Как работает гидравлика на экскаваторе?

Принцип работы гидравлического экскаватора

Гидравлический экскаватор — это большая самоходная машина для проведения выемочных и погрузочных работ. У такой техники все оборудование работает при помощи гидроцилиндров. Системы и детали устанавливаются на платформу, которая полностью либо частично поворачивается.

Описание гидравлического экскаватора

Подобная конструкция специально создана для гидравлических экскаваторов, которые широко применяют в следующих сферах:

1. В горной промышленности, когда надо провести добычу полезных ископаемых, поднять грунт из ям и канав, погрузить его. Обычно в паре с гидравлическим экскаватором применяют автомобильный, конвейерный и железнодорожный транспорт, в него грузят горные или земляные породы.
2. При проведении земляных работ, направленных на добычу горных пород.
3. При разрыхлении грунтов, которые замерзли. Даже если земля промерзла до -40ºС, гидравлическая система экскаватора отлично справится с грунтом, при работах по добыче пород или рытью карьеров.

Гидравлические экскаваторы начали активно применяться с 1950-х гг. Машины умели поворачиваться вполоборота, были оборудованы обратной лопатой в качестве навесного оборудования. Позже стали выпускать полноповоротные экскаваторы, которые работали на гидравлике. Техника неоднократно доказывала свою функциональность, поэтому ее стали выпускать различные фирмы, например, Hyundai, Mitsubishi, Suzuki, Hitachi, Komatsu, Terex (Orenstein & Koppel), Liebherr, Caterpillar, Volvo CE, New Holland, Doosan (Daewoo), Ковровский, Тверской (Калининский) и Воронежский экскаваторные заводы.

Рассмотрим навесное оборудование для гидравлического экскаватора.

Для того чтобы техника успешно выполняла поставленные перед ней задачи, необходимо, чтобы функциональной была платформа экскаватора.

Гидравлическая схема экскаватора основывается на работе гидро- или электродвигателей (значительно реже), которые помогают передавать сигнал на системы вращения, вызывающие движение внутренней гидравлики и платформы. Исходным источником энергии для гидропривода выступают электрические двигатели или современные дизельные установки.
Устройство гидравлических экскаваторов позволяет применять самое различное навесное оборудование.

Производятся машины, которые имеют прямые и обратные ковши. Они могут быть оборудованы фронтально опрокидывающимися или челюстными ковшами. Последние позволяют значительно сократить время работы экскаватора на участке.

Навесное оборудование гидроэкскаваторов

Гидросистемой в движение могут приводиться такие виды навесного оборудования, как:

• ковш обратной или прямой лопаты;
• грейфер;
• зуб, предназначенный для рыхления грунта;
• кран;
• механизм для выполнения захватных работ.

Для различных моделей гидроэкскаватора продаются ковши, имеющие разную емкость и ширину, которые будут подходить для выполнения тех или иных видов работ. Для гусеничных моделей выпускаются ковши емкостью 1,5 и 2,8 м³, а для пневмоколесных — 0,65 и 0, 8 м³.

Любое погрузочное оборудование работает на кинематической схеме, которая позволяет передвигать ковш прямолинейно во время внедрения в грунт.

Дополнительно на гидроэкскаваторы навешивается крановая подвеска, обладающая функцией грузозахвата. Инструменты подобного типа служат для таких работ, как:

• погрузочно-разгрузочные;
• рыхлительные;
• дробление мерзлых грунтов;
• вскрытие дорожного покрытия;
• бурение скважин;
• планирование отвалов;
• перенос камней.

Тот или иной тип оборудования, поставленного на гидравлический агрегат, применяется при строительстве различных объектов. Распространение получили универсальные гидроэкскаваторы, работающие на полноповоротной платформе.

Агрегаты передвигаются на гусеницах и способны переносить большие нагрузки. Универсальные машины можно быстро переоборудовать, провести самостоятельную регулировку системы и узлов, навесить ковш нужного объема.

Например, часто надо заменять прямые лопаты с челюстным ковшом (емкость варьируется от 8 до 14 м³) на обратные лопаты. В этом случае принцип работы гидравлического экскаватора состоит в том, чтобы работать с удлиненной рукоятью и стрелой. Гидросхема также позволяет выполнять работы на большой глубине.

Навесное оборудование по типам выполняемых работ можно поделить на несколько групп:

1. Прямая лопата подходит для того, чтобы проводить разработку земли в забое.
2. Обратная лопата нужна для того, чтобы рыть выемки, которые находятся ниже уровня стоянки агрегата.
3. Обратная лопата может выполнять работы и возле стен или других подобных конструкций. Например, с ее помощью вырываются траншеи, чьи оси не совпадают с продольной осью экскаватора.
4. Грейфер используют для проведения погрузочно-разгрузочных работ, рытья скважин и котлованов большой глубины. Устанавливаются регулируемые грейферы. При необходимости проводится диагностика оборудования и внутренних систем. Такая диагностика позволяет настроить нужное давление на грунт, чтобы ковш легко врезался в почву.
5. Челюстной ковш помогает зачерпывать породу, копать, выгружать землю.
6. Погрузчик применяется в том случае, когда возникает необходимость провести погрузку мелкокусковых и сыпучих материалов выше уровня стоянки экскаватора. Применяется погрузчик и для высыпания пород в автосамосвалы, выгрузки грунтов, в том числе и слежавшихся.

