216. которым установлено 17 классов отличающихся друг от друга по количеству и размерам находящихся в жидкости частиц загрязнения.
Жидкости классов 0-2 целесообразно использовать для прецизионных приборов, особо точных лабораторных и контрольных работ, классов 3-12 - для испытательных и промывочных стендов, ответственных систем (гидросистемы самолетов, прецизионные станки и т. д.), классов 13-17- для гидросистем грубого силового оборудования в общем машиностроении.
По ГОСТ 17216 наличие в жидкостях частиц размером более 200 мкм (не считая волокон) не допускается.
Контроль размеров и количества частиц загрязнений (по гранулометрическому составу) основан на визуальном подсчете частиц, находящихся в пробе жидкости, либо с помощью микроскопа с пятидесятикратным увеличением, либо по микрофотографии пробы. Недостатком этих методов является их длительность (после отстоя пробы в течение суток подсчет частиц длится 2-3 ч).
Применение фотоэлектронных приборов позволяет автоматизировать этот процесс.
В современных гидросистемах, агрегаты которых имеют малые зазоры в подвижных соединениях, наличие в жидкости примесей, соизмеримых с величинами зазоров, может привести не только к снижению ресурса, но и к выходу из строя системы из-за существенного повышения трения или заклинивания трущихся пар. Для очистки от примесей, содержащихся в самой жидкости или попадающих в нее в виде продуктов износа, коррозии и разложения материалов гидропривода, применяется фильтрация. Фильтрация осуществляется при протекании жидкости через поры фильтрующего материала, размер которых определяет тонкость фильтрации. Фильтрующие элементы делятся на поверхностные (сетчатые, проволочные, бумажные, тканевые) и объемные (пластинчатые, войлочные, фетровые, многослойные сетчатые и тканевые, пластмассовые, металлокерамические и др.).
Тонкость фильтрации оценивается по наименьшему размеру частиц, задерживаемых фильтром. В процессе эксплуатации необходимо сливать скопившиеся загрязнения из корпуса фильтра, промывать сетчатые или заменять загрязненные бумажные фильтроэлементы.
Таблица 1
№ |
Наименование |
Вероятные причины |
Способ устранения |
1. |
Отсутствие рабочего давления в поршневой полости |
Изношены или разрушены уплотнения поршня |
Заменить уплотнения |
2. |
Потеки масла по штоку |
Изношены или разрушены уплотненя поршня |
Заменить уплотнения |
3. |
Нагрев штока и его направляющих. Неравномерное с вибрациями движения штока, защемление штока. |
Большие боковые нагрузки, ослаблено крепление гидроцилиндра |
Обеспечить соосность приводного механизма и штока; проверить крепление и при необходимости восстановить его надёжность |
4. |
Неравномерное, с рывками перемещение штока, повышенный шум и вибрации. |
Воздух попал в полости гидроцилиндра |
Удалить воздух из полостей, устранить возможность подсоса воздуха в соединениях трубопроводов и уплотнении штока. |
Насос засасывает и нагнетает в гидросистему воздух |
Нарушение герметичности всасывающего трубопровода Недостаточный уровень рабочей жидкости в бак до требуемого уровня. Чрезмерное вспенивание рабочей жидкости в баке – опустить сливную трубу ниже уровня жидкости в баке, разделить перегородкой сливную и всасывающую полости бака, установить в бак отражатель. |
||
Неравномерная подача насоса: кавитация во всасывающей полости насоса (неполное заполнение рабочего объёма насоса): непроходимость всасывающего отверстия, неисправность всасывающего клапана, засорение всасывающей трубы или всасывающего фильтра; заужен или погнут всасывающий трубопровод: высота всасывающего отверстия насоса относительно уровня жидкости в баке превышает допустимую: частота вращения насосов превышает допустимую; |
Проверить всасывающее отверстие, всасывающий клапан, очистить всасывающую трубу, всасывающий фильтр. |
||
Выход из строя подпиточного насоса или избыточного давления в баке. |
Заменить насос |
||
Неравномерно, с рывками перемещение штока, повышенные шум и вибрации. |
Погнут шток г/цилиндра. |
Отрихтовать или заменить шток. Отхонинговать или заменить гидроцилиндр. Заменить уплотнения поршня и штока. |
Таблица 2
Наименование параметров |
Значение |
Класс чистоты по ГОСТ 17216 |
12 |
Кинематическая вязкость мм2/с (сСт) |
20 - 35 |
Тонкость фильтрации (номинальная), мкм |
25 |
Температура эксплуатации, оС |
+ 75 |