Файл: керченский государственный морской технологический университет судомеханический техникум.pdf

67
По конструктивному исполнению насос и гидродвигатель могут быть радиально- и аксиально-поршневые, пластинчатые, шестеренные и винтовые.
На судах промыслового и морского флотов гидравлическую систему применяют для привода и управления рулевых машин, успокоителей качки, ВРШ, для грузовых, буксирных и ваерных лебёдок, брашпилей и шпилей, механизмов люковых закрытий, аппарелей и гидроподъёмников.
В период эксплуатации гидравлической системы необходимо проводить ТО в следующем объёме:
- очищать фильтры после 50, 100 и 500 часов работы. Если в фильтрах обнаружена металлическая стружка, необходимо чаще их проверять. При повторном появлении металлической стружки необходимо выявить источник её образования и устранить неисправности;
- следить за утечками масла через уплотнения и соединения труб гидравлической системы. В случае появления утечек через уплотнения или соединения их необходимо заменять (в соединении следует сменить прокладки). При этом надо помнить, что замена уплотнений и прокладок, а также подтягивание соединений под давлением запрещается;
- периодически проверять уровень жидкости в баке. В случае снижения его пополнять бак до рабочего уровня;
- один раз в 3 месяца необходимо контролировать качество рабочей жидкости.
Самый простой метод контроля — с помощью картотеки стёкол — на стеклянные пластинки помещают осадок после фильтров, а с обратной стороны крепят бирку с числом и месяцем взятия пробы. Пластинки хранят в специальном ящике. Набор пластинок позволяет визуально следить за состоянием рабочей жидкости. Стёкла можно заменить лабораторными мензурками;
- заменять рабочую жидкость через 2 тыс. часов работы, или раз в два года. При замене жидкости чистят гидробак и промывают трубопроводы.
Необходимо обращать внимание на то, чтобы пространство над нормальным уровнем масла было тщательно промыто и протравлено, поскольку оно особенно подвержено процессу ржавления и загрязнения. После чистки внутренняя полость танка должна быть обработана маслоупорной краской типа герметика GE Dlyptol Red, которую применяют согласно инструкций изготовителя.
Поддерживать систему в чистоте. Грязь является самой частой причиной отказов в системе.
Классификация гидроприводов
Судовые гидроприводы можно различать по следующим признакам.
В зависимости от давления: низкого давления - до 3 мПа, среднего давления - до 10 мПа и высокого - свыше 10 мПа;
По способу регулирования:
- нерегулируемые, с дроссельным регулированием, регулируемые изменением подачи насоса или расхода гидродвигателя;
- по первичному источнику энергии: электрогидравлические, дизель- гидравлические;
- по конструктивному исполнению насоса и гидродвигателя: радиально- и аксиально-поршневые, пластинчатые, шестеренные, винтовые;
- по частоте вращения вала насоса и гидродвигателя: высокооборотные, малооборотные; по моменту на валу насоса или гидродвигателя: низкомоментные, высокомоментные.

68
По возможности регулирования:
Если скорость выходного звена (гидроцилиндра, гидромотора) регулируется изменением частоты вращения двигателя, приводящего в работу насос, то гидропривод считается нерегулируемым.
Регулируемый гидропривод, в котором в процессе его эксплуатации скорость выходного звена гидродвигателя можно изменять по требуемому закону. В свою очередь регулирование может быть: а) дроссельным б) объёмным в) объёмно-дроссельным.
Регулирование может быть: ручным или автоматическим.
В зависимости от задач регулирования гидропривод может быть: а) стабилизированным б) программным в) следящим (гидроусилители).
Саморегулируемый гидропривод - автоматически изменяет подачу жидкости по фактической потребности гидросистемы в режиме реального времени (без фазового сдвига).
По схеме циркуляции рабочей жидкости:
- Гидропривод с замкнутой схемой циркуляции, в котором рабочая жидкость от гидродвигателя возвращается во всасывающую гидролинию насоса.
- Гидропривод с замкнутой циркуляцией рабочей жидкости компактен, имеет небольшую массу и допускает большую частоту вращения ротора насоса без опасности возникновения кавитации, поскольку в такой системе во всасывающей линии давление всегда превышает атмосферное. К недостаткам следует отнести плохие условия для охлаждения рабочей жидкости, а также необходимость спускать из гидросистемы рабочую жидкость при замене или ремонте гидроаппаратуры.
Широкое распространение гидропривода объясняется тем, что этот привод обладает рядом преимуществ перед другими видами приводов машин. Вот основные из них:
1. Бесступенчатое регулирование скорости движения выходного звена гидропередачи и обеспечение малых устойчивых скоростей. Минимальная угловая скорость вращения вала гидромотора может составлять 2…3 об/мин.
2. Небольшие габариты и масса. Время разгона, благодаря меньшему моменту инерции вращающихся частей не превышает долей секунды в отличие от электродвигателей, у которых время разгона может составлять несколько секунд.
3. Частое реверсирование движения выходного звена гидропередачи. Например, частота реверсирования вала гидромотора может быть доведена до 500, а штока поршня гидроцилиндра даже до 1000 реверсов в минуту. В этом отношении гидропривод уступает лишь пневматическим инструментам, у которых число реверсов может достигать 1500 в минуту.
4. Большое быстродействие и наибольшая механическая и скоростная жесткость.
Механическая жесткость - величина относительного позиционного изменения положения выходного звена под воздействием изменяющейся внешней нагрузки. Скоростная жесткость - относительное изменение скорости выходного звена при изменении приложенной к нему нагрузки.

69 5. Автоматическая защита гидросистем от вредного воздействия перегрузок благодаря наличию предохранительных клапанов.
6. Хорошие условия смазки трущихся деталей и элементов гидроаппаратов, что обеспечивает их надежность и долговечность. Так, например, при правильной эксплуатации насосов и гидромоторов срок их службы доведен в настоящее время до
5…10 тыс. ч работы под нагрузкой. Гидроаппаратура может не ремонтироваться в течение долгого времени (до 10…15 лет).
7. Простота преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное и возвратно-поворотные без применения каких-либо механических передач, подверженных износу. Говоря о преимуществах гидропривода, следует отметить простоту автоматизации работы гидрофицированных механизмов, возможность автоматического изменения их режимов работы по заданной программе.
Недостатки:
1. Изменение вязкости применяемых жидкостей от температуры, что приводит к изменению рабочих характеристик гидропривода и создает дополнительные трудности при эксплуатации гидроприводов (особенно при отрицательных температурах).
2. Утечки жидкости из гидросистем, которые снижают КПД привода, вызывают неравномерность движения выходного звена гидропередачи, затрудняют достижение устойчивой скорости движения рабочего органа при малых скоростях.
3. Необходимость изготовления многих элементов гидропривода по высокому классу точности для достижения малых зазоров между подвижными и неподвижными деталями, что усложняет конструкцию и повышает стоимость их изготовления.
4. Взрыво- и огнеопасность применяемых минеральных рабочих жидкостей.
5. Невозможность передачи энергии на большие расстояния из-за больших потерь на преодоление гидравлических сопротивлений и резкое снижение при этом КПД гидросистемы.
Со многими из этих недостатков можно бороться. Например, стабильность вязкости при изменении температуры достигается применением синтетических рабочих жидкостей.
Окончательный выбор типа привода устанавливается при проектировании машин по результатам технико-экономических расчетов с учетом условий работы этих машин.
Гидропривод, тем не менее, имеет преимущества по сравнению с другими типами приводов там, где требуется создание значительной мощности, быстродействие, позиционная точность исполнительных механизмов, компактность, малая масса, высокая надежность работы и разветвленность привода.
Устройства управления
Устройства управления предназначены для управления потоком или другими устройствами гидропривода. При этом под управлением потоком понимается изменение или поддержание на определенном уровне давления и расхода в гидросистеме, а также изменение направления движения потока рабочей жидкости.
К устройствам управления относятся:
- гидрораспределители, служащие для изменения направления движения потока рабочей жидкости, обеспечения требуемой последовательности включения в работу гидродвигателей, реверсирования движения их выходных звеньев и т.д.;

