Способ диагностирования гидроцилиндров лесных машин в функциональном режиме

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

СПОСОБ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ГИДРОЦИЛИНДРОВ ЛЕСНЫХ МАШИН В ФУНКЦИОНАЛЬНОМ РЕЖИМЕ

А.И. ПАВЛОВ, проф. каф. транспорно-технологических машин МарГТУ, д-р техн. наук П.Ю. ЛОЩЕНОВ, асп. каф. транспорно-технологических машин МарГТУ

Гидроприводы лесных машин являются сложными динамическими системами, подверженными воздействию широкого спектра динамических нагрузок переменного характера и работающими в условиях изменяющихся внешних воздействий, обусловленных разнообразными факторами. При эксплуатации эти нагрузки приводят элементы гидропривода к неисправностям, поэтому для предвидения технического состояния гидропривода и его элементов необходимо применять диагностирование.

При изготовлении и эксплуатации гидравлических приводов машин проверяется их исправность, работоспособность и правильность функционирования.

Проверка исправности гидравлических приводов производится при их изготовлении и последующих испытаниях, а также при капитальных ремонтах.

Проверка работоспособности гидропривода и его отдельных функциональных участков обычно осуществляется при периодическом техническом обслуживании машин.

Оценка правильности функционирования гидравлических приводов машин, как правило, производится оператором в процессе выполнения производственного задания, а также техническим персоналом, выполняющим техническое обслуживание машины. Таким образом, проверка правильности функционирования по сравнению с проверкой работоспособности позволяет убедиться только в том, что гидравлический привод правильно функционирует в данном режиме работы в данный момент времени [2].

Но ни один из перечисленных способов и методов проверки работоспособности и исправности гидропривода и его элементов не может определить их текущее техническое состояние и остаточный ресурс, поэтому

pavlov@marstu.net, loschenov.pavel@yandex.ru

разработка способов диагностирования гидроцилиндров, пригодных для практического использования, представляет значительный интерес.

Цель работы - определение возможности диагностирования гидроцилиндров в функциональном режиме.

Для решения поставленной цели были проведены экспериментальные исследования и разработана методика диагностирования гидроцилиндров в функциональном режиме. Исследования проводились на машине Урал 4230 с манипулятором ОМТЛ-70-02, имеющим наработку 2500 моточасов. До начала испытаний проводилось ТО-3 гидропривода. Сорт и вязкость масла в гидроприводе соответствовали требованиям инструкции.

Для замера параметров колебаний давления жидкости использовался тензометрический датчик давления типа ТДД-200, который устанавливался перед поршневой полостью гидроцилиндра в специально изготовленный разъемный штуцер, а запорный клапан, осуществляющий перекрытие жидкости, был установлен сразу перед тензометрическим датчиком давления (рис. 1).

Перед установкой датчик ТДД-200 был испытан и проведена его тарировка в лабораторных условиях согласно рекомендациям [1].

Тензометрическая аппаратура (усилитель сигналов 8УНЧ-7А и осциллограф Н-117), с помощью которой осуществлялась регистрация процессов, показана на рис. 2.

Перед началом исследований бывший в эксплуатации гидроцилиндр стрелы был заменен на новый. После замены гидроцилиндра осуществлялся подъем с последующим отпусканием стрелы манипулятора при максимальном вылете с нагрузкой, в качестве нагрузки использовался хлыст (сосна) объемом 0,5 м3 (рис. 4).

178

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2013

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

Рис. 1 Установка тензометрического датчика давления ТДД-200 и запорного клапана в гидроприводе гидроманипулятора ОМТЛ-70-02

Рис. 3. Блок питания и пульт управления запорным клапаном

Рис. 5. Осциллограмма колебаний давления жидкости, происходящих в новом гидроцилиндре

Рис. 2. Тензометрическая аппаратура

Рис. 4. Отпускание стрелы манипулятора при максимальном вылете с нагрузкой

Рис. 6. Осциллограмма колебаний давления жидкости, происходящих в гидроцилиндре, имеющем предельное состояние

ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 3/2013

179

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

В дальнейшем при диагностировании гидроцилиндра вплоть до выхода его из работоспособного состояния использовался тот же самый хлыст.

В момент отпускания стрелы с помощью запорного клапана, установленного на выходе из поршневой полости гидроцилиндра стрелы, осуществляется его закрытие. В результате резкого перекрытия в поршневой полости гидроцилиндра стрелы манипулятора возникают колебания давления жидкости, которые определяются с помощью тензометрического датчика давления, установленного между запорным клапаном и гидроцилиндром. Полученные при диагностировании данные с тензометрического датчика давления через усилитель сигналов записываются на осциллограф.

Осциллограмма колебаний давления жидкости, происходящих в новом гидроцилиндре в результате резкого перекрытия поршневой полости при отпускании манипулятора с грузом, показана на рис. 5.

Диагностирование гидроцилиндра проводилось через каждые 250 мото-часов наработки вплоть до выхода его из работоспособного состояния - большие утечки и пе-ретечки масла.

Осциллограмма колебаний давления жидкости, происходящих в гидроцилиндре, имеющим предельное состояние в результате резкого перекрытия поршневой полости при отпускании манипулятора с грузом, показана на рис. 6.

Для определения технического состояния и остаточного ресурса гидроцилиндра используем «метод эталонных зависимостей», основанный на сравнении экспериментально полученных функциональных зависимостей параметров диагностируемого гидропривода (его отдельных агрегатов) с эталонными зависимостями, характеризующими работос-

пособное и неработоспособное состояние гидроприводов и его составных частей, найденных расчетным или экспериментальным путем [2].

Проведенные исследования показывают, что с помощью разработанного способа диагностирования можно с точностью определять техническое состояние и остаточный ресурс гидроцилиндров в функциональном режиме без применения дополнительных гидроагрегатов, сложного и дорогостоящего оборудования.

Выводы

1. Износ элементов гидроцилиндра оказывает значительное влияние на колебательные процессы в гидроцилиндре. При появлении и развитии неисправностей гидроцилиндра (износ поршня, гильзы, манжет и т.д.) происходит увеличение длительности колебательного процесса и уменьшение частоты колебаний.

2. Изменение значений колебаний давления жидкости может характеризовать только общее техническое состояние гидропривода без указания неисправности конкретного элемента, поэтому необходима разработка методов и средств тестового диагностирования его элементов, позволяющих определять техническое состояние конкретного элемента.

3. Сравнение полученного значения колебаний давления жидкости с предельным значением позволяет определить возможность дальнейшей эксплуатации гидроцилиндра.

Библиографический список

1. Гедз, Н.И. Применение тензометрии в лесной промышленности / Н.И. Гедз, Д.М. Тасьман. - М.: Лесная пром-сть, 1965. - 108 с.

2. Техническая диагностика гидравлических приводов / Алексеева Т.В., Бабанская В.Д., Башта Т.М. и др.; под ред. Т.М. Башты. - М.: Машиностроение, 1989. - 264 с.

180

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2013