Прневмо и Гидропривод

Большой куш

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГ БОУ ВПО «Сибирский государственный технологический университет»

Факультет: переработки природных соединений

Кафедра: МАШИНЫ И АППАРАТЫ ПРОМЫШЛЕННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Курсовая работа

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ПНЕВМО И ГИДРОПРИВОДОВ

Руководитель: Воронин

____________

     (подпись)

___________________

     (оценка, дата)

Разработал: Полоник

студент группы 53-8

____________

     (подпись)

___________________

              (дата)

Содержание

Введение

Гидравлический привод (гидропривод) — совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством гидравлической энергии. Обязательными элементами гидропривода являются насос и гидродвигатель.  Гидропривод представляет собой своего рода «гидравлическую вставку» между приводным двигателем и нагрузкой (машиной или механизмом) и выполняет те же функции, что и механическая передача (редуктор, ремённая передача, кривошипно-шатунный механизм и т.д.).

Основное назначение гидропривода, как и механической передачи, — преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки (преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а также регулирование, защита от перегрузок и др.).

Пневмопривод - совокупность устройств, предназначенных для приведения в движение машин и механизмов посредством энергии сжатого воздуха. Обязательными элементами пневмопривода являются компрессор(генератор пневматической энергии) и пневмодвигатель.

Пневмопривод, подобно гидроприводу, представляет собой своего рода «пневматическую вставку» между приводным двигателем и нагрузкой (машиной или механизмом) и выполняет те же функции, что и механическая передача (редуктор, ремённая передача, кривошипно-шатунный механизм и т.д.).

Основное назначение пневмопривода, как и механической передачи, — преобразование механической характеристики приводного двигателя в соответствии с требованиями нагрузки (преобразование вида движения выходного звена двигателя, его параметров, а также регулирование, защита от перегрузок и др.).

В общих чертах, передача энергии в пневмоприводе происходит следующим образом:

1. Приводной двигатель передаёт вращающий момент на вал компрессора, который сообщает энергию рабочему газу.

2. Рабочий газ после специальной подготовки по пневмолиниям через регулирующую аппаратуру поступает в пневмодвигатель, где пневматическая энергия преобразуется в механическую.

3. После этого рабочий газ выбрасывается в окружающую среду, в отличие от гидропривода, в котором рабочая жидкость по гидролиниям возвращается либо в гидробак, либо непосредственно к насосу.

В общих чертах, передача энергии в гидроприводе происходит следующим образом: Приводной двигатель передаёт вращающий момент на вал насоса, который сообщает энергию рабочей жидкости. 
Рабочая жидкость по гидролиниям через регулирующую аппаратуру поступает в гидродвигатель, где гидравлическая энергия преобразуется в механическую. После этого рабочая жидкость по гидролиниям возвращается либо в бак, либо непосредственно к насосу.[1]

1 Виды гидроприводов

Гидроприводы могут быть двух типов: Гидродинамические и Объёмные:

 В гидродинамических приводах используется в основном кинетическая энергия потока жидкости. В объёмных гидроприводах используется потенциальная энергия давления рабочей жидкости. Объёмной называется- гидромашина, рабочий процесс которой основан на попеременном заполнении рабочей камеры жидкостью и вытеснении её из рабочей камеры. К объёмным машинам относят, например, поршневые насосы, аксиально-поршневые, радиально-поршневые, шестерённые гидромашины и др.

 Одна из особенностей, отличающая объёмный гидропривод от гидродинамического, — большие давления в гидросистемах. Так, номинальные давления в гидросистемах экскаваторов могут достигать 32 МПа, а в некоторых случаях рабочее давление может быть более 300 МПа.

Объёмный гидропривод применяется в горных и строительно-дорожных машинах, в станкостроении и др.