Таким образом, в нужный момент оператор может самостоятельно провести смену навесного оборудования и отрегулировать детали гидравлической системы, цилиндров, применяемых инструментов. Если при настройке ковша и стрелы возникнут проблемы, необходимо вызвать специалистов по навесному устройству.

Регулирование гидроцилиндров экскаватора

Регулирование гидроцилиндров надо проводить каждый раз, когда оператор меняет рабочее навесное оборудование, которое представлено такими видами:

• рычажно-шарнирное;
• телескопическое.

Чтобы удерживать рычажно-шарнирное устройство, применяют гидравлические цилиндры, позволяющие менять угол наклона стрелы, передвигать ковш. Телескопическое оборудование работает по принципу выдвижения или втягивания стрелы.

На машинах рычажно-шарнирного типа применяются ковши обратной и прямой лопаты, грейферный захват, погрузчик, на который можно поставить ковш требуемой емкости.

Среди особенностей рычажно-шарнирного оборудования отмечают:

• Объем ковша 0,5-4 м³, что помогает проводить земляные работы разного уровня сложности.
• Отлично помогают при монтаже, планировании или погрузке.
• Созданы на основе специальных конструктивных схем, обладающих унифицированными агрегатами и узлами.
• Передвигаются на гусеничном ходу или же пневмоколесах.
• На поворотной платформе находится силовая установка, гидропривод, кабина водителя и навесное оборудование.
• Навесное оборудование запускается при помощи силовых гидроцилиндров, поворот платформы и движение агрегата выполняется под управлением гидромоторов.

Преимущества гидравлических экскаваторов

Рассмотрим достоинства гидравлических экскаваторов:

• Развитие большой способности копать, когда ковш внедряется в породу на уровне стоянки экскаватора.
• Ковш поворачивается, если надо провести зачерпывание грунта и выгрузить его в погрузчик.
• Сокращается цикл копания, что улучшает заполняемость ковша.
• Регулировка гидроцилиндров обеспечивает селективную выемку ископаемых.
• Высокая производительность, что характерно для экскаваторов типа ЭГ, ЭО, RH, Caterpillar.
• Наличие дизельного привода, который обеспечивает мобильность и шихтовку руды.
• Небольшая масса экскаваторов, что достигается компактными размерами.
• Проведение земляных работ в ограниченных условиях, например, в городе. Для этих целей можно применять специальное навесное оборудование, которое имеет смещенную ось копания.
• Широкие возможности технологического характера благодаря установке навесного оборудования.
• Гидропривод используется на каждый отдельный механизм, что делает элементы экскаватора не привязанными к силовой установке. В результате чего конструкция машины упрощается и становится более функциональной.

Кинематическая схема рабочего оборудования позволяет быстро преобразовать вращательное движение в поступательное. Установлена бесступенчатая система регулирования скоростей.
Внутренние системы позволяют передавать энергию к рабочим механизмам, что не требует задействования сложных кинематических систем.

Гидравлический привод предназначен для того, чтобы проводить унификацию и нормализовать работу узлов и агрегатов. Это значительно упрощает количество деталей, которые нужны для работы экскаваторов. Такой привод обеспечивает быструю диагностику оборудования.

Гидравлический привод позволяет проводить агрегатный ремонт гидравлики экскаваторов. Благодаря этому время простоя машины сокращается в несколько раз, увеличивается производительность, эксплуатация и расширяются функциональные возможности гидравлического экскаватора.

Как работает гидравлика на экскаваторе?

У гидравлических экскаваторов очень широкая сфера применения

• В сравнении с другими машинами, такими как бульдозер или погрузчик, экскаватор может выполнять большой диапазон работ, находясь в одной точке;
• Возможность поворачиваться на 3600 позволяет экскаватору легко работать на ограниченном пространстве;
• Большая мощность капания позволяет экскаватору аккуратно капать, рыть траншеи и сформировывать основания;
• Так как работа происходит практически без перемещения машины – износ ходовой части минимален;
• Легкая смена рабочего оборудования позволяет использовать экскаватор для выполнения различных задач.

Использование

• Перемещение грунта
• Планирование
• Рыхление
• Погрузка
• Планировка

Рабочее оборудование экскаватора похоже на руку человека и выполняет похожую функцию

При замене ковша на другое рабочее оборудование можно выполнять другую разичную работу, такую как захват грейфером или долбление

Классификация экскаваторов

Сегодня в основном используются гусеничные экскаваторы, так как у них большая площадь опоры и высокая устойчивость

Достоинства гусеничных экскаваторов

• Высокая устойчивость
• Возможность работы на мягком и неровном грунте

Большая площадь опоры обеспечивает большую устойчивость. Это дает возможность легко работать на мягком или неровном грунте

Недостатки гусеничных экскаваторов

• Медленная скорость перемещения и мобильность
• Повреждение поверхности дороги

Низкая транспортная скорость. Если машина оборудована стальными гусеницами, то при движении происходит повреждение поверхности дороги

Экскаватор можно разделить на 3 части: рабочее оборудование, верхнюю и нижнюю части

Основу верхней части составляет рама поворотной платформы

Система поворота состоит из:

• Гидромотора поворота (поворачивает платформу)
• Редуктор поворота (увеличивает усилие гидромотора и снижает скорость поворота)
• Поворотный круг (соединяет платформу с гусеничной тележкой)
• Центральное поворотное звено (передает поток масла к нижней части)

Поворотный круг состоит из двух колец, внешнего и внутреннего. Внутреннее кольцо прочно прикреплено к раме гусеничной тележки а внешнее кольцо – к раме поворотной платформы. Поворотный круг является звеном, передающим нагрузку поворотной платформы с рабочим оборудованием на ходовую часть для обеспечения устойчивости.

