Исследование характера эксплуатационных отказов рукавов высокого давления на эффективность работы машин фирмы Джон Дир в условиях Вологодской области

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

Новые решения в прикладном применении МЭПФ позволяют создать новый тип силовых исполнительных гидроэлементов (гидроцилиндров одностороннего действия) с обратным ходом от веса оборудования или пружин возврата штока и других элементов (распределительные устройства, аварийные устройства предотвращения выброса гидрожидкости в среду применения машин традиционных структур гидропривода и т.д.), а главное, применить структуру гидропривода с управлением ее свойств на базе промышленного бортового компьютера машины, что позволит оптимизировать систему управления и мониторинга параметров гидроэлементов. С применением ЭВМ оперативно решаются вопросы диагностирования в функциональном режиме наиболее критичных элементов гидросистемы.

Примеры применения МЭПФ в гидроцилиндрах гидросхемы описаны в работе [4] и на рис. 2.

Это позволяет сформулировать более оптимальный подход к проектированию структур гидропривода оборудования лесозаготовительных машин, заключающийся, например, в применении гибридных структур гидропривода, т.е. в виде сочетания традиционной структуры (насос- распределитель - вращающиеся силовые исполнительные гидроагрегаты) в виде гидроагрегатов с применением принципа резервирования гидроэлементов и трансформации структуры при отказе функционально значимых гидроэлементов и новой структуры выполнения с применением электроуправления и конструктивного исполнения силовых гидроцилиндров на базе металлов с эффектом

циклической памяти формы (МЭПФ). Причем распределительные устройства по традиционной структуре могут содержать механизм переключения золотника управления потоками гидрожидкости также на базе МЭПФ с регулируемой гидравлической характеристикой с коррекцией от бортовой ЭВМ по автоматической системе его управления в зависимости от режима нагружения гидросистемы при технологическом использовании оборудования машины. Альтернативой применению МЭПФ для обеспечения повторного быстродействия срабатывания силового гидроцилиндра может быть также использование в качестве автономного генератора давления гидрожидкости для его привода, на базе принципа «гидравлического рычага» (гидродомкрата), силовых элект-ро-механических бустеров (типа МП-250).

Библиографический список

1. Тюкавин, В.П. Повышение надежности лесозаготовительной техники / В.П. Тюкавин, Ф.П. Попов. - М.: Лесная пром-сть, 1978. - 167 с.

2. Кубарев, А.И. Надежность в машиностроении / А.И. Кубарев. - М.: Изд. стандартов, 1989. - 224 с.

3. Дроздовский, Г.П. Обеспечение функциональной надежности элементов гидропривода оборудования лесных машин их тестовым диагностированием / Г.П. Дроздовский, В.И. Юсенхан // Актуальные проблемы лесного комплекса / под ред. Е.А. Памфилова. Сб. научн. трудов по итогам междунар. научно-технической конференции. Выпуск 21. - Брянск: БГИТА, 2008. - С. 200-206.

4. Дроздовский, Г.П. Использование материалов с эффектом памяти формы в гидроцилиндрах системы гидропривода лесных машин / Г.П. Дроздовский, И.Н. Андронов, М.Н. Коновалов // Обоснование технических решений и параметров лесосечных машин: сборник научных трудов СПбЛТА им. С.М. Кирова. - СПб: ЛТА, 2003. - С. 42-47.

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРА ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ОТКАЗОВ

рукавов высокого давления на эффективность работы машин фирмы джон дир в условиях вологодской области

Ф.А ДАЦ, асп. каф. технологии машиностроения и ремонта МГУЛ,

А.С. НАЗАРЕНКО, проф. каф. технологии машиностроения и ремонта МГУЛ, канд. техн. наук

При анализе работы зарубежных тракторов Джон Дир в условиях Вологодской области было установлено, что производительность техники находится на достаточно

dac_fedor@mail.ru

высоком уровне при работе в лесу, но результат мониторинга тракторов показывает, что наибольшее количество отказов приходится на гидравлическую систему (рис. 1), 39 %

90

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2010

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

от всех отказов. Определяющей причиной отказов являются почвенно-климатические условия: болотистые и вязкие грунты, пониженная температура[1]. Анализ отказов гидросистемы, представленный на рис. 1, показал, что большая доля отказов происходит из-за разрыва РВД 56 %.

Анализ диаграммы (рис. 1) отказов рукавов высокого давления зарубежной лесозаготовительной техники Джон Дир показывает, что более 38 % причин отказов РВД вызваны дефектами армирования - разрывы в районе фитинга из-за неправильной опрессовки; более 35 % отказов вызваны выбором неправильной длины РВД либо неправильной прокладкой шланга.

Визуальный анализ характера износа, приведенный на рис. 2 а,в, свидетельствует, что причинами износа наружного защитного слоя РВД является истирание о ветки и раму трактора за счет вибрационных воздействий, представленных на (рис. 2 в,г). Повреждения первичного силового слоя РВД приводят к разрыву в районе фитинга при несвоевременной замене. В случае разрыва одного рукава высокого давления потери гидравлического масла могут составить от пяти до тридцати

литров, в зависимости от давления в системе. Стоимость одного литра специализированного гидравлического биоразлагаемого (рекомендованного фирмой Джон Дир) масла составляет в среднем 227,3 руб. за литр.

Рукава высокого давления (РВД) предназначены для применения в качестве гибких соединительных трубопроводов в гидросистемах. Рукава должны состоять из слоев: внутреннего резинового, защитного текстильного, четырех силовых из латунированной проволоки, промежуточных резиновых и наружного резинового. Схема рукава с указанием направления навивок приведена на рис. 2 [2].