70
- регуляторы давления (предохранительный, редукционный, переливной и другие клапаны), предназначенные для регулирования давления рабочей жидкости в гидросистеме;
- регуляторы расхода (делители и сумматоры потоков, дроссели и регуляторы потока, направляющие клапаны), с помощью которых управляют потоком рабочей жидкости;
- гидравлические усилители, необходимые для управления работой насосов, гидродвигателей или других устройств управления посредством рабочей жидкости с одновременным усилением мощности сигнала управления.
Вспомогательные устройства обеспечивают надежную работу всех элементов гидропривода. К ним относятся: кондиционеры рабочей жидкости (фильтры, теплообменные аппараты и др.); уплотнители, обеспечивающие герметизацию гидросистемы;
- гидравлические реле давления;
- гидроемкости (гидробаки и гидроаккумуляторы рабочей жидкости) и др.
Состав вспомогательных устройств устанавливают исходя из назначения гидропривода и условий, в которых он эксплуатируется.
Грузовой Пружинный Газовый
Рисунок 2.2 – Типы аккумуляторов
Гидравлические аккумуляторы (рис. 2.2) - это устройства для накопления энергии во время пауз в потреблении ее агрегатами гидросистем. Применение гидравлических аккумуляторов позволяет понизить мощность насосов или обеспечить в гидравлических системах питание отдельных контуров эпизодического действия (например, контур сервоуправления гидрораспределителями или насосами). Поскольку энергия, накопленная в гидравлических аккумуляторах, может быть использована (отдана) очень быстро, они кратковременно могут развивать большую мощность, т.е. использоваться как дополнительный, а иногда, и основной источник питания гидродвигателей.
Гидроаккумуляторы эффективно гасят скачки давления (гидроудары) и обеспечивают положительную динамику (плавную работу) гидросистем.

71
Требования, предъявляемые к судовому объемному
гидравлическому приводу
Судовой гидравлический привод выполняется с соблюдением некоторых требований, которые связаны с развитием машиностроения и которые характерны для транспортных средств.
Приведем основные требования:
- гидропривод должен комплектоваться из унифицированного оборудования;
- оборудование должно иметь необходимый срок службы;
- элементы гидропривода должны соответствовать условиям эксплуатации;
- гидропривод должен нормально работать в условиях судовой вибрации;
- соответствие массо-габаритных характеристик гидропривода и характеристик оборудования на морских судах;
- шумность не должна превышать санитарных норм;
- высокий КПД гидропривода.
К условиям эксплуатации гидропривода относятся следующие условия работы:
- при длительном крене до 15 градусов;
- при бортовой качке до 22,5 градусов;
- при длительном дифференте до 5 градусов;
- при килевой качке до 7,5 градусов;
- при температуре от 8 до 45°C и влажности до 95% в закрытых помещениях;
- при температуре от -40 до +45°C и температуре забортной воды равной 32 °C, а также воздействии прямого солнечного излучения +75°C вне помещений.
К основным показателям надежности гидрооборудования осносятся долговечность, безотказность, ремонтопригодность и сохраняемость. На основе этих показателей осуществляется планирование технического обслуживания гидрооборудования, находящегося в эксплуатации.
Показателем долговечности оборудования является 90% ресурс, то есть работа оборудования в часах, в течении которой 90% изделий не достигают предельного состояния.
Показателем безотказности называют 90% наработку до отказа. За отказ принимается нарушение работоспособности, которое устраняется ремонтом.
Ремонтопригодность - свойство, заключающееся в приспособленности к обнаружению и предупреждению причин отказов и устранению их при техническом обслуживании и ремонтах.
Показатель сохранности - средний срок сохранности. В качестве среднего срока сохранности принято статистическое значение сроков хранения изделий в оговоренных условиях, после которого допускается уменьшение показателя безотказности на 10%.
Различают три состояния гидропривода: работоспособное, исправное и неисправное.
Работоспособность - это состояние гидропривода, при котором он выполняет все свои параметры и функции. Нарушение работоспособности гидропривода характеризуется отказами. Они бывают контролируемые, неконтролируемые, параметрические и функциональные. По причине возникновения отказы разделяются на конструкционные, производственные и эксплуатационные.
Исправность - это состояние гидропривода, при котором он выполняет все требования, указанные в технической документации.

