Text
                    Г. Н. ВАСИЛЬЕВ

РЕМОНТ НАСОСОВ
И ГИДРОАППАРАТУРЫ
«МАШИНОСТРОЕНИЕ»

НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЩЕСТВО МАШИНОСТРОИТЕЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНИЧЕСКОГО ПРОГРЕССА В МАШИНОСТРОЕНИИ Заочные курсы повышения квалификации ИТР по эксплуатации и наладке гидросистем Г. Н. ВАСИЛЬЕВ РЕМОНТ НАСОСОВ И ГИДРОАППАРАТУРЫ Москва «МАШИНОСТРОЕНИЕ» 1973
Ремонт насосов и гидроаппаратуры. Г. Н. Ва- сильев. М., «Машиностроение», 1973, стр. 40. В брошюре изложены вопросы ремонта насосов и гидроаппаратуры. Кратко описаны технологические процессы ремонта гидрооборудоваиия, особенности сборки и испытания гидравлических устройств not- ле ремонта. Рассмотрены наименее долговечные элементы насосов и гидроаппаратуры, некоторые особенности технологии изготовления деталей для замены из- ношенных. Дана методика испытания после ремонта следящих электрогидравлических приводов копиро- вальных станков и станков с программным управ- лением. Брошюра предназначена для инженерно-техни- ческих работников, связанных с ремонтом элемен- тов гидросистем современного гидрофицированного оборудования. Ил. 20. Библ. И назв. Председатель Методического совета заочных кур- сов повышения квалификации ИТР по эксплуатации и наладке гидросистем канд. техн. наук. М. М. КУЗ- НЕЦОВ Научный редактор М А. СМИРНОВ © НТО Машпром, 1973 г.
1. ОСОБЕННОСТИ РЕМОНТА И ЭКСПЛУАТАЦИИ, НАСОСОВ И ГИДРОАППАРАТУРЫ Повышение эффективности металлообрабатывающего обору- дования является важной задачей, решение которой включает комплекс мероприятий. В их числе особое место занимают ме- роприятия по повышению эффективности гидрофицированных станков. Высокая эффективность использования станков и машин при длительной их эксплуатации достигается в основном точным соблюдением правил эксплуатации и высоким качеством ре- монтных работ. Большое внимание вопросам ремонта и обслуживания гид- росистем было уделено на Всесоюзном научно-техническом се- минаре «Повышение долговечности элементов гидросистем ме- таллорежущего оборудования» (г. Горький, 17—19 ноября 1971 г). Отмечено, что качество работы гидросистем в большой степени зависит от своевременного и качественного ремонта. Высокая трудоемкость ремонта гидрооборудования станков и машин объясняется сложностью гидравлических систем и вы- сокими требованиями к качеству обработки деталей гидроуст- ройств. Квалификация персонала, производящего ремонт гидро- систем, должна быть поэтому высокой. Организация ремонта гидрооборудования должна строиться в соответствии с планом ремонта механической части станка или машины, но нужно учитывать, что износ гидропривода обыч- но меньше, чем износ других узлов станка или машины. Соот- ветственно долговечности элементов гидропривода должен вы- бираться и ремонтный цикл. Наиболее долговечными элементами гидросистем являются силовые цилиндры (8—10 лет эксплуатации), аппаратура кон- троля давления, регулирования скорости, управления и распре- деления (3—4 года). Менее долговечны насосы (1 — 1,5года), за- тем резиновые уплотнения и следящие распределительные уст- ройства. Более точно определить сроки работы отдельных элементов гидрооборудования можно лишь на основе систематических наблюдений за работой гидрооборудования.
