ДП вариант гидропередачи одноковшового экскаватора (1219860), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Развитие в области гидравлики строительных машин на сегодняшний день достигло значительных результатов. Машины с гидравлическим приводом в наше время являются наиболее совершенными образцами строительной техники, высокое качество которых очень ценится при эксплуатации. Более 100 фирм-производителей, как отечественных так и зарубежных, поставляют на рынок экскаваторную технику, наиболее прогрессивными из них являются зарубежные фирмы. Высоким качеством своих машин известны такие иностранные фирмы, как японские HITACHI, Komatsu, Kato, Furukawa, американские Caterpillar, Mustang Manufacturing Company, Trencor Inc, John Deere, английские JCB, Hanix, следует отметить особое отношение немецких производителей, таких как Hydrema, LIEBHERR, к качеству и степени очистки рабочих жидкостей, точности изготовления элементов гидросистем. Повышают качество своих машин и отечественные экскаваторостроители, такие как Уралвагонзавод им. Ф.Э.Дзержинского, ЗАО Эксмаш, завод "КОВРОВЕЦ", которые покупают комплекты гидрооборудования за рубежом.
Уровень качества современных строительных машин, а в частности и экскаваторов очень высок, машины удобны в управлении, обладают высокой точностью исполнения операций, высокопроизводительны, а применение новых материалов, усовершенствованных агрегатов, иновационных технологий позволяет использовать их в регионах засушливых пустынь Африки до снежных полюсов Арктики и Антарктики. Но на протяжении многих лет, от начала применения годропередач на экскаваторах в 50-60-х годах и до наших дней, существует ещё очень много проблем, которые пытаются решать и решают производители строительной техники. Климатические и грунтовые условия в которых работают экскаваторы, наличие ударных и динамических нагрузок требуют соответствующего уровня качества конструкционных материалов, особенно важно соответствие марок стали для металлоконструкций машин, так как под действием низких температур, даже без работы, могут возникнуть различные коробления и даже трещины в каркасе и других узлах экскаватора. В связи с этим производители техники пытаются обеспечить соответствие выпускаемых машин климатическим областям и грунтовым условиям. Для этого используются более прочные и хладоломкие виды сталей, такие как 09Г2С, 10ХСНД, и другие, которые обеспечивают достаточную надёжность и прочность при работе машины в холодных условиях и при больших динамических нагрузках.
Широкий географический диапазон использования экскаваторов должен обеспечиваться стойкостью гидропривода машин, который особенно уязвим, к суточным перепадам температур, к воздействию низких температур, а также должны быть обеспечены хорошие пусковые характеристики для насосов, всей гидросистемы, двигателя, а следовательно и всей машины в целом. Таким образом, на сегодняшний момент существует проблема эксплуатации машин в условиях северных широт.
Одним из основных аспектов этой проблемы является снижение качества и свойств эксплуатационных жидкостей, наиболее важными из которых являются гидравлические жидкости, при их эксплуатации, вследствие воздействия низких температур. Вязкость в холодных условиях увеличивается, что ведёт к ухудшению прокачиваемости масла и ухудшению работы машины. Но низкие температуры – это еще не все проблемы зимнего периода. Конденсация и постепенное накопление воды в рабочих узлах техники (ДВС, различные гидравлические системы) в условиях перепада температур происходят более интенсивно и заметно для техники. Обводнение систем грозит накоплением шлама и как следствие постепенным загущением масла (в случае ДВС), снижением эффективности работы системы и усилением коррозии и износа (в случае гидравлических систем). Поскольку зимний период длится в России до марта, а в некоторых регионах и до июня, техника работает в зимних условиях полгода.
Эксплуатирующим организациям требуются масла обеспечивающие запуск техники при температурах -40º С…-45º С. При таких температурах возникают проблемы не только при сгорании топлива и гидравлики, но и в работе электронных схем тех устройств, которыми снабжена современная техника.
Подбор гидравлических масел требует особенного обсуждения, поскольку именно при подборе масла для гидравлической системы совершается наибольшее количество ошибок. Благодаря высокой эффективности, простоте и экономичности значительный процент гидравлических систем применяется именно на внедорожной технике: краны, бульдозеры, экскаваторы, погрузчики, трактора, самосвалы. Внедорожная техника в отличие от магистрального транспорта работает в экстремальных и жестких условиях. Именно для мобильной техники важна беспроблемная работа каждого узла, на которую влияет не только качество сборки или общий наработанный моторесурс, но и корректно подобранный, исходя из условий эксплуатации, смазочный материал. Для обеспечения всесезонной работы мобильной гидравлики, а также лучшего смазывания в условиях сильных перепадов суточных температур требуется применение загущенных гидравлических масел со спецификацией ISO HV или DIN 51524 Part 3 HVLP. Это является основным отправным пунктом при подборе смазочного материала к гидравлической системе.
Обводнение и изнашивание гидравлических систем занимает наиболее значительный процент среди причин снижения ресурса или выхода из строя гидросистем, и роль смазочного материала в предотвращении или минимизации данных процессов довольно значима. Для снижения опасности обводнения гидравлические масла должны эффективно отделять воду, противодействуя образованию эмульсии в гидросистеме, дальнейшей коррозии и изнашиванию элементов системы. Такими свойствами обладают именно специальные гидравлические масла.
Такими маслами являются масла с высоким показателем индекса вязкости (ИВ более 140) и специальным комплексом противоизносных присадок. Высокий показатель индекса вязкости обеспечивает низкую вязкость при запуске гидросистемы при низких температурах (<1000сСт) и достаточную вязкость при высоких рабочих температурах (>10сСт). Это является вторым отправным пунктом при подборе смазочного материала для гидравлической системы исходя из конкретного диапазона рабочих температур эксплуатации техники. Запуск гидросистемы в зимний период, как правило, проводится до -20° С. Однако есть случаи, когда запуск гидравлической системы необходим при более низких температурах. Решающую роль в этом случае играет вязкость масла при максимально низких температурах. Чем ниже вязкость при отрицательных температурах, тем легче прокачивается масло по системе и меньше износ.
Если вязкость масла при низких температурах будет переходить за «порог» в 1000 сСт, то прокачивание по системе слишком густого масла может привести не только к повышенному износу, но и к отказу системы. Выходом из ситуации является использование гидравлических масел с низким показателем вязкости, как ISO 15, ISO 22, однако данная мера будет обеспечивать решение только на время зимнего сезона, так как в летнее время, когда рабочие температуры масла в гидросистеме могут повышаться до 70-80° С, такое масло будет имеет слишком малую вязкость и не сможет обеспечить необходимое смазывание. Поскольку объемы заливки гидравлических систем некоторых моделей техники достигают не только десятков, но и нескольких сотен литров, сезонная замена гидравлического масла становится экономически значима. Для решения таких проблем разрабатываются специальные всесезонные гидравлические масла, например Shell Tellus S4 VX 32. Данное масло имеет сверхвысокий показатель индекса вязкости (более 300), обеспечивая легкий запуск гидросистем при температурах ниже -40° С. Также данное гидравлическое масло можно применять и в летний период до +30-35° С, что подчеркивает многообразие его применения.
В связи с аспектами проблемы становится важной задачей выбор фильтров и собственно качество фильтрации рабочей жидкости, которая обладает специфическими свойствами, вследствие её эксплуатации в условиях северных широт. В гидравлической системе, в рабочей жидкости изначально содержится определенное количество загрязняющих частиц, которое увеличивается по мере эксплуатации системы в результате износа компонентов системы, попадания в нее грязи через уплотнения и т.д. Поэтому необходимо применять фильтры, которые задерживают частицы грязи и позволяют поддерживать определенную чистоту рабочей жидкости.
Для обеспечения высокой чистоты жидкости необходимо использовать все виды фильтров для рабочей жидкости, и подбирать их из условия безкавитационной работы насоса. Фильтры для очистки рабочей жидкости подразделяются согласно мест их установки: всасывающие, напорные, воздушные и сливные фильтры.
Сливные фильтры устанавливаются в линию после всех компонентов системы. Фильтруют рабочую жидкость перед тем, как она поступает в бак. Их назначение – поддерживать необходимую чистоту рабочей жидкости в баке. Размер сливного фильтра должен обеспечивать его высокую грязеёмкость и за счёт этого его долговечность. Обычно у сливных фильтров фильтроэлементы состоят из химического волокна или из специального целлюлозного наполнителя.
Напорные фильтры встраиваются в напорную магистраль. Гидравлический фильтр защищает непосредственно один или несколько компонентов, обеспечивая подачу на него рабочей жидкости необходимой чистоты. Обычно у напорных фильтров фильтроэлементы состоят из химического волокна, имеющего абсолютную эффективность фильтрации для указанного размера частиц, Bx>75.
Всасывающие фильтры устанавливаются во всасывающую линию, защищая насос от возможного загрязнения грубыми частицами, и применяются обычно на машинах, у которых насос имеет относительно низкую подачу. У всасывающих фильтров фильтроэлемент состоит из металлической сетки, которая при большом количестве загрязняющих частиц забивается и ограничивает сечение потока жидкости, что может привести к кавитационным процессам или к прорыву фильтра, что незамедлительно приведёт к поломке насоса. Поэтому, особенно в условиях низких температур, их нужно очень точно подбирать по размеру, чтобы не допустить кавитации в насосе.
Воздушные фильтры очищают воздух, который засасывается в бак, когда уровень рабочей жидкости в нём падает. Воздушные фильтры необходимо использовать, чтобы предотвратить попадание грязи в систему из окружающей среды вместе с воздухом.
Производители строительной техники используют на своих машинах две основные системы фильтрации жидкости: полнопоточную и неполнопоточную. При этом полнопоточная система означает то, что весь поток нагнетаемой жидкости подвергается фильтрации до возврата в гидробак. Такая система фильтрации встречается чаще всего в гидросистемах, где возвратный масляный поток не превышает подачу насоса. Неполнопоточная система фильтрации отличается от полнопоточной тем, что через фильтр проходит только 10–15% потока, остальная часть поступает в гидравлический контур рабочего оборудования. Неполнопоточная фильтрация применяется в системах с переменным и очень высоким расходом. Экскаваторы, работающие в холодных условиях, имеют именно такую систему фильтрации, что значительно облегчает и без того тяжёлую работу гидропередачи, связанную с повышенной вязкостью гидравлической жидкости.
Положительным эффектом в решении проблемы эксплуатации экскаваторов в условиях северных широт может стать предварительная очистка рабочей жидкости с помощью внешних фильтрационных установок и применение неполнопоточной системы с применением фильтров с повышенной пропускной способностью при наличии в техническом обслуживании строгого контроля качества очистки жидкости.
Параметры рабочей жидкости в первую очередь должны удовлетворять параметрам насосной установки, которая установлена на экскаваторах. Именно насос испытывает наибольшее воздействие низкокачественного, загущенного или плохо очищенного масла. При этом разные по конструкции насосы по разному реагируют на загрязнение рабочей жидкости, самым неприхотливым в этом отношении является шестерёнчатый насос.
Шестерёнчатые насосы наиболее просты, надёжны и недороги, они используются на таких работах, где необходимо невысокое давление при постоянном высоком расходе. Шестерёнчатые насосы почти всегда применяются в качестве масляных насосов двигателя и гидронасосов трансмиссии. Они применяются в качестве маслоперекачивающих насосов гидротрансформатора. Шестерёнчатые насосы высокой производительности с рабочим давлением до 20 МПа многие годы применялись в качестве главных гидронасосов в колёсных погрузчиках, сейчас их применение намного сократилось, но и сейчас они используются на машинах малых типоразмеров. Потребность в более высоких показателях производительности и топливной экономичности привёл к замене шестерёнчатых насосов на более производительные поршневые насосы.
Аксиально–поршневые насосы являются наиболее производительными и компактными насосами, обладающими самым высоким предельным давлением. Такие насосы наиболее дорогостоящие и чувствительные к загрязнению рабочей жидкости. Поршневые насосы применяются на машинах, от которых требуется максимальная производительность. Такими машинами являются крупные экскаваторы и колёсные погрузчики. Различают два типа поршневых насосов: поршневые насосы постоянной производительности, особенность конструкции которых заключается в том, что угол установки наклонной шайбы остаётся неизменным, и подача прямо пропорциональна частоте вращения приводного вала насоса; поршневые насосы переменной производительности отличаются тем, что подача изменяется независимо от частоты вращения приводного вала насоса, а угол установки наклонной шайбы может меняться, что позволяет регулировать давление или поток независимо от оборотов приводного вала. Возможность точно контролировать производительность насоса и быстро её изменять позволяет применять регуляторы насосов, способные считывать внешнюю нагрузку.
Ещё одним типом насосов, применяемых на строительных машинах являются пластинчатые (или лопастные) насосы. По своим эксплуатационным свойствам, они стоят посредине между шестерёнчатыми насосами и поршневыми. Поршневые насосы имеют относительно простую конструкцию и невысокую стоимость, они не обладают такой же высокой прочностью как шестерёнчатые насосы, однако рассчитаны на более высокое номинальное давление. Лопастные насосы более чувствительны к загрязнению рабочих жидкостей, хотя обладают более высокой устойчивостью по сравнению с поршневыми насосами. лопастные насосы применяются на колёсных погрузчиках малого типоразмера и на других строительных машинах.
Многие производители строительных машин отмечают, что при работе экскаваторов в холодных районах, с температурами до -20…-40 С, затруднён пуск гидросистем, ввиду того, что у масла длительное время находящегося в холоде повышается вязкость. Включение насосов при наличии в гидросистеме жидкости с высокой вязкостью, если не принять мер по её понижению, путём прогрева или повышения давления во всасывающей магистрали, может привести к кавитации в насосах и других гидроагрегатах. Поэтому на строительных машинах на которых не установлено систем, обеспечивающих должную вязкость масла, постепенно повышают давление в гидросистеме или пропускают жидкость в обход контура рабочего оборудования и дросселируют её. Такие меры негативно сказываются на эксплуатационных качествах масла, снижают срок его службы и занимают определённое время, которое могло быть затрачено непосредственно на работу, снижая тем самым коэффициент готовности машины и её коэффициент полезного действия. При работах в условиях холодного климата, применение экскаваторов и других строительных машин без устройств, обеспечивающих необходимую вязкость гидравлического масла, резко возрастают затраты средств и энергии на обслуживание и ремонт гидросистем, их элементов, а чаще всего насосных установок, вследствие поломок, вызванных в основном, кавитацией и загрязнением рабочей жидкости. Поэтому, эксплуатирующие технику, организации стремятся приобретать строительную технику, а в частности и экскаваторы, оснащённые устройствами, которые бы поддерживали бы должный уровень эксплуатационных качеств жидкостей во время пуска и работы машины.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