Качество РВД является одной из немаловажных причин безремонтной эксплуатации техники. Гидравлические рукава высокого давления универсальные соответствуют требованиям международных стандартов ГОСТ, DIN, EN, ISO, SAE. Гидравлические рукава высокого давления специальные обладают повышенными эксплуатационными характеристиками по таким параметрам, как экстремальные температурные условия, износостойкость к абразивному износу, пожаростойкость, устойчивость к сверхвысоким давлениям

Рис. 2. Визуальный анализ отказов РВД зарубежной лесозаготовительной техники Джон Дир

ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 5/2010

91

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2010

40

ю

с

Рис. 3. Схема РВД с указанием направления навивок: 1 - внутренний резиновый слой; 2 - текстильный защитный слой; 3 и 4 - силовые слои с правым направлением навивки; 5 и 6 - силовые слои с левым направлением навивки; 7 - промежуточный резиновый слой; 8 - наружный резиновый слой

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

в) разрыв первичного силового слоя РВД г) разрыв первичного силового слоя РВД

Рис. 4. Факторы, влияющие на срок службы рукава высокого давления

В свою очередь долговечность РВД зависит не только от качества рукава, но и от:

1) конструкции фитинга (ниппеля) и технологии его установки; 2) использования защит РВД; 3) условий эксплуатации; 4) правильного способа прокладки и выбора оптимальной длины РВД.

Фитинг (ниппель) - элемент трубопровода, служащий для соединения его отдельных частей между собой. Фитинги - это сборочные устройства, предназначенные для соединения рукавов высокого давления (РВД) и присоединения их к другим гидроузлам. Фитинги являются неотъемлемой частью любой гидравлической системы. Они соединяют различные элементы трубопровода между собой при помощи резьбы. Резьба нарезается на внутренней и внешней части фитингов и труб. Фи-

тинги устанавливаются в местах разветвления трубопровода, поворотов, переходов на другой диаметр, а также для герметичного перекрытия трубопровода и других вспомогательных целей. Защита покрытия шланга РВД от повреждений: порезов, износа и эрозии - способна значительно продлить срок его службы. Большой вред может нанести гидравлическому шлангу абразивный износ. Для защиты от этого виды износа выпускаются специальные абразивоустойчивые рукава высокого давления и защитные оболочки для стандартных шлангов (рукава, спирали). Каждый шланг имеет определенный срок службы в зависимости от условий, в которых он эксплуатируется. Если он подвергается нагрузкам, превышающим рекомендованный лимит, срок службы будет значительно короче.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2010

93

ЛЕСОИНЖЕНЕРНОЕ ДЕЛО

Правильное подсоединение РВД JL Жг

Неправильное подсоединение РВД п £3 Tpt и

Рис. 5. Способы установки РВД

Рис. 6. Анализ срока службы РВД тракторов Джон Дир в условиях Вологодской области

При анализе отказов РВД тракторов Джон Дир в условиях Вологодской области было установлено, что определяющей причиной немалой доли отказов является истирание за счет вибрационных нагрузок. Чтобы предотвратить такие виды отказов, стоит особое внимание уделять правильной длине и правильным способам прокладки РВД при его замене.

Необходимо правильно выбрать длину шланга, принимая во внимание вибрацию, скручивание и способ установки РВД, рис. 5 [4].

Для достижения максимальной производительности лесных машин и сокращения простоев, вызванных отказами РВД, необходимо учитывать факторы, влияющие на срок службы рукавов высокого давления (рис. 4).

Чтобы защитить, направить шланг, а также минимизировать риск повреждения, необходимо использовать крепежи, адаптеры, защитные рукава там, где нужно предотвратить чрезмерное скручивание, натяжение, образование петель, обрыв, перетяжки и коррозию. Регулярность осмотра РВД заключается в оценке характера и условий эксплуатации, прошлого опыта использования и данные производителя, чтобы определить частоту визуального осмотра [3].

На основании исследования и анализа отказов для защиты и минимизации риска повреждений можно рекомендовать визуальный осмотр (шлангов и фитингов). Он сводится к

проверке шлангов и фитингов на предмет негерметичности; повреждений, трещин, износа покрытия; повреждения усиления шланга; петель, сплющивания, скручивания, сминания шланга; излишней жесткости, неэластичности, прогорания или обугливания шланга; пузырей, расслаивания покрытия; трещин, повреждений, коррозии на фитингах; сползания фитинга со шланга; других признаков износа. Также при осмотре шлангов и фитингов необходимо проверить герметичность портов; повреждение или отсутствие крепежей, защитных рукавов, щитов; чрезмерное загрязнение вокруг шлангов; гидравлическую жидкость: уровень, тип, степень загрязнения, наличие воздуха.

Анализ срока службы РВД (рис. 6) в условиях Вологодской области у тракторов Джон Дир показал, что средняя наработка на отказ рукавов высокого давления составляет 312,89 моточасов. Срок службы одного рукава высокого давления с учетом всех воздействующих факторов составляет около

516,7 моточасов.

Таким образом, профилактический осмотр РВД и фитингов с учетом вышеизложенных факторов сократит вынужденные простои гидравлической системы зарубежных лесозаготовительных тракторов, что будет способствовать поддержанию максимальной работоспособности, снизит риск повреждения и сократит потери гидравли-

94

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2010