Во время таких наблюдений регистрируют количество отка- зов работы гидрооборудования из-за выхода из строя отдель- ных гидравлических устройств и на основе накопленных стати- стических данных определяют вероятность появления отказа в гидросистеме. Типовая характеристика интенсивности отказов Л(0 в функ- ции времени работы гидросистемы дана на рис. 1. Кривая интенсивности отказов имеет три характерных уча- стка. На участке I частота отказов наибольшая. По мере экс- плуатации количество отказов уменьшается, так как основные причины их — скрытые неисправ- ности, несовершенство производства, а также ошибки проектирования. Кроме того, на этом участке отказы возникают из-за ошибок обслужи- вающего персонала при освоении техники. Умень- Рис. 1. Типовая характеристика интен сивности отказов гидросистемы в функ- шение отказов на уча- стке I достигается в ре- ции времени зультате приработки де- талей гидрооборудования ' в заводских условиях, выбраковки наиболее слабых элементов, а также благодаря накоплению определенного опыта обслужи- вающим персоналом. На участке II, являющемся основным, происходит нормаль- ная работа гидросистем. Интенсивность отказов на этом уча- стке имеет постоянное значение. Появление отказов здесь обусловлено скрытыми дефектами производства, преждевремен- ным старением. Вероятность отказов на участке II можно уменьшить пра- вильной постановкой ремонтных работ, тщательным исследова- нием причин отказов и разработкой мероприятий по их пре- дупреждению. На участке III опасность отказов возрастает, так как на- чинают сказываться износ и старение отдельных деталей гид- роаппаратуры. На участке I в начале эксплуатации гидрофицированной ма- шины длительность межремонтного цикла наименьшая (см. рис. 1). На участке II она имеет максимальную величину и постоянна. На участке III длительность межремонтного цикла снова уменьшается. Что касается структуры ремонтного цикла, то на участке I производят обычный мелкий и средний ремонт, а также замену неработоспособных узлов и элементов более надежными; на 4
участке II— только мелкий и средний ремонт; на участке III вы- полняются ремонтные работы всех видов, включая капитальный ремонт. Наличие на Л-характеристике участка III определяет техни- чески обоснованный срок службы гидросистемы п или тг в за- висимости от крутизны нарастания кривой интенсивности от- казов. Повышение долговечности работы гидросистем с помо- щью ремонтных работ связано с определенными дополнитель- ными затратами, которые должны окупаться в процессе экс- плуатации гидрофицированнюго оборудования. Для оценки эффективности ремонтных работ применяют фор- мулу производительности труда д-ра техн, наук проф. Г. А. Шаумяна /7 = .------------ т где Q — годовой выпуск продукции; /7Т — производительность труда; — годовые текущие затраты живого труда при обслуживании оборудования, машин (затра- ты на материал, инструмент, электроэнергию, ремонт и т. д.): N — календарное текущее время эксплуатации оборудования (в годах); К — отношение единовременных затрат прошлого труда к годовым затратам живого труда; m —отношение текущих затрат прошлого труда к затратам живого труда за один и тот же про- межуток времени. Из формулы производительности труда видно, что при уве- личении затрат на ремонт производительность труда падает, и при достижении некоторой величины /7Т дальнейшая эксплуа- тация гидрофицированной машины становится неэффективной. Планово-предупредительный ремонт гидросистем включает^ осмотр, малый ремонт, средний ремонт, капитальный ремонт. При осмотре гидросистем проверяют соответствие работы гидроприводов заданному циклу. Если цикл работы не соот- ветствует требуемому, необходимо произвести настройку и ре- гулировку гидросистемы. Если в трубопроводе обнаружена течь, необходимо ее устранить. Проверяют чистоту фильтрации масла и в случае необходимости производят очистку, замену или ре- монт фильтров. При мало'м ремонте производят полный осмотр и, кроме того, разбирают насосы и гидромоторы и в случае необходимо- сти ремонтируют их, проверяют уплотнения подвижных соеди- нений и трубопродов. Изношенные уплотнения заменяют, а трубопроводы заменяют новыми при наличии вмятин. Произ- водят замену масла и очищают баки. 2 Зак. 415
Средний ремонт включает ремонт всех узлов гидросистемы, кроме гильз гидроцилиндров. Производят разборку, промывку и контроль размеров деталей. При наличии недопустимого из- носа плунжеры и золотники восстанавливают или заменяют но- выми, а корпусные детали исправляют. После ремонта насосы и гидроаппаратуру следует обязательно испытывать на стендах для определения соответствия их технических характеристик техническим условиям и для оценки качества ремонта. При среднем ремонте выполняют также все операции малого ре- монта. Капитальный ремонт — это операция среднего ремонта, а также ремонт силовых цилиндров с испытанием их на стендах. При капитальном ремонте корпусы гидравлических устройств обычно заменяют новыми. Как уже было отмечено ранее, одним из основных факторов, определяющих длительность межремонтного цикла гидроаппа- ратуры, являются условия ее работы. Под условиями работы гидроаппаратуры понимают характер изменения рабочего дав- ления, величину и частоту повторения нагрузок при работе, из-, менение температуры и качество фильтрации масла, точность соблюдения правил эксплуатации. 