В зависимости от конструкции и типа входящих в состав гидропередачи элементов объёмные гидроприводы можно классифицировать по нескольким признакам.[2]

1.1 По характеру движения выходного звена гидродвигателя

1.1.1 Гидропривод вращательного движения

Когда в качестве гидродвигателя применяется гидромотор, у которого ведомое звено (вал или корпус) совершает неограниченное вращательное движение;

1.1.2 Гидропривод поступательного движения

У которого в качестве гидродвигателя применяется гидроцилиндр — двигатель с возвратно-поступательным движением ведомого звена (штока поршня, плунжера или корпуса);

1.1.3 Гидропривод поворотного движения

Когда в качестве гидродвигателя применён поворотный гидродвигатель, у которого ведомое звено (вал или корпус) совершает возвратно-поворотное движение на угол, меньший 360°.

1.1.4 По типу приводящего двигателя гидроприводы

с электроприводом

приводом от ДВС

турбин[1]

2 Общие понятия

Под эксплуатацией гидравлических приводов понимается целенаправленная деятельность персонала по применению привода, его техническому обслуживанию и ремонту в процессе работы в реальных условиях.

Исходя из этого определения, следует, что обслуживающий персонал должен знать устройство и принцип работы привода и входящих в его состав узлов, а также порядок действий при техническом обслуживании привода.

2.1Техническое обслуживание

Работа персонала, которая обеспечивает поддержание привода в работоспособном состоянии. Она включает в себя ряд действий оператора, который обязан проводить перед пуском привода в работу и после ее окончания. Так например, перед началом работы гидравлического привода следует проверить уровень жидкости в гидравлическом баке, отсутствие наружных утечек и осуществить работу на холостом ходу. При этом надо убедиться в нормальной работе гидромашин и аппаратов. После окончания работы привода необходимо очистить штоки гидроцилиндров от грязи и пыли, втянуть их внутрь цилиндров и осмотреть гидросистему с целью выявления утечек или каких-либо повреждений. При обнаружении внешних утечек жидкости необходимо подтянуть соединения или заменить уплотнительные элементы гидравлических устройств и агрегатов.

Техническое обслуживание приводов включает также и работы по основным узлам: гидробаки, гидролинии, насосы, гидравлические двигатели и аппараты. Сюда же относятся и работы по контролю за состоянием рабочей среды и своевременной замене гидравлической рабочей жидкости.

Обслуживание гидравлических баков заключается, в основном, в проверке его состояния и предотвращения попадания внутрь бака пыли, грязи, стружки и посторонних предметов.

Обслуживание гидроолинии обычно заключается в их осмотре и при необходимости подтягивании соединений для устранения потерь рабочей среды. Следует обращать внимание на то, чтобы на трубопроводах не было задиров, рисок, вмятин более 0,5 мм и овальности более 10 % диаметра трубы. Не допускаются скручивание и защемление шлангов.

При обслуживании насосов и компрессоров обращают внимание на свободное и плавное вращение их вала, температуру нагрева, которая не должна превышать допустимую, отсутствие посторонних шумов и внешних утечек рабочей среды.

Техническое обслуживание гидравлических двигателей также состоит в основном из их внешнего осмотра. При этом обращают внимание на плавность вращения вала гидромотора, на чистоту штоков цилиндров, на наличие внешних потерь рабочей среды. При обнаружении каких-либо повреждений необходимо их устранить.

Обслуживание аппаратуры в основном заключается в их внешнем осмотре, устранении подтеканий рабочей жидкости, регулировании и настройки аппаратов на нужные параметры, замене уплотнений. При обслуживании фильтров необходимо своевременно удалять отстой из корпуса, промывать фильтрующие элементы (сетки, пластины, магниты) или заменять их новыми. Фильтрующие элементы сетчатых фильтров промывают через 200-300 часов работы, магнитосетчатых - через 200 часов, магнитных - через 500 часов, а тканевых - через 150-200 часов. Пластинчатые фильтры обычно очищают каждую неделю работы.

Часто возможно восстановить нормальную работу фильтров путем пропускания сжатого воздуха или промывочной жидкости в направлении, обратном рабочему потоку.

Обслуживание рабочей жидкости гидроприводов заключается в периодической проверке ее загрязненности и рабочих свойств, ее смене в соответствии с требованиями по эксплуатации гидропривода. В процессе эксплуатации гидропривода необходимо не допускать попадания в рабочую жидкость воды или каких-либо технологических жидкостей, пыли, стружки, грязи или других примесей. Особенно тщательно необходимо соблюдать эти условия при заправке гидробака рабочей жидкостью.