Поворотное звено состоит из корпуса (статора) и ротора

Ротор крепится к гусеничной тележке. Корпус крепится к поворотной платформе и поворачивается вместе с ней

Масло от контрольного клапана попадает в корпус звена и по кольцевым каналам проходит в каналы ротора. Выходя из каналов ротора по шлангам масло попадает к гидромоторам.

Нижняя часть состоит из большого количества разных элементов, которые крепятся к стальной раме, называемой рамой гусеничной тележки

Гидравлическая силовая линия экскаватора

Во время работы оператор может одновременно выполнять несколько операций, таких как перемещение стрелы, рукояти, ковша, поворот одновременно. При этом одновременно работают несколько секций контрольного клапана.

Ходовая часть гидравлического экскаватора существенно отличается от бульдозера или погрузчика, в которых мощность передается механически при помощи гидротрансформатора и шестерен

Так же как сердце качает кровь, гидронасос экскаватора качает масло для работы гидроцилиндров

Для выдвежения рукояти масло должно подаваться в штоковую полость

Для складывания рукояти масло должно подаваться в бесштоковую полость

Главный переливной клапан

Главный переливной клапан держит давление не превышающее определенного значения за счет перелива излишков масла в бак. Когда при перемещении поршень доходит до края цилиндра, то он останавливается. Так как масло продолжает поступать, до давление в системе начинает возрастать, что приведет к разрыву шлангов. Главный переливной клапан в системе предупреждает повышение давления до критического уровня путем перелива лишнего объема масла в бак. Главный переливной клапан находится между контрольным клапаном и гидронасосом.

Предохранительный клапан

Предохранительный клапан служит для сброса масла в бак, если давление в система превысит кретическое значение. Если на стрелу упадет обломок породы, а контрольный клапан будет находится в нейтральном положении, то давление в цилиндре сразу возрастет и приведет к разрыву шлангов. Для предотвращения повышения давления выше определенного уровня в системе стоит предохранительный клапан. Этот клапан находится после распределительного клапана перед гидроцилиндрами.

Классификация гидронасосов

Сравнение поршневых и шестеренчатых гидронасосов

Номер модели

PC – Код продукта. [P : Гидравлические экскаваторы (Power shovel), C : Гусеничного типа, W : Колесного типа]
200 – Код размера [Число, примерно в 10 раз больше чем эксплуатационная масса (в тоннах), но иногда отражается номер машины, родственной данной модели]
XX – Дополнительный код модели [Обозначается одной или двумя буквами LC: Удлиненная база]
7 – Модификация [Отображает историю модели (номера 4, 9 и 13 пропущены)]

Классификация гидравлических экскаваторов по типоразмеру

Маленькие: менее 20 тон
Средние: 20-59 тон
Тяжелые: 60 и более

Емкость ковша

Емкость «с шапкой» = Геометрическая емкость + Объем шапки

Угол естественного откоса 1 : 1

Угол естественного откоса 1 : 2

ISO: Международная организация по стандартам ISO7451 и ISO7546
JIS: Японский индустриальный стандарт JIS A8401-1976
PCSA: Ассоциация по кранам и экскаватором (США) PCSA No.37-26
SAE: Ассоциация Авто Инженеров (США) SAE J296/J742b
CECE: Европейское общество строительной техники CECE SECTION V1

Давление на грунт

Давление на грунт (кг/м 2 ) = Экскаваторная масса / Площадь опорной поверхности

Давление на грунт экскаватора среднего класса не многим больше давления на грунт стоящего человека

Если человек может идти по грунту, то экскаватор среднего класса сможет там работать

Пример использования рабочего оборудования

1. Мягкий грунт (широкие башмаки)
Для работы на мягком, например, болотном грунте, для снижения давления на грунт используются широкие башмаки

2. Смещаемая ось капания (offset boom)
Если машина не стоять по центру копаемого объекта из-за различных препятствий с боков, работы проводятся экскаватором со смещаемой рукоятью. Такой способ используется для рытья траншей (смещаемая рукоять не меняет направление оси копания, а смещает ее в сторону относительно центра машины)

3. Большой радиус действия (сверхдлинное оборудование)
При использовании сверхдлинного рабочего оборудование позволяет проводить работы в местах, где машина не может работать с обычным оборудованием. Углубление рек, болот и прочее. Также можно выполнять планировку длинных склонов

4. Планировка откосов (планировочный ковш)
Планировка откосов рек, дорог и прочих объектов может легко выполняться специальным ковшом с плоским дном.

5. Дробление (гидромолот)
При использовании гидромолота,большие осколки породы после взрыва могут быть измельчены. Можно также разрушать бетонные дроги и здания

6. Утилизация автомобилей (гидроножницы)
При использовании специальных гидроножниц можно разбирать автомобили на части. Эти ноэницы могут захватывать маленькие части и сортировывать части для переработки

7. Снос зданий (ножницы и гидромолоты)
Машина оснащена сверхдлинным рабочим оборудованием и может выполнять работы по сносу зданий. При применении гидроножниц можно также резать стальной каркас и силовые элементы конструкций.