1 Точное соблюдение правил эксплуатации, тщательный и| своевременный уход за гидрооборудованием, поддержание чи-/ стоты и температуры рабочей жидкости на заданном уровне—/ все это снижает затраты на ремонт. При эксплуатации гидрооборудования очень важно своевре- менно и быстро обнаружить детали, нуждающиеся в ремонте. Наиболее эффективным средством обнаружения таких деталей без демонтажа является диагностика, позволяющая по косвен- ным параметрам определять работоспособность элементов гид- роаппаратуры. Такими косвенными параметрами являются, например, частотный спектр шума и вибраций элементов гидро^ системы при работе. .------———* Работоспособность гвдрашгичетсого устройства оценивается невыходом одного или нескольких основных рабочих парамет- ров характеристики из допуска. Для насосов такими парамет- рами являются производительность и пульсация давления; для реверсивных золотников — утечки; для следящих золотников — расход масла в нейтральном положении; для предохранительных клапанов — минимальный расход и т. д. При неправильной эксплуатации и тяжелых условиях работы отказы в работе гидросистем особенно часто вызываются изно- сом, старением элементов и их поломкой. Это приводит к наибо- лее длительным простоям оборудования. Наиболее подвержены износу и старению следующие узлы гидроаппаратуры: плунжеры и золотники, подвижные сопря- жения гидравлических аппаратов, уплотнения, трубопроводы и соединения, пружины при большом числе циклов работы. 6
Характерными причинами повышенного износа и старения гидроаппаратуры во время эксплуатации являются скачки дав- ления, неправильный подбор материалов трущихся пар и непра- вильная термообработка, пульсация давления в гидросистеме, схватывание и фретинг трущихся поверхностей, неравномерное температурное расширение материалов, гидрозащемление и об- литерация, эрозионно-кавитационный износ, контактная уста- лость. Если большая часть причин, вызывающих уменьшение срока службы элементов гидросистем, может быть учтена при разра- ботке, проектировании и отладке машины, то старение и загряз- нение масла должны учитываться при эксплуатации и ремонте оборудования. При загрязнении масла наблюдается повышенный износ де- талей гидроаппаратуры, эрозия рабочих кромок золотниковых и плунжерных пар. Во избежание загрязнения масла производственными отхо- дами, составляющими наибольшую долю загрязнений, следует выносить маслобаки из станины, выполнять их в виде закрытой конструкции с воздушным фильтром. В вынесенных из станины баках лучше охлаждается масло и исключаются тепловые деформации узлов станка. Для контроля степени загрязнения жидкости следует произ- водить плановые проверки масла в баке при осмотре гидросис- темы. Гидрофицированные станки имеют в основном дроссельное регулирование подачи. При дросселировании масла выделяется -большое количество тепла. Нагревание масла способствует его интенсивному старению и окислению, при этом выпадают в оса- док сгустки смол, что вызывает заедание движущихся элемен- тов гидроаппаратуры. Старение масла уменьшает его смазывающую способность и прочность масляной пленки на поверхности трущихся деталей. Разрушение этой пленки приводит к непосредственному контак- ту между деталями, увеличению трения, нагреву и, как след- ствие этого,—к ускоренному износу деталей гидравлических устройств. При уменьшении вязкости увеличиваются утечки в гидросис- теме. Увеличение тепловыделения в гидросистеме может вызвать аварию из-за заклинивания движущихся элементов, например плунжеров насосов и клапанов, реверсивных и следящих золот- ников, вследствие их расширения при нагреве. Практика эксплуатации гидрофицированного оборудования- показывает, что стабилизация температуры рабочей жидкости гидросистем повышает надежность и долговечность насосов и гидроаппаратуры и позволяет увеличить длительность межре- монтного цикла. 2* 7
Чтобы температура масла не превышала допустимую, бак должен иметь соответствующий объем. Максимальная темпера- тура масла должна быть не выше 40—50° С. Как показывают эксперименты, при увеличении температуры на каждые 10° С интенсивность окисления масла увеличивается вдвое. Кроме то- го, нужно иметь в виду, что в гидросистемах с малыми объема- ми бака старение масла происходит значительно быстрее, чем в системах с баками больших объемов. К перегреву масла мо- жет привести неэквивалентная замена элементов при ремонте гидрооборудования. В этом случае до ремонта необходимо сде- лать проверочный расчет температуры масла в баке. При рас- чете сначала определяют количество тепла, выделяемое за 1 ч работы гидросистемы. Оно состоит из тепловых потерь в дрос- сельных щелях предохранительных клапанов, в зазорах насо- сов, в щелях дросселей редукционных и дозирущих клапанов, в отверстиях демпферов, на трубопроводах и т. д. Основные потери тепла — в дроссельных щелях предохранительных клапа- нов насосов. Соответственно этому количество тепла q (в кДж), выде- ляемое за 1 ч работы гидросистемы станка, составляет (1) где i и п — соответственно номер перехода и количество пере- ходов; 0г — отношение длительности z-го перехода к длитель- (п \ У10Z — 1 ; k и т — номер насоса и ко- / личество насосов; QK — производительность /ого насоса в л/мин; Ргк— давление к-го насоса на i-м переходе в кгс/см2; т|к — об- щий к. п. д. соответствующего насоса; г1к = — — коэф- О.кЧ фициент загрузки насоса; ViK — объем масла, поступающего в гидравлические двигатели от соответствующего насоса на z-м пе- реходе, в л; ti — длительность перехода в мин; v и s — соответ- ственно номер гидