Гидрооборудование (часть 1)

Введение

Огромный парк мобильных машин, используемых в жилищном, промышленном, дорожном и мелиоративном строительстве, на лесозаготовках, для санитарной очистки и уборки городов и населенных пунктов, которую традиционно относят к продукции строительного, дорожного и коммунального машиностроения, нуждается в техническом обслуживании, текущем и капитальном ремонтах для поддержания в работоспособном состоянии.

Как показывает практика, наибольшая эффективность всех видов технического обслуживания и ремонта гидропривода машин и оборудования достигается при использовании узлов и агрегатов заводского изготовления и зависит от квалификации обслуживающего персонала.

Гидравлическое оборудование является конструктивно сложным, а его изготовление - технологически трудоемким производством, для которого необходимы высококачественные материалы, точное литье из чугуна и алюминиевых сплавов, прецизионные агрегатные станки, оборудование для термической обработки и нанесения гальванопокрытий, испытательные стенды, метрологическое обеспечение, другое оборудование, отвечающие требованиям ГОСТ 2.602-68. Естественно, что ремонт гидрооборудования в условиях неспециализированного производства или в технически слабо оснащенных ремонтных мастерских не может соответствовать этим требованиям.

Единственный технически и экономически оправданный выход заключается в использовании оборудования, выпускаемого специализированными предприятиями.

Следует отметить, что при модернизации серийно выпускаемого или создании нового гидравлического оборудования заводы-изготовители стремятся обеспечить взаимозаменяемость с выпущенным ранее. В тех случаях, когда это невозможно или экономически нецелесообразно, заводы-изготовители продолжают производство морально устаревшего гидрооборудования специально для поддержания в работоспособном состоянии ранее выпущенной техники.

В настоящее время многообразие используемого гидрооборудования создает проблемы для эффективного обслуживания машин, так как определение взаимозаменяемости отдельных узлов и агрегатов, непросто даже для высококвалифицированных специалистов.

Для оказания помощи в решении этих проблем ООО Компания «Традиция-К», специализирующаяся на поставках гидравлического оборудования для экскаваторов, мобильных строительных, дорожных и коммунальных машин подготовила ряд данных статей.

Ряд статей содержит сведения о широкой номенклатуре гидравлического оборудования, используемого в строительных, дорожных и коммунальных машинах, как выпускаемых в настоящее время, так и снятых с производства, но находящихся в эксплуатации.

1. Насосы гидравлические

В гидроприводах строительных, дорожных и других мобильных машин применяются насосы различных типов, которые являются наиболее сложным гидравлическим оборудованием. Условно насос принято считать "сердцем" любого гидропривода машины: при отключенном насосе или в случае его отказа ни один из гидродвигателей не может быть приведен в действие. Работоспособность насоса определяет безотказность работы всего гидропривода машины. Отсюда вытекает важность изучения конструкции, знание принципа действия и умелого обслуживания насосов, гидромоторов, а также другого гидрооборудования.

Насос предназначен для обеспечения перемещения рабочей жидкости в процессе преобразования механической энергии приводного двигателя внутреннего сгорания или электромотора в энергию потока рабочей жидкости, поэтому назначение насоса - нагнетание рабочей жидкости в трубопроводы.

Основными параметрами любого насоса являются рабочий объем V, номинальное давление Р_ном и номинальная частота вращения n_ном, а производными - производительность (подача) Q_ном, потребляемая мощность N_ном, а также полный КПД_η.

В гидроприводах мобильных машин применяют роторно-вращательные и роторно-поступательные насосы, которые по виду рабочих органов разделяют на шестеренные, шиберные (пластинчатые) и поршневые. По углу между осями блока и поршня различают радиальные и аксиальные поршневые насосы. По механизму передачи движения радиально-поршневые насосы классифицируют на кулачковые и кривошипные, а аксиально-поршневые - с наклонным блоком и с наклонным диском.

Насосы могут быть выполнены с нерегулируемым и регулируемым рабочим объемом и предназначены для работы как в режиме объемного насоса, так и в режиме объемного гидромотора (насоса-мотора) с реверсивным и нереверсивным направлениями вращения и с постоянным и реверсивным направлениями потока.

Сравнительная оценка основных параметров гидромашин различных типов показывает, что каждый тип имеет определенные конструктивные особенности, которые определяют область их использования, целесообразную с технической и экономической точек зрения.

Шестеренные насосы широко используют в мобильных машинах небольшой мощности при низком и среднем давлении в гидросистеме. Они достаточно надежны в эксплуатации, менее требовательны к чистоте рабочей жидкости и имеют меньшую стоимость по сравнению со стоимостью гидронасосов других типов.

Применение аксиально-поршневых гидронасосов наиболее целесообразно при среднем и высоком давлении в гидросистемах мобильных машин и цикличном характере изменения внешней нагрузки. Дополнительные устройства обеспечивают реверсирование потока и изменение подачи.

