Диагностика технического состояния гидропривода мобильных машин

Для поддержания объемного гидропривода машин в исправном состоянии необходимо периодически контролировать его техническое состояние без разборки в условиях эксплуатации, т. е. с применением средств диагностики.

Участок испытаний гидрооборудования

Параметром гидропривода, наиболее полно характеризующим его техническое состояние, является объемный к.п.д. Этот параметр невозможно измерить непосредственно, поэтому при диагностировании гидропередачи используют внешние (выходные) характеристики, а также учитывают сопутствующие процессы при выполнении рабочих операций. Такие диагностические параметры, как частота вращения гидромашин, скорость перемещения штока гидроцилиндров, величина и скорость изменения давления, температура рабочей жидкости (РЖ), концентрация загрязнений, состав продуктов износа в РЖ и др., дают конкретную информацию о техническом состоянии гидрооборудования, называемую диагностическими признаками, или симптомами. Их можно использовать для установления причин износа и отказов, для разработки мероприятий по их предотвращению.

Техническое состояние компонентов гидравлического оборудования определяют по численным значениям его параметров. Для каждого типа гидрооборудования существуют свои основные диагностические параметры. Например, для насосов и гидромоторов – это объемный к.п.д., герметичность – для всасывающей и напорной гидролиний, для регулируемых насосов и гидромоторов помимо указанных параметров – характеристика регулирования, определяющая зависимость подачи от давления (внешней нагрузки) на выходе.

Тестер Webtec

Для гидроцилиндров – механический и объемный к.п.д. (наружные утечки и внутренние перетечки РЖ), для секционных и моноблочных распределителей – утечки РЖ по зазорам золотников, давление настройки (открытия) первичных и вторичных предохранительных клапанов, наружная герметичность и утечки в обратных клапанах. Для блоков гидравлического управления – плавность и диапазон регулирования давления управления, для блоков питания гидравлического управления – давление зарядки газовой полости гидропневмоаккумулятора и герметичность обратного клапана. Для гидрозамков и тормозных клапанов – давление управления запорным элементом и внутренние перетечки РЖ при обратном потоке, для линейных фильтров – перепад давления на фильтроэлементе и давление срабатывания переливного клапана.

Номинальные значения технических параметров гидрооборудования (насосов, гидромоторов, гидроцилиндров, распределителей фильтров и др.) указывают в его технической документации. При этом учитываются конкретные условия работы гидропривода, прежде всего температура и сорт используемой РЖ. Если параметры измеряются при условиях, отличных от номинальных, необходимо привести их к номинальным значениям.

Станок для сборки-разборки гидроцилиндров

Наружные утечки РЖ – одно из наиболее распространенных повреждений гидропривода, легко определяемое визуальным наблюдением, чаще всего является следствием потери упругих свойств или разрушения уплотнений. Внутренние перетечки РЖ в подвижных сопряжениях деталей свидетельствуют об износе поверхностей сопряженных деталей. Износ является причиной загрязнения РЖ твердыми нерастворимыми частицами металлов и их окислов.

Предельные значения параметров гидропривода – это такие значения, при которых его дальнейшая эксплуатация должна быть прекращена. Признаки (критерии) и численные значения предельного состояния гидрооборудования указываются в заводской технической документации. Для определения технического состояния машины или отдельных ее компонентов необходимо измерять несколько параметров.

Для прогнозирования технического состояния гидропривода важной является информация об изменении некоторых параметров за определенное время эксплуатации. Однако по видимым признакам, таким как потеря мощности и снижение производительности машины, сложно определить точную причину неисправности, например, снижение давления открытия предохранительного клапана или заклинивание золотникового распределителя, чтобы можно было устранить неисправность. В этом случае неоценимую помощь может оказать диагностический прибор, например, новый портативный гидротестер DHM403 компании Webtec Products Ltd (рисунок внизу).

Стенд для проверки аксиально-поршневых насосов

Портативный цифровой тестер DHM4-03 служит для испытания гидравлических систем мобильной техники. На его цифровом дисплее регистрируется расход в зависимости от давления для вычисления объемного к.п.д. насоса.

На схеме показано применение DHM4-03 для диагностирования двухпоточного аксиально-поршневого насоса. После подключения этого прибора к двухпоточному насосу и соединения кабелей для передачи электрических сигналов о расходе, давлении, температуре и фототахометра для измерения частоты вращения приводного вала можно сымитировать рабочие условия с помощью встроенного нагружающего клапана, чтобы начать процесс испытания, измеряя диагностические параметры для определения технического состояния двух качающих узлов аксиально-поршневого насоса.

Гидравлический тестер DHM403 позволяет измерять пять параметров одновременно и отображать их в цифровом виде на одном экране. Эта разработка более совершенна по сравнению с предыдущими моделями, в которых расход и температура отображались в цифровом виде, но давление измерялось с использованием манометра с трубкой Бурдона, заполненной глицерином. Манометр идеально подходит для определения направления происходящего изменения, но он работает излишне медленно, чтобы измерять пики давления или показывать незначительные изменения давления. Время срабатывания нового датчика давления составляет 2 мс, благодаря этому он может распознать пики давления до 60 МПа, хотя прибор настроен для нормальной работы на давление до 42 МПа.

Диагностирование гидромолота

Важной особенностью каждого тестера является встроенный нагружающий клапан, который позволяет оператору самостоятельно имитировать нагрузку в гидросистеме, постепенно ограничивая расход РЖ.

Для обеспечения точности измерения расхода РЖ расходомер имеет диски, препятствующие закручиванию потока РЖ независимо от конфигурации патрубков. Турбинные расходомеры компании Webtec обеспечивают высокую точность измерения в обоих направлениях потока РЖ за счет использования микропроцессора.

Блок расхода РЖ имеет встроенный, сбалансированный по давлению нагружающий клапан (регулятор расхода), который позволяет постепенно ограничивать расход РЖ в гидролинии после расходомера, чтобы пользователь мог нагружать гидравлическую систему вручную и измерять воздействие изменения нагрузки на расход, давление и температуру.

Для проведения испытаний гидротестер можно установить в гидросистему разными Если гидротестер DHM4-03 будет установлен перед предохранительным клапаном, то создавать давление в гидросистеме следует осторожно, чтобы не превысить максимально допустимой величины. В результате случайного повышения давления может разорваться рукав высокого давления (РВД) или повредиться насос. Поэтому все портативные гидротестеры имеют защитную систему Interpass. В этой системе используются два металлических диска, которые обеспечивают безопасный перелив РЖ через нагружающий клапан по внутреннему каналу и слив в бак. Разрыв дисков может произойти при превышении номинального значения давления в пределах 2,0 МП а. Если это случается, РЖ свободно проходит через середину нагружающего клапана, при этом на него не влияет настройка клапана и не возникает какого-либо повреждения. Нагружающий клапан блокируется до тех пор, пока диски не заменят.

Цифровой манометр НРМ110 с ручным управлением

Измерение подачи РЖ в зависимости от давления в гидросистеме, которое изменяется в зависимости от внешней нагрузки – важный показатель технического состояния насоса, характеризующий степень износа сопряженных пар качающего узла. Проверка зависимости расхода от давления является эталонным методом измерения износа и внутренних перетечек РЖ в насосе.

В гидротестере DHM4-03 имеется три стандартных экрана – цифровой, цифровой и аналоговый, а также экран, на который выводятся результаты измерения зависимости расхода РЖ от давления, что позволяет оператору определить, работает ли насос при полном расходе на всем диапазоне изменения давления и каково фактическое значение объемного к.п.д. в процентах. В качестве примера показаны результаты испытания насоса на дисплее. На первом (верхнем) дисплее показан первоначальный результат испытания при полном расходе и минимальном давлении при полностью открытом нагружающем клапане. Потребляемая гидравлическая мощность вычисляется автоматически и отображается внизу экрана. Нажатие клавиши «Q-P» устанавливает результаты расхода РЖ и давления в качестве исходных данных при нормальных условиях испытаний, они выводятся внизу дисплея. Фактический расход и давление выводятся в верхней части экрана, пользователь повышает нагрузку на насос, поворачивая ручку нагружающего клапана. Значение объемного к.п.д. в процентах к исходным данным автоматически вычисляется и отображается на дисплее. Полученное значение объемного к.п.д. является результатом измерения расхода РЖ в зависимости от давления, и теперь эту цифру можно сравнить со значением, указанным в технической документации насоса, или со значениями, полученными при последней проверке насоса.

Усовершенствованный гидротестер Webtec RFIK200

Недавно Webtec начала поставлять в Россию два новых диагностических прибора. Усовершенствованный гидротестер RFIK200 с ручным управлением предназначен для технического обслуживания гидропривода мобильных машин и измеряет расход РЖ от 10 до 200 л/мин при давлении в гидросистеме до 20 МПа и температуру от 20 до 110 °С. В В гидротестер встроен нагружающий клапан с защитной системой Interpass. Гидротестер можно применять при диагностике в гидросистемах с изменяемым направлением потока, однако измерение контролируемого параметра предпочтительно в одном направлении. Тестер позволяет быстро и точно измерять основные параметры насосов, гидромоторов, гидроцилиндров, распределителей, клапанов и гидравлических систем в целом.

Вторая новинка – это малогабаритный измеритель давления (цифровой манометр) НРМ110 для двух диапазонов: до 10 или до 60 МПа с погрешностью измерения 0,5% и возможностью измерять динамические пики давления при частоте сканирования 0,01 с. Отличительными особенностями прибора являются постоянно обновляющаяся min/max память, подсветка и сбрасывание на ноль показаний на дисплее.

По нашему собственному опыту, общая продолжительность диагностирования гидропривода одноковшового экскаватора ориентировочно составляет 4...4,5 ч, в течение которых выполняются следующие операции:

• установка на машину средств измерения, датчиков, соединение их кабелями с контрольным пультом и измерительным блоком;

• проверка функционирова ния средств измерения;

• контроль РЖ и фильтров с заменой фильтроэлементов (при необходимости);

• измерение диагностических параметров с одновременным выполнением работ по техническому обслуживанию, указанных в эксплуатационной документации.

Схема диагностирования технического состояния двухпоточного аксиально-поршневого насоса: 1 – фототахометр; 2 – турбинный расходомер со встроенным нагружающим клапаном и предохранительной системой от случайного повышения давления в обоих направлениях потока РЖ; 3 – турбинный расходомер с отверстием для измерения давления и температуры; 4 – отдельный нагружающий клапан, имитирующий работу машины; 5 – цифровое считывающее устройство для измерения подачи насосом РЖ, температуры и частоты вращения приводного вала насоса