Во время работы гидравлического привода возможны сбои в его работе по причине возникновения различного рода неисправностей. Эти сбои могут быть по причине допущенных ошибок при проектировании, создании или эксплуатации привода.

Другой вид отказов в работе может быть связан с наличием в гидросистеме скрытых дефектов, которые не были выявлены при изготовлении и сборке узлов привода. Еще один вид отказов связан с внешними воздействиями на привод, значительно превышающими по величине расчетные значения, принятые при проектировании привода. Сбой в работе приводов может быть вызван также и причинами естественного старения материалов и износом деталей.

В связи с возникающими сбоями в работе приводов появляется необходимость выявления неисправности и ее скорейшего устранения путем ремонта или замены вышедшего из строя узла или отдельной детали. Для этого важно знать методы поиска неисправностей и приемы их скорейшего ремонта. Быстрому нахождению неисправностей способствуют знания о возможных причинах выхода из строя того или иного узла, формы представления технологического процесса, а также ведения о характерных неполадках, возникающих при работе гидравлических приводов.

3 Эксплуатации гидроприводов

Для осуществления безотказной работы гидравлического привода обслуживающий персонал должен выполнять при эксплуатации приводов определенные правила и требования.

К ним относятся:

- периодическая регулярная проверка  работы гидрофицированного оборудования заданной циклограмме при номинальных нагрузках на двигателях;

- установление соответствия скоростей  движения двигателей, давления, времени  цикла и его тактов, длины перемещения  исполнительных органов и других параметров указанным в циклограмме работы;

- регулярная проверка герметичности  соединений и уплотнительных  устройств;

- периодический контроль состояния  фильтров и другой вспомогательной  аппаратуры и своевременная замена  фильтрующих элементов, очистка отстойников и т.п.;

- проверка контрольно-измерительной  аппаратуры и своевременное их тестирование;

- надежная защита гидробаков, узлов гидропривода от попадания пыли, грязи и других загрязнителей;

- регулярная (ежедневная) проверка  уровня масла в баке;

- регулярная (в соответствии с  руководством по эксплуатации) замена рабочей жидкости и фильтров;

- периодическое удаление из  гидросистемы нерастворенного воздуха.

При проведении этих операций необходимо строго соблюдать требования, изложенные в руководящей документации на гидросистемы и отдельные их узлы и аппараты.

Опыт показывает, что соблюдение всех правил и рекомендаций обеспечивает надежную работу гидросистем во время всего периода их эксплуатации, указанного в технической документации.

3.1 Диагностика гидроприводов

«Диагностикос» в переводе с греческого означает «способный распознавать». Диагностика технических систем подразумевает определения характера состояния какой-либо технической системы по косвенным признакам или параметрам ее работы. Благодаря диагностике можно обнаружить дефекты конструкции и неисправности на ранней стадии, когда они еще не привели к потере системой своей работоспособности.

Процесс выявления возможных дефектов в работе технической системы проводится без остановки работы привода и без разборки каких-то ее узлов или агрегатов, что экономит время и снижает расходы на поддержание системы в работоспособном состоянии. Вместе с тем диагностирование технической системы позволяет повысить коэффициент использования машины, сократить расходы на ремонт оборудования и исключить аварийные ситуации.

Значение диагностики особенно велико для анализа работы автоматизированных технологических систем, когда участие человека в таких системах незначительно, что исключает возможность непосредственной оценки состояния системы оператором или наладчиком. В таких случаях для целей диагностирования применяются разнообразные технические средства и системы, которые могут быть объединены в техническую диагностическую систему.

Техническое состояние любой системы, в том числе и гидравлической, оценивается с помощью тестового, функционального и виброакустического методов диагностирования.

Под тестовым диагностированием понимается такой процесс анализа состояния системы, когда на вход гидравлического привода подаются специальные команды, называемые тестами, а о состоянии привода судят по реакции данного привода на эти команды. Для работоспособного привода реакция привода должна быть вполне определенной, соответствующей тому или иному тесту.