8. Лесозаготовки (пилы и захваты)
Экскаваторы используются при заготовительных работах. Захваты с пилами могут брать все подарят, включая поваленные деревья, удалять ветви и распиливать бревна. Захваты используются для погрузочных работ.

Как работает гидравлика на экскаваторе?

Гидрооборудование экскаватора

Гидробак предназначен для хранения рабочей жидкости гидросистемы. Гидробак оборудован заправочной горловиной с фильтром, сливным ниппелем, регулятором давления в гидробаке, сливным фильтром с перепускным клапаном. Для контроля уровня рабочей жидкости в гидробак вмонтированы два маслоуказательных окна. Минимальное количество жидкости в гидробаке при работе должно быть не ниже 0,75 его объема.

Фильтры предназначены для очистки рабочей жидкости гидросистемы от механических примесей, до 70. 80% отказов при работе экскаватора возникает из-за плохого качества гидравлической жидкости. Два фильтра, встроенные в гидробак, очищают рабочую жидкость, поступающую по сливной магистрали в процессе работы экскаватора. В крышке фильтра устанавливается перепускной клапан; если фильтрующий элемент загрязнен, давление масла возрастает. При увеличении давления до 0,25 МПа клапан начинает открываться, а при возрастании до 0,35 МПа — перепускает всю рабочую жидкость на слив в гидробак, минуя фильтрующие элементы.

Гидронасос преобразует механическую энергию в энергию потока рабочей жидкости и служит для непрерывной подачи гидравлической жидкости под давлением из гидробака в гидрораспределитель. В гидросистеме применяют шестеренные и аксиально-поршневые насосы.

Шестеренный насос состоит из корпуса, крышки, ведущей и ведомой шестерен, втулок, манжет, вкладышей, уплотнений. Насос приводится в действие от дизеля или редуктора. При работе масло из всасывающей полости захватывается зубьями шестерен и подается по окружности между шестерней и корпусом в нагнетательную полость. Насос может создавать давление до 20 МПа, применяется в гидросистеме неполноповоротных экскаваторов или для заполнения и подпитки системы в полноповоротных. Шестеренные насосы бывают одинарные или сдвоенные.

В гидравлических полноповоротных экскаваторах применяют регулируемые и нерегулируемые аксиально-поршневые насосы, создающие давление 28. 32 МПа.

Аксиально-поршневой насос (рис. 5.1) состоит из ведущего вала 1, расположенного в корпусе 11 на трех шарикоподшипниках 4, центрального шипа 6, семи шатунов 8, соединенными с фланцем вала 1 шаровыми шарнирами, семи поршней 9, завальцованных на шатунах, блока 5 цилиндров, соединенного шпонкой с центральным шипом, распределительного диска 7 (с впускным и нагнетательным отверстиями), распределительной крышки 10 и крышки 2 насоса, уплотнений 3 (колец и манжет).

При вращении вала 1 начинают вращаться шатуны 8 вместе с блоком 5 цилиндров, при этом поршни в блоке будут совершать возвратнопоступательное движение: пол-оборота идет всасывание жидкости, пол-оборота — ее нагнетание под давлением через распределительный диск 7. Когда ось вала совпадает с осью шипа (как показано на рис. 5.1, а), поршни не совершают возвратно-поступательного движения при вращении вала, т.е. не всасывают и не нагнетают рабочую жидкость.

У нерегулируемого насоса корпус имеет постоянный угол наклона, т.е. блок цилиндров имеет неизменяемый угол с осью вала (рис. 5.1, б). При изменении угла наклона блока цилиндров изменяется производительность насоса: чем больше угол наклона, тем больше подача жидкости. Если зафиксировать угол наклона блока цилиндров, насос становится нерегулируемым. Данная конструкция позволяет насосу работать в режиме гидромотора.

Гидромотор аксиально-поршневой служит для привода механизма хода и механизма поворота в экскаваторах. Конструкции качающих узлов аксиально-поршневых насосов и гидромоторов унифицированы.

Рабочая жидкость от гидрораспределителя по трубопроводам поступает под давлением к гидромотору, проходит через отверстие в распределительном диске 7 и поступает в цилиндр блока 5, перемещает поршень 9, который через шатун 8 поворачивает фланец вала 1. В гидромоторе происходит преобразование энергии давления жидкости, действующей на поршни, в механическую энергию ведомого звена, т.е. вращение вала гидромотора, приводящего в действие исполнительный механизм — редуктор хода или поворота платформы.

Рис. 5.1. Аксиально-поршневой насос-гидромотор:
а — унифицированная качающая секция; 6 — нерегулируемый насос-гидромотор; 1 — вал; 2 — крышка; 3 — уплотнение; 4 — шарикоподшипники; 5 — блок цилиндров; 6 — центральный шип; 7 — распределительный диск; 8 — шатун; 9 — поршень; 10 — распределительная крышка; 11 — корпус

Гидроцилиндры — простейшие гидродвигатели, преобразующие энергию давления жидкости в возвратно-поступательное движение выходного звена, причем выходным (подвижным) звеном может быть как шток, так и корпус гидроцилиндра. В гидроцилиндрах одностороннего действия жидкость под давлением подается только в одну полость, возврат и вытеснение жидкости происходит под действием силы тяжести или пружины. Такие гидроцилиндры применяют на выносных опорах (аутригерах) экскаваторов. В гидроцилиндрах двустороннего действия с односторонним штоком жидкость под давлением подается как в штоковую, так и в поршневую полость. Гидроцилиндры двустороннего действия с двусторонним штоком и комбинированные — «тандем-цилиндр» — применяют для выдвижения телескопической стрелы. Гидроцилиндры рабочего оборудования крепят шарнирно у корпуса и штока с помощью пальцев на подшипниках.

На экскаваторах применяют гидроцилиндры двустороннего действия с односторонним штоком (рис. 5.2), предназначенные для поворота стрелы, рукояти, ковша прямой и обратной лопат для заполнения ковша, перемещения и выгрузки грунта, а также для привода элементов других видов сменных рабочих органов. Гидроцилиндры состоят из корпуса (гильзы 3 с приваренной к ней проушиной 2), штока 7 с проушиной, поршня 4 и крышки 8 с винтами 12. Герметичное разделение поршневой и штоковой полостей создается поршнем с манжетами 5, 6 и уплотнительными кольцами 9, 13.

Рис. 5.2. Гидроцилиндр стрелы экскаватора:
1 — пресс-масленка; 2 — проушина; 3 — гильза; 4 — поршень; 5,6 — манжеты; 7 — шток; 8 — крышка; 9,13 — уплотнительные кольца; 10 — грязесъемник; 11 — подшипник; 12 — винт; 14 — втулка; 15 — крепление поршня

Поршень крепится на внутреннем конце штока гайкой, фиксируемой винтом, втулкой 14 или другим креплением 15. Для улучшения условий работы уплотнений штока и повышения их долговечности в гайке установлены грязесъемник 10 и скребки. На концах штока и гильзы имеются проушины для соединения гидроцилиндра при помощи пальцев с экскаватором и рабочим оборудованием. Подшипники 11 проушин смазываются через пресс-масленки 1.

Жидкость под давлением подается в поршневую полость, перемещая поршень и вытесняя жидкость из штоковой полости. Вместе с поршнем перемещается шток гидроцилиндра, шток выдвигается, передает усилие на рабочее оборудование и перемещает его. Втягивание штока происходит при подаче жидкости под давлением в штоковую полость.

Система управления гидропривода экскаватора предназначена для изменения направления движения и регулирования скорости выходных звеньев (штока, вала) гидродвигателей, а также для предохранения конструкции экскаватора от перегрузок. Регулирование скорости выходных звеньев достигается изменением расхода жидкости, поступающей в гидродвигатель (гидроцилиндр или гидромотор). Основными элементами системы управления являются регулирующие устройства (клапаны, гидрораспределители, дроссели), механические шарнирно-рычажные и другие системы, с помощью которых машинист управляет регулирующими устройствами. Устройства для регулирования давления действуют, как правило, автоматически, а устройствами, которые регулируют направление движения и расход рабочей жидкости, управляет машинист. По принципу регулирования скорости (расхода) различают дроссельное и объемное регулирование, причем в обоих случаях оно может быть автоматическим или ручным. На большинстве полноповоротных экскаваторов с гидроприводом применяют нереверсивные регулируемые насосы (направление потока жидкости не изменяется), объемная подача которых изменяется автоматически в зависимости от нагрузки. Кроме того, число устанавливаемых на экскаваторе насосов обычно меньше числа приводимых от них двигателей, поэтому нужны распределительные устройства. Гидрораспределитель используют также для изменения направления потока жидкости и реверса движения рабочего элемента.

Гидрораспределитель (рис. 5.3) служит для направления потока рабочей жидкости от насоса к потребителю (гидроцилиндру, гидромотору) в ту или иную полость (штоковую или поршневую), его дроссельного регулирования и слива рабочей жидкости в гидробак. Гидрораспределители могут быть моноблочными (все золотники расположены в одном общем корпусе) и секционными (каждый золотник в своем корпусе). С помощью гидрораспределителей управляют гидроцилиндрами рабочего оборудования экскаваторов или гидромоторами привода хода и поворота платформы.

В корпусе 9 гидрораспределителя размещены золотники 5 и имеются каналы для движения жидкости. От насоса к золотникам подведена напорная линия, в ней установлен сливной клапан 4. Торцы золотников закрыты крышками. Одним концом золотник соединен с механизмом управления

(рычагом 8 или клапаном), другим — с механизмом фиксации и возврата золотника в нейтральное положение, которые состоят из стакана, установленными в них пружинами 12, предназначенными для установки золотников в нейтральное положение. Фиксаторы 11 удерживают золотник в заданном положении. Втулки ограничивают ход золотника при его перемещении. Золотник и каналы образуют полости, по которым под давлением жидкость поступает к потребителям. При изменении давления управления изменяются ход золотника, площадь проходного сечения между полостями и скорость опускания стрелы. Четырехпозиционный золотник может быть установлен в одно из положений, соответствующее подъему стрелы — нейтральному, опусканию стрелы или «плавающему». Сливной клапан 4 открывается при установке золотника в нейтральное или «плавающее» положение, и жидкость через него сливается в гидробак.

Рис. 5.3. Гидрораспределитель:
1 — крышка; 2 — механизм автоматической расфиксации; 3 — предохранительный клапан; 4 — сливной клапан; 5 — золотник; б — рукоятка управления; 7 — резиновый чехол; 8 — рычаг; 9 — корпус гидрораспределителя; 10 — сливной патрубок; 11 — фиксатор; 12 — возвратная пружина

Блок дистанционного управления (джойстик) позволяет перемещать один из золотников или одновременно два, в результате чего происходит подача жидкости к одному или двум потребителям одновременно, например происходит движение стрелы и ковша.

Клапаны обеспечивают нормальную работу гидросистемы.

Предохранительные клапаны служат для регулирования максимального давления и защиты механизмов и элементов гидропривода экскаваторов от перегрузок и устанавливаются непосредственно на гидрораспределителях, насосах и гидромоторах. Предохранительные клапаны отрегулированы на давление, превышающее номинальное на 20%, и опломбированы.

Перепускные клапаны открываются при увеличении давления в системе выше заданного и перепускают жидкость в полость низкого давления, при уменьшении давления ниже заданного надежно запирают проход жидкости в полость низкого давления. Перепускные клапаны устанавливают на фильтрах и трубопроводах (в последнем случае их заключают в отдельные корпуса), на гидрораспределителях.

Подачу (расход) жидкости регулируют дросселями и гидрораспределителями (золотникового типа), изменением проходного сечения. Дроссель осуществляет дросселирование рабочей жидкости при попутных внешних нагрузках (например, при опускании рабочего оборудования с грузом или передвижении экскаватора под уклон). Увеличивать давление настройки клапанов категорически запрещается, так как это может вызвать поломку сборочных единиц экскаватора, в первую очередь насосов.

Для регулирования направления потока жидкости применяют обратные клапаны, допускающие движение жидкости только в одном направлении. Обратные клапаны имеют малый ход запорного элемента, благодаря чему открытие и закрытие рабочего проходного сечения происходят мгновенно. Неуправляемый обратный клапан исключает опускание рабочего оборудования при выполнении рабочих движений. К седлу корпуса пружиной прижат конусный (шариковый) клапан.

Гидрозамок (управляемый обратный клапан) пропускает рабочую жидкость обычно в одном направлении, а при управляющем воздействии — в обоих, установлен на гидроцилиндрах выносных опор.

Коллектор — подвижное (шарнирное) соединение трубопроводов гидропривода, применяется для соединения трубопроводов, подводящих жидкость к подвижным узлам машины.

Центральный коллектор служит для передачи рабочей жидкости под давлением от узлов гидросистемы, расположенных на поворотной платформе, к узлам, расположенным на ходовой раме, установлен по оси вращения платформы и крепится к ходовой раме экскаватора болтами.

Шланги и трубопроводы служат для соединения узлов гидросистемы при помощи соединительных муфт. Не допускается использование шлангов и трубопроводов, имеющих повреждения (трещины, деформации, потения).

Шланги должны быть зафиксированы хомутами и при работе не должны касаться деталей машины — биение под давлением ведет к износу.

10 простых советов, как эффективно использовать гидравлические экскаваторы Komatsu

Многолетний опыт обслуживания, ремонта и восстановления спецтехники подсказывает нам: основные проблемы в гидравлике экскаватора возникают из-за неправильной эксплуатации. Казалось бы незначительные детали приводят к крупным проблемам. Так, воронка для масла, которую не чистили со дня покупки, способна остановить работу стрелы.

По статистике, причина 70 % неполадок гидравлики — состояние масла. Из этих 70 % всего 10 % — случаи несоответствия масла техническим требованиям, когда оно не подходит по характеристикам или является фальсификатом. Зато 90 % неполадок — из-за качества обслуживания: попала вода, грязь, маслоприемник не защитили фильтром, использовали грязную бочку с осадком и отложениями на стенках. А гидравлика, как правило, фильтруется только на обратке, и все, что оказывается в баке, сразу же попадает в насос!

Технического решения у этой проблемы нет: в системе нет специальных фильтров, которые улавливали бы посторонние примеси при заливке. Есть только приемник, сетчатый фильтр, защищающий от крупных частиц, потому что насосу не должно создавать сопротивление на всасывание. Если уронить в горловину гаечный ключ, фильтр его задержит. А мелкие частицы, грязь и осадок — нет.

Защитить гидравлику может только ответственный подход оператора: просто следите, чтобы в масло не попадала грязь. А также контролируйте, что заливаете, — нужны надежные поставщики масел и фильтров. И не экономьте на сервисе: на срок службы техники больше всего влияет наше отношение к ней, как правильно мы ее обслуживаем и какими материалами.

Дадим несколько простых советов, как правильно обслуживать гидравлику, чтобы она работала дольше и в любых условиях. От простых, самых базовых вещей к сложным.

1. Начните разбираться с проблемами экскаватора с обеспечения персональной безопасности — наденьте каску.

2. Меняете масло — очищайте горловину.

3. Когда масло перегревается, начинается трение металла и повышенный износ. Следите за нагревом масла на мониторе.

Надо периодически давать остывать гидравлической системе, разбираться, почему происходит перегрев. Часто причина в том, что установленное рабочее оборудование не подходит под характеристики машины.

4. Следите за безопасностью гидроцилиндров, когда температура около нуля.

Снег, попадая на горячий цилиндр, превращается в воду. На период стоянки втягивайте цилиндры, иначе на штоках цилиндров образуется наледь. На гидроцилиндры, помимо наледи, намерзает и грязь. Впоследствии при работе с экскаватором наледь и грязь попадают в цилиндр и забивают сальник гидроцилиндра, что может привести к постоянной течи сальника.

Убирайте конденсат на штоках, втягивайте штоки на время стоянки.

Берегите цилиндры от механических повреждений, внешних механических воздействий, оставляя машину на стоянке. Не работайте с негабаритом передней частью ковша: ковшовый цилиндр может быть поврежден камнем — обращайте на это внимание, избегайте ударных нагрузок.

5. Избегайте разгрузки гидравлического контура, когда срабатывает гидравлический клапан ограничения давления.

Избегайте случаев, когда клапан открывается, потому что это дополнительная нагрузка на гидравлику. Если достигается предельное давление в гидросистеме, срабатывает аварийный клапан разгрузки. Не допускайте этого. Клапан может сработать из-за перегрузки. Он настроен на предельное давление. Старайтесь не допускать в работе предельного давления. Это слышно и по звуку работы машины: экскаватор «воет».
Автоматическая система управления гидравликой не блокирует перегрузки.

Максимальное предельное давление определяет максимальные возможности машины. Используйте эти максимальные возможности только при необходимости. Не работайте постоянно на предельной нагрузке. Управляйте стрелой (и всем рабочим оборудованием) плавно, размеренно, избегая ударных нагрузок и перегрузок. Перегрузка возникает, когда рабочее оборудование доводим до конца хода. В этом случае происходит разгрузка гидравлического контура, потому что цилиндр «встал», ему больше некуда «идти». Берегите ходовую часть, избегайте частых передвижений по площадке на экскаваторе.

6. Зимой прогревайте машину перед работой — это важно для гидравлики.

Прогревайте не только двигатель, но и гидравлическую часть, выполняя плавные движения рабочим оборудованием, чтобы гидравлика разогревалась, — обязательно не до конца хода штока. Начинайте плавные движения стрелой, рукоятью, ковшом. Потом поворот подпором, начинайте вращать гидромоторами, чтобы прогревалась гидравлика и гидромоторы тоже: вперед, назад, вправо, влево.
Причем движение не просто вперед-назад, а нужно повернуть платформой, отжаться, вывесить одну гусеницу и без нагрузки повращать свободной гусеницей вправо-влево, потом перенести вес на другую сторону, приподняв гусеницу, и опять вправо-влево. И обязательно без нагрузки.

Сколько греть машину вхолостую — это зависит от температуры снаружи теплого бокса. Когда масло густое, машина неадекватно реагирует на рычаги: она вялая, неповоротливая. Разгоняйте массу гидравлической жидкости по системе, чтобы масло стало полностью подвижным и не выдавливало уплотнение. Сальники от густого масла теряют свою герметичность, и машина становится фактически неуправляемой.

7. Гидравлика испытывает высокие ударные нагрузки, в том числе из-за неправильной эксплуатации.

8. Регулярно меняйте гидравлические шланги. до того, как произойдет обрыв.

По шлангам у Komatsu периодичность замены — раз в 4000 мото-часов.

9. Причины неисправности насосной станции: попадает механическая примесь в насос, происходит заклинивание.

Насос гонит грязь по всей системе в распределитель, из распределителя в клапана и так далее по всем узлам: контуры гидравлической системы замкнуты. И только на выходе из этой системы грязь забивается в фильтры. Но начала она портит всю систему — нас ждет очень дорогой ремонт. Следите за правильностью и периодичностью обслуживания.

10. Как диагностировать поломки.

Убедитесь в наличии поломки, используя нормативы на выполнение операции. У Komatsu на каждую операцию есть определенное время (тайминг). Проверьте, есть ли посторонний шум, перегрев, отказ какой-то операции.
Убедившись, что что-то не так, проконтролируйте давление по насосной станции, соответствует ли оно нормативной установке.

Гидропривод Экскаватора – общие принципы и преимущества

Общие сведения и принцип действия объемного гидропривода Экскаваторов

Гидравлический привод представляет собой систему машин и аппаратов для передачи механической энергии с помощью ЖИДКОСТИ. В гидравлическом приводе используется потенциальная энергия давления жидкости.

Гидроприводы разделяются на объемные и гидродинамические:

Объемный гидропривод – это rидpавлический ПРИВОД, в котором используются объемные ГИДРомашины, принцип их действия основан на попеременном зanолнении рабочего объема жидкостью и вытеснения ЖИДКОСТИ из него.

ОСНОВНЫМИ элементами объемного rидpопривода Экскаватора являются:

• гидронасосы
• двиraтели
• гидроаппаратура
• вспомогательные устройства
• гидролинии
• контрольно-измерительные приборы

1. Гидронасосы служат для подачи (перемещения) жидкости;
2. Двигатели – для преобразования энергии подаваемой жидкости в механическую энергию рабочего органа;
3. Гидроаппаратура – ЭТО устройства управления гидроприводом, при помощи которых он регулируется, а также средства защиты от чрезмерно высоких давлений жидкости (дроссели, клапаны разного назначения И rnдpораспределители);
4. Вспомогательные устройства – фильтры, теплообменники, гидробаки и rnдpоаккумуляторы;
5. Гидролинии (трубопроводы), которые предназначены для соединения гидроэлементов – всасывающие, напорные, сливные, дренажные;
6. Контрольно-uзмерuтельные nрuборы (манометры, расходомеры,термометры и др) – для измерения и контроля параметров rnдpaвлического привода.