72
Неисправность - это состояние гидропривода, при котором он не выполняет хотя бы одно из требований, указанные в технической документации.
Характеристикой исправности и работоспособности гидропривода являестся его срок службы - это календарная продолжительность эксплуатации до наступления предельного состояния.
Также гидропривод имеет свой ресурс - наработку до наступления предельного состояния.
Характеристика отказов гидроприводов
Отказ - это событие, заключающееся в нарушении работоспособности гидропривода.
Отказы различают по причине возникновения, по степени потери работоспособности и по развитию во времени.
По причине возникновения отказы различают конструкционные, производственные и эксплуатационные.
По степени потери работоспособности - частичные 90% и полные (опасные и безопасные) 10%.
По развитию во времени - внезапные (устойчивые 98% или перемещающиеся) 50% и постепенные (прогнозируемые и непрогнозируемые 80%) 50%.
По основным видам отказов гидроприводов доли распределяются следующим образом:
- внешняя негерметичность 42%;
- несоответствие параметров 16%;
- отсутствие функционирования 13%;
- нарушение динамической устойчивости 12%;
- конструктивные разрушения либо повреждения 10%;
- повышение протечек 4%;
- повреждение фильтров 3%.
Типы прецизионных пар и их технические условия надежности.
Надежность гидравлических машин определяется в первую очередь надежностью прецизионных пар. Различают прецизионные золотниковые пары распределительной, регулирующей аппаратуры и плунжерные прецизионные пары силовых элементов гидравлических машин.
К основным техническим условиям, которые предъявляются к золотниковым и плунжерным парам, относятся:
- параметры удовлетворительной работы: допустимые силы трения, величины зазоров;
- ресурс;
- условия работы: вид перемещений, характер приложения нагрузки, условия смазки;
- особенности условий эксплуатации;
- определение отказа, например, повышение трения, заклинивание, увеличение перетечек.
Из этого следует, что определителями удовлетворительной работы золотниковых и плунжерных пар являются стабильность трения, размеров деталей и перетечек через зазоры.

73
Отказы различают внезапные и постепенные. Внезапные отказы золотниковых и плунжерных пар возникают при повышении трения. Постепенные - являются результатом изнашивания поверхностей деталей.
Причины отказов прецизионных пар и способы их предотвращения
Причины отказов золотниковых прецизионных пар: а) заклинивание твердыми частицами, которые превышают диаметральный зазор; б) заклинивание неуравновешенной гидростатической силой при облитерации зазора асфальто-смолистыми и твердыми частицами.
Отказы золотниковых пар порождаются либо периодически неподвижным состоянием золотника, либо загрязнением жидкости твердыми частицами и асфальто- смолистыми образованиями.
Существует три способа предотвращения отказов золотниковых пар:
1) постоянное перемещение золотника (достаточно вибрации);
2) правильные геометрические формы (без скосов и прорезей);
3) улучшение фильтрации, уменьшение вязкости масла.
Причины отказов плунжерных прецизионных пар: а) заклинивание продуктами разрушения деталей; б) лавинное схватывание.
Отказы плунжерных пар порождаются либо за счет реверсивных перемещений с высоким амплитудным значением скорости, либо за счет контактной усталости материала сферической поверхности плунжера.
Существует три способа предотвращения отказов плунжерных пар:
1) ограничение скорости, уменьшение нагрузки;
2) повышение температурной стойкости материалов;
3) повышение температурной стойкости, смазывающей способности и уменьшение вязкости рабочей жидкости.
Методы повышения надежности судового гидропривода
Надежность судового гидропривода повышается как на стадии проектирования, так и на стадии изготовления.
В первом случае надежность достигается путем введения в основные узлы гидропривода встроенного контроля и сигнализации о недопустимых изменениях в режимах работы, путем автоматизации предельной защиты и применением блокировок. Во втором случае - совершенствованием технологических процессов производства, автоматизацией производства и контроля качества продукции, отработки всех элементов гидропривода.
В судостроении для повышения надежности гидропривода используют понижение рабочего давления, частоты вращения, уменьшение интервала рабочих температур гидравлического масла, а также резервирование.
Также надежность повышается путем упрощения принципиальной схемы гидропривода.
В эксплуатации надежность судового гидропривода снижается, а интенсивность снижения зависит от уровня технического обслуживания, условий эксплуатации, квалификации обслуживающего персонала и т. д.
При правильной эксплуатации можно поддерживать надежность гидропривода, а иногда даже повышать ее.