Функциональное диагностирование заключается в оценке состояния гидросистемы по ее функциональным параметрам (давлению, расходу, коэффициенту полезного действия, скорости и т.п.), величина которых должна соответствовать входным воздействиям на систему.

Под виброакустической диагностикой понимается оценка состояния технической системы по косвенным признакам неисправностей, выражающимся в появлении вибрации элементов системы, нарастающему акустическому шуму и т.п. Для этого записывается спектр возникших колебаний и проводится его тщательный анализ с целью выявления аномальных колебательных процессов и источников их появления.

Тестовое и виброакустическое диагностирование проводят обычно для анализа технического состояния элементов гидравлической системы (насосов, двигателей, аппаратов). Функциональное диагностирование проводят для технической системы в целом.

Проведя то или иное диагностирование и оценив состояние системы в целом или ее агрегатов, можно осуществить своевременный ремонт оборудования. Проведение ремонта гидравлических агрегатов и аппаратов имеет свои особенности, которые специалисту-ремонтнику необходимо знать.

3.2 Характерные неисправности гидроприводов

Рассмотрим некоторые возможные неисправности в работе гидравлического привода, причины их возникновения и возможные пути устранения неполадок.

1. После включения гидропривода  его двигатель не начал движение.

Причинами такого сбоя могут быть следующие:

1а - насос не подает в гидросистему  рабочую жидкость;

16 - недостаточна величина давления  в напорной гидролинии насоса;

1в - не включился в нужную  позицию управляющий движением  двигателя гидрораспределитель;

1г - жесткое препятствие на пути  движения гидродвигателя.

Каждая из описанных причин, в свою очередь, может быть вызвана рядом неисправностей внутри самой гидросистемы.

Например, отсутствие подачи насоса (причина 1а) может быть вызвано неправильным направлением вращения приводного вала насоса. Следует проверить его и при необходимости произвести реверс насоса. Если же здесь все в порядке, тогда надо проверить уровень рабочей жидкости в баке и при необходимости долить чистое масло.

Отсутствие подачи насоса может быть вызвано засорением фильтра или самой всасывающей трубы. В этом случае необходимо заменить фильтр или прочистить трубу.

Насос не будет также качать жидкость, если имеется подсос воздуха во всасывающей гидролинии или нарушена герметичность насоса. Тогда необходимо проверить надежность соединения всасывающей трубы с насосом, а также и высоту установки всасывающего патрубка, который должен быть опущен под уровень масла. При нарушении герметичности всасывающей полости насоса ее необходимо восстановить.

Еще одной причиной отказа в работе насоса может быть очень большая, не соответствующая условиям работы вязкость жидкости. В таком случае надо ее заменить на требуемую.

Причина 1б (нет требуемого давления) может быть вызвана отсутствием подачи насоса по уже рассмотренным причинам, неправильной настройкой предохранительного клапана насоса, износом насоса, большими утечками в трубопроводе, неисправностью клапана давления, повышенными утечками в гидравлическом двигателе и т.п. Предохранительный клапан давления должен быть настроен на давление, превышающее рабочее на 10-15 %. Если при проверке давление ниже требуемого, то следует затянуть регулировочный винт клапана и поднять давление. Износ насоса приводит к снижению его коэффициента подачи. Поэтому следует измерить подачу насоса на холостом ходу и под нагрузкой- Если коэффициент подачи контролируемого насоса ниже номинального, то его необходимо заменить новым насосом.

Большие утечки в трубопроводе могут быть вызваны плохим прилеганием элементов соединения труб или разрывом их стенок. Поэтому надо осмотреть трубопроводы, проверить плотность затяжки соединений и в случае необходимости устранить причину утечек рабочей жидкости.

Неисправность клапана давления может быть вызвана застреванием затвора (плунжера) клапана в открытом состоянии. Для ликвидации неисправности надо разобрать клапан и устранить причину заклинивания (загрязнение, перекос, поломка пружины и т.д.)