Каждый объемныЙ гидpопривод содержит источник энергии, повиду которого энергии гидроприводы разделяют на три типа:

• насосный гидропривод, в котором рабочая .жидкость подается в гидродвиraтель объемным насосом, входящим в состав rnдpОПРИвода;
• аккумуляторный гидропривод, где рабочая жидкость подается в гидродвигатель от предварительно заряженного гидроак:кумулятора;
• магистральный гидропривод – рабочая жидкость поступает в ГИДРОДБИгатель из гИДРомагистрали.

По характеру движения выходного звена различают объемные гидроприводы;

• с поступательным движением выходного звена гидродвигателя;
• поворотным движением выходного звена гидродвига.теля (наугол меньше 3600);
• вращательным движением выходного звена ГИДРОДБигателя.

Гидропривод, в котором скорость выходного звена гидродвигателя может изменяться по заданному закону, называется регулируемым. В случае отсутствия устройств для изменения скорости – нерегулuруемый. Такой привод обеспечивает широкий диапазон peryлирования скоростей, плавность движения. Гидропривод характеризуют малые габариты, небольшая масса, простая конструкция защиты узлов от перегрузок, легкость и простота управления. При этом гарантирована передача больших усилий и мощностей, малая инерция.

Широкое распространение в международной системе СИ получила единица давления паскаль (Па) – давление, вызываемое силой 1 Н, равномерно распределенной по поверхности площадью

1 м2 (l Па = 1 Н/м 2 = 10-3 кПа = 10-6 МПа), для объемного гидропривода, главным образом, – мегапаскаль (МПа) – миллион паскалей. В отдельных источниках можно встретить и другие единицы со следующими соотношениями с паскалем:

• 1 Па= 1 Н/м2 ;
• 1 МПа = 10 бар = 10 кгс/см2 ;
• 1 бар = 105 Па = 10-1 МПа = 1,02 кгс/см2 = 750 мм рт. СТ.;
• 1 кrc/cM2 = 9 8’104 Па = 9 8’10-2 МПа = О 98 бар’
• 1 атм = 1,01·<05 Па = 1,01:10-1 МПа = 1,013 бар

760 .мм рт, ст,;

1 мм вод. СТ. = 10 Па = 1,02·10-4 кгс/см2 ;

1 мм рт, СТ, = 133,3 Па = 1,36’10-3 кгс/см2 ;

1 фyнr/дюйм2 = 0,069 бар = 0,07 кгс/см2 = 6,89’10-3 МПа.

В технике в настоящее время продолжают применятъ систему единиц МКГСС, в которой за единицу давления принимется 1 кгс/м2 :

1 кгс/м2 = 9,81 Па или 1 Па = 0,102 кгс/м2 .

Говоря о преимуществах гидропривода перед другими видами приводов машин, следует отметить простоту автоматизации работы гидрофицированных механизмов, возможность автоматического изменения их режимов работы по заданной проrpамме.

Гидравлический привод и гидравлическое регулирование обладают рядом преимуществ, обеспечивающих их широкое применение в дорожных машинах

– небольшие raбариты и масса гидромашин и соответственно небольшой момент инерции вращающихся частей, блaroдаря чему время их разгона не превышает долей секунды в отличие от электродвигателей, у которых время разгона может составлять несколько секунд;

– возможность преобразования вращения вала насоса в поступательное движение штока гидpоцилиндра и рабочего органа без применения механических передач;

– глубокое, бесступенчатое и простое регулирование скорости движения выходного звена и обеспечение малых устойчивых скоростей(минимальная угловая скорость вращения вала гидромотора может составлять 2-3 об/мин), а также крутящего момента и подъемной силы;

– возможность частоro реверсирования движения выходноro звена гидропередачи. Например, частота реверсирования вала гидромотора может быть доведена до 500, а пока 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;

– большое быстродействие и наибольшая механическая и скоростная жесткость. Механическая жесткость – величина относительноro позиционного изменения положения выходного звена под воздействием изменяющейся внешней нагрузки. Скоросная жесткость

– относительное изменение скорости выходноro звена при изменении приложенной к нему нагрузки;

– автоматическая защита гидросистем от вредного воздействия перегрузок благодаря наличию предохранительных клапанов;

– хорошие условия смазки и антикоррозийная защита деталейи элементов гидроаппаратов, что обеспечивает их надежность и долговечность.

Так, например, при правильной эксплуaтации насосов и гидромоторов срок их службы может быть доведен в настоящее время до 5-10 тыс. ч работы под нarpузкой, гидроаппараrypа может не ремонтироваться в течение долгого времени (до 10-15 лет);

– простота преобразования вращательного движения вала в возвратно-поступательное и возвратно-поворотные движения штока гидроцилиндра или рабочего органа без применения каких-либо механических передач, подверженных износу;

– высокая надежность при условии надлежащего качества изготовления и технического обслуживания;

– возможность развивать большие усилия (крутящий момент)при относительно малом объеме двигателя, Т.е. высокая энерго-напряженность;

– автоматическое реверсирование подачи;

– перемещение рабочего органа может осуществляется из состояния покоя при полной нarрузке;

– бесступенчатое и простое реryлирование и управление скоростью, крутящим моментом и подъемной силой;

– надежное и простое предохранение от перегрузки;

– возможность выполнения быстрых и также медленных высокоточных операций;

– сравнительно простая аккумуляция энергии;

– возможность применения высокорентабельных централизованных систем приводов в сочетании с децентрализованным преобразованием гидравлической энергии в механическую.