Министерство образования и наук, молодежи и спорта Украины
Государственное высшее учебное заведение
Донецкий национальный технический университет
Кафедра: «Машины и аппараты
химических производств»
Реферат
По дисциплине: «Механика разрушения и защита оборудования от поломок»
Тема: «Разработка мероприятий по защите от поломок гидроцилиндра»
Выполнил:
ст.гр. МХК-12оз
Железняков В.В.
Проверил:
Кутняшенко И.В.
Донецк 2013
Содержание:
1. Анализ и описание агрегата
2. Общие сведения при проведении монтажа
3. Технические требования
4. Приложения
Анализ и описание агрегата
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:
1. Нарушение периодичности технического обслуживания гидросистем.
2. Использование низкосортных гидравлических масел (зачастую смесей различных масел).
3. Наличие механических примесей в маслах, вследствие чего происходит засорение фильтров и жиклеров, зависание золотников и клапанов, нарушение целостности уплотнительных элементов (манжет, колец, грязесъемников) гидроцилиндров, и в итоге нарушение нормальной работы гидросистемы эксплуатируемой машины.
4. Нарушение параметров установки в узлах и агрегатах, т. е. такие случаи, когда в конструкции возникает эффект изгиба штока гидроцилиндра.
5. Нарушение правил эксплуатации (превышение грузоподъемности, механические повреждения и т. п.).
Последствия очевидны и неизбежны:
1. нарушение герметичности, за счёт интенсивного износа уплотнений;
2. механические повреждения штоков, гильз, поршней - задиры, сколы, излом, изгиб;
3. износ посадочных мест подшипников, втулок в проушинах.
4. нарушение целостности опорно-уплотнительных элементов.
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.
Общие сведения при проведении монтажа
Коротко общие требования при проведении монтажа и установки гидроцилиндров следующие:
1. Разборку, сборку гидроцилиндров и замену опорнонаправляющих и уплотнительных элементов производить согласно «Инструкции по обслуживанию и ремонту цилиндров гидравлических». При монтаже и эксплуатации гидроцилиндров должны соблюдаться правила безопасной работы, приведенные в ГОСТ 16028-70, ГОСТ 12.2.086-83. а также в инструкции по эксплуатации машины.
2. Перед установкой гидроцилиндра на машину необходимо не менее чем за 12 часов его расконсервировать.
3. При монтаже гидроцилиндра необходимо обеспечить соблюдение направления действия усилия с осью штока на всем пути его движения, а также надежность закрепления гидроцилиндра. При монтаже гидроцилиндров необходимо обеспечить жесткую фиксацию штока (плунжера) относительно гильзы для предотвращения его самопроизвольного выдвижения. Монтаж гидроцилиндров массой до 30 кг осуществляют вручную, свыше 30 кг - с применением подъемно-транспортных средств.
4. Монтаж гидроцилиндра на изделие (машину) рекомендуется производить съемными грузозахватными приспособлениями, например, грузовым текстильным ленточным стро-
пом типа СТП или СТК, необходимой грузоподъемности.
Схемы строповки:
5. При установке гидроцилиндров на шарнирных подшипниках, отклонение (неперпендикулярность) его геометрической оси не должна превышать 2 град в одном направлении. При смазке шарнирных подшипников через опорный палец, смазочные канавки на опорных пальцах должны совпадать с отверстиями для смазки во внутреннем кольце подшипника. При монтаже шарнирного подшипника в проушину разъем на его наружном кольце (паз) должен устанавливаться перпендикулярно направлению действующей нагрузки.
Основные правила монтажа гидроцилиндров следующие:
- Радиальные нагрузки на шток (плунжер) должны быть минимальными;
- Следует обеспечить соосность штока (плунжера) и соединяющегося с ним вала ведомого механизма. Для проверки соосности устанавливают монтажные струны, отвесы и другие
приспособления. Непараллельность оси штока и направления перемещения ведомых штоков узлов не должна превышать 0,1 мм на длине 150 мм. - Крепление гидроцилиндров должно быть прочным и жестким (за исключением специальных случаев), а для сочленения штока (плунжера) с приводом рекомендуется применять шарнирное соединение;
- Величину рабочего хода штока (плунжера) гидроцилиндра следует выбирать несколько большей величины максимального хода ведомого механизма во избежание возможных ударов поршня о крышку;
- Не допускается нагружать шток в крайних положениях дополнительной силой, превышающей номинальную;
- При возникновении в крайних положениях штока динамических нагрузок, превышающих максимально допустимые, в гидросистеме необходимо предусмотреть устройства для торможения и демпфирования поршня;
- Должен быть обеспечен удобный доступ к гидроцилиндру для текущего обслуживания и наблюдения за его работой
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;
1. Включать гидропривод со слабо закрепленным или незакрепленным цилиндром;
2. Подтягивать штуцера, крепежные детали во время работы цилиндра;
3. Устанавливать детали с дефектами, влияющими на прочность конструкции;
4. Устанавливать цилиндр без технического паспорта, подтверждающего его годность к эксплуатации.
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:
1. Диапазон температур окружающей среды и характер изменения температур в этом диапазоне;
2. Максимально возможная температура в установившемся режиме работы;
3. Давление рабочей жидкости в гидроприводе;
4. Допустимая длительность эксплуатации гидравлической системы без замены масла;
5. Допустимая в процессе эксплуатации загрязненность рабочей жидкости (с учетом требований к элементам гидропривода, возможных источников загрязненности и тонкости фильтрации);
6. Трудоемкость замены масла;
7. Характеристики применяемых материалов, в частности, материалов уплотнительных устройств;
8. Стоимость рабочей жидкости.
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
Технические требования к рабочей жидкости гидросистем представлены в таблице 2
Рекомендуемые рабочие жидкости и их параметры для гидропривода строительно-дорожных машин, коммунальной и сельскохозяйственной техники приведены в таблице 3 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 - проверить и обеспечить герметичность трубопровода, заменить уплотнения. 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; Вязкость рабочей жидкости превышает допустимую | Проверить всасывающее отверстие, всасывающий клапан, очистить всасывающую трубу, всасывающий фильтр. Установить всасывающий трубопровод требуемого диаметра, исключить местные сопротивления. Уменьшить высоту всасывания, установить подпиточный насос или создать в баке избыточное давление. Уменьшить частоту вращения до рекомендуемых значений, установить подпиточный насос или создать избыточное давление в баке. Заменить рабочую жидкость на рекомендованную, установить подпиточный насос или создать избыточное давление в баке. Отремонтировать или заменить насос подпитки. Выпустить воздух из гидросистемы в высшей его точке. Проверить герметичность гидросистемы. | ||
| Выход из строя подпиточного насоса или избыточного давления в баке. Износ насоса и изменение его производительности при изменении нагрузки | Заменить насос | ||
| Неравномерно, с рывками перемещение штока, повышенные шум и вибрации. | Погнут шток г/цилиндра. Повреждены стенки гидроцилиндра. Повреждены или перекошены уплотнения поршня и штока, установлены уплотнения несоответствующие штатным. | Отрихтовать или заменить шток. Отхонинговать или заменить гидроцилиндр. Заменить уплотнения поршня и штока. |
Таблица 2
| Наименование параметров | Значение |
| Класс чистоты по ГОСТ 17216 | |
| Кинематическая вязкость мм2/с (сСт) Оптимальная Максимальная пусковая Минимальная кратковременная | 20 - 35 1500 10 |
| Тонкость фильтрации (номинальная), мкм | |
| Температура эксплуатации, оС Максимальная Минимальная | + 75 - 40 |