1.1. Гидронасосы аксиально-поршневые

Аксиально-поршневые насосы имеют более высокий полный КПД, по сравнению с КПД шестеренных и пластинчатых насосов. Объемный КПД аксиально-поршневых насосов начинает заметно снижаться только при вязкости рабочей жидкости менее 10 мм²/с, для пластинчатых насосов этот предел вязкости составляет 50-80 мм²/с, а для шестеренных - 80 мм²/с.

В результате анализа современных конструкций аксиально-поршневых насосов установлено следующее:

1. Основным направлением совершенствования конструкций аксиально-поршневых гидронасосов является улучшение энергетических показателей, главным образом, путем увеличения номинального давления, частоты вращения и угла наклона блока цилиндров. По критерию наименьшей стоимости объемного гидропривода максимальное давление следует повысить до 32-40 МПа. Частоту вращения можно повысить 20-30% путем создания избыточного давления во всасывающей гидролинии. Повышение частоты вращения связано с необходимостью соединения насосов непосредственно с коленчатым валом двигателей внутреннего сгорания, а также увеличения мощности гидравлических приводов.

2. Аксиально-поршневые насосы с наклонным блоком цилиндров получили наиболее широкое применение в объемных гидроприводах машин, работающих в средних и тяжелых режимах внешних нагрузок с большой частотой включения. Их следует предпочитать при выборе перспективного типа гидромашин с учетом номинального давления, так как они более надежны в условиях переменных нагрузок и менее чувствительны к загрязнению рабочей жидкости, чем аксиально-поршневые насосы с наклонным диском. Традиционная схема исполнения насосов с наклонным блоком цилиндров и торцевым распределением рабочей жидкости позволяет использовать номинальное давление до 35 МПа.

3. При выборе предпочтительной конструкции из наиболее распространенных конструкций аксиально-поршневых насосов следует учитывать, что при прочих равных условиях насосы с шатунной кинематикой имеют следующие преимущества:

• возможность работы в насосном и моторном режимах в открытой и замкнутой гидросистемах;
• высокая всасывающая способность, обеспечивающая удовлетворительное заполнение рабочего объема при широком диапазоне изменения вязкости рабочей жидкости, что особенно важно для гидроприводов мобильных машин, эксплуатируемых на открытом воздухе при широком диапазоне изменения температуры;
• относительно меньшая чувствительность к чистоте рабочей жидкости (могут надежно работать при тонкости фильтрации до 40 мкм);
• возможность встраивания регуляторов давления и расхода, а также вспомогательного насоса для питания системы управления и подпитки;

В аксиально-поршневых насосах с наклонным блоком цилиндров использована унифицированная конструкция качающих узлов, различающихся только габаритными размерами. Это создало предпосылки для организации их массового производства на автоматических и поточных линиях, основанного на принципе специализации деталей и сборочных единиц. Схема унификации аксиально-поршневых гидромашин приведена на рис. 1а, 1б.

По функциональному назначению аксиально-поршневые насосы разделяются на нерегулируемые и регулируемые.

Рис. 1а. Схема унификации аксиально-поршневых гидромашин

1 - унифицированный качающий узел; 2 - гидромашина типа 210; 3 - нерегулируемый реверсивный гидромотор с крышкой для присоединения трубопроводов посредством фланцев 210... 13; 4 - нерегулируемый самовсасывающий насос (нерегулируемый нереверсивный гидромотор 210... 12; 5 - нерегулируемый реверсивный гидромотор (насос-мотор) с крышкой для присоединения трубопроводов посредством ввернутых штуцеров 210... 11; 6 - регулируемый насос типа 207; 7 - неподвижный корпус насоса; 8 - поворотный корпус; 9 - регулируемый реверсивный насос для гидросистем с замкнутой циркуляцией 207... 11; 10 - регулируемый самовсасывающий насос для гидроистем с разомкнутой циркуляцией 207... 16; 11 - регулируемый самовсасывающий насос с регулятором мощности; 12 - сдвоенный регулируемый самовсасывающий насос со встроенным регулятором мощности типа 223.

Рис. 1б. Унифицированный качающий узел (а) и нерегулируемый аксильно- поршневой насос-мотор

1 - приводной вал; 2 - стопорное кольцо; 3 - втулка; 4 - пластина; 5 - центральный шип; 6 - тарельчатые пружины; 7 - стопорный штифт; 8 - блок цилиндров; 9 - распределитель; 10 - бронзовая втулка; 11 - семь шатунов; 12 - поршни; 13 - радиальноопорные шарикоподшипники; 14 - радиальный шарикоподшипник; 15 - пружинные кольца; 16 - передняя крышка; 17 - манжетное уплотнение; 18 термообработанная втулка; 19 - корпус гидромашины; 20 - задняя крышка.

ООО Компания «Традиция-К»
по материалам книги:
«Гидравлический привод»