Повышенные утечки в гидродвигателе могут быть вызваны значительным износом его деталей или выходом из строя уплотнительных элементов. В таком случае надо либо заменить двигатель новым, либо заменить изношенные детали.

Причина 1в (несрабатывание гидрораспределителя) может быть вызвана разрывом электроцепи включения магнита управления положением плунжера распределителя или обрывом в катушке электромагнита, заклиниванием сердечника электромагнита или самого плунжера распределителя, а также возможным одновременным включением обоих электромагнитов управления (если распределитель управляется двумя электромагнитами). Для устранения этих неполадок надо проверить исправность электрических цепей управления распределителя или разобрать распределитель и наладить его работу.

Жестким препятствием на пути движения гидродвигателя (причина 1г) может быть посторонний предмет на направляющих, по которым движется узел машины под действием гидродвигателя, неисправность гидродвигателя (перекос, вызывающий заклинивание поршня в цилиндре, поломка элементов гидромотора или т.п.), чрезмерная затяжка планок или клиньев направляющих, по которым перемещается приводимый гидроприводом узел, и т.п. В таких случаях необходимо осмотреть привод и устранить неполадки.

2. Еще одной часто встречающейся  неисправностью может быть неполадка, когда начавший движение узел машины, приводимый гидродвигателем, не сумел дойти до конца своего хода.

Этот сбой в работе машины тоже может быть вызван рядом причин. Среди них могут быть следующие:

2а - на пути движения узла  возникли механические препятствия, по аналогии с уже рассмотренной  причиной 1г;

2б - самопроизвольное переключение линейного гидрораспределителя, управляющего направлением движения гидродвигателя. Эта неполадка может быть вызвана выходом из строя фиксатора (при наличии такового), сбоем в системе управления, подавшей ошибочный сигнал на переключение распределителя, пропаданием напряжения на электромагните управления гидрораспределителем или поломкой самого распределителя;

2в - падение давления в напорной гидролинии, питающей гидродвигатель. Этот случай и причины его возникновения рассмотрены при описании неполадки 1в;

2г - неисправность самого гидрораспределителя, вызванная заклиниванием его плунжера (золотника) или выходом из строя возвратной пружины;

2д - разрыв цепи питания электромагнита, управляющего гидрораспределителем, или обрыв в его катушке.

3. К неисправностям гидросистемы  относят также резкое возрастание шума при работе гидравлической системы. Хотя эта неисправность не вызывает останова в работе привода, однако несвоевременное устранение этой неполадки может привести к поломкам гидросистемы и выходу из строя всей гидрофицированной машины.

Причинами такой неисправности могут быть следующие:

3а - засорение всасывающего фильтра  или всасывающего трубопровода. В этом случае надо проверить фильтр и трубу, и очистить их.

3б - подсос воздуха при работе  насоса, возможный во всасывающей трубе или в самом насосе. Он может быть вызван недостаточным уровнем масла в гидробаке (тогда следует долить масло) или неисправностью уплотнительных элементов насоса, которые надо заменить.

3е - подача рабочей жидкости  с пузырьками воздуха. Надо найти  причину попадания воздуха в  масло. Ею могут быть потеря  работоспособности самого масла из-за его старения или окисления (надо сменить масло на новое), вспениваемость масла из-за неправильной установки сливной трубы, недостаточный уровень масла в гидробаке.

3г - выход из строя сапуна  в гидробаке, что вызывает нарушение в нормальной вентиляции бака. В этом случае необходимо проверить сапун (воздушный фильтр) и при необходимости прочистить его или заменить новым.

3д - излишний шум при работе  самого насоса, что может служить  сигналом к проверке надежности  крепления насоса и его соединения  с приводным электродвигателем, а также к проверке самого  насоса (возможна поломка его деталей).

3е - чрезмерный шум при работе  клапана давления, что может быть  вызвано его неисправностью или  неправильным выбором типа клапана (например, выбран клапан прямого  действия вместо клапана давления  непрямого действия).

3ж - вибрации трубопроводов и  аппаратов вследствие ослабления их крепления. Надо тщательно закрепить аппараты и скобы крепления труб.

3з - возникновение в трубопроводах  турбулентного режима течения рабочей жидкости, что может быть вызвано заниженным по диаметру выбором труб, наличием перегибов трубопроводов или их деформацией. Поэтому необходимо провести осмотр трубопроводов и устранить причины возникновения турбулентности потока.

4.Большим недостатком работы  гидропривода является и неравномерное движение гидродвигателей, что может быть вызвано следующими причинами:

4а - содержание в рабочей жидкости  нерастворенного воздуха в виде  пузырьков и воздушных мешков. Это может быть вызвано уже  рассмотренными причинами 3б и  Зв, которые следует устранить. Кроме того, надо на холостом ходу выпустить воздух из гидросистемы (например, ослаблением затяжки соединений трубопроводов).

4б - неравномерная подача жидкости  насосом вследствие поломки его  рабочих деталей, сопровождающаяся  повышенным шумом насоса.

4в - плохая смазка направляющих, по которым движется исполнительный орган, приводимый гидродвигатель, или их чрезмерная затяжка.

4г - настройка предохранительного  клапана на давление, близкое  к рабочему, что может вызвать  слив жидкости в бак при  колебании рабочего давления.

4д - неправильная (с перекосом) установка  гидравлического двигателя. Надо проверить монтаж и при необходимости исправить.

4е - при знакопеременной нагрузке  на двигателе отсутствие необходимого давления подпора в сливной гидролинии.

5. О неисправности гидравлической  системы говорит и повышенный нагрев рабочей жидкости. Это может быть вызвано следующими неполадками:

5а - неисправность в работе системы  охлаждения. Необходимо проверить  работу терморегулирующей аппаратуры  и циркуляцию охлаждающей жидкости.

56 - повышенное давление в сливных гидролиниях. Надо проверить настройку гидравлических клапанов.

5в - неправильный выбор насоса  с подачей, значительно превышающей необходимую для работы привода.

5г - неисправность в работе переливного  клапана в режиме разгрузки насоса, осуществляемого предохранительным клапаном непрямого действия, или отсутствие такого режима при остановках гидродвигателя. Надо проверить работу разгрузочного устройства, при необходимости прочистить жиклеры (демпферы) такого устройства. Предусмотреть разгрузку насоса при нахождении двигателей в покое.

6. Падение (снижение) скорости движения гидродвигателя при действии нагрузки. Такая неисправность может быть вызвана:

6а - увеличенными утечками жидкости  в гидросистеме, что может свидетельствовать  о повышенном износе в элементах  гидравлической системы, выходе  из строя уплотнительных устройств  или снижении вязкости жидкости  из-за ее перегрева. Необходимо  найти эти неполадки и устранить их.

6б - загрязнением рабочей жидкости  или засорением фильтров. Необходимо  заменить масло, прочистить саму  гидросистему, а также сменить  фильтрующие элементы.

6в - засорением щелей дросселирующих  устройств и клапанов. Необходимо проверить их работу и при необходимости устранить неполадки.

6г - неудовлетворительной работой  регуляторов расхода, призванных стабилизировать скорость движения при переменной нагрузке на гидравлических двигателях. Следует проверить их работу и при необходимости отремонтировать регуляторы расхода.

7. Характерными неполадками в  работе гидросистем могут быть  и наружные утечки рабочей жидкости в гидравлических двигателях. Причинами их являются:

7а - перекос крышек при их  затяжке;

7б - разрыв эластичных уплотняющих  элементов крышек;

7в - износ уплотнений;

7г - появление задиров, царапин и других повреждений на элементах гидродвигателей, приводящих к проникновению рабочих жидкостей наружу. Устранение этих утечек связано с периодическим осмотром гидродвигателя и своевременным их обслуживанием, в первую очередь, заменой уплотнительных элементов и устройств.

Встречаются и другие неисправности в работе гидросистем (например, повышение давления в напорной гидролинии, нерегулируемость скорости движения и т.д.), которые вызываются выходом из строя аппаратов или неправильной их регулировкой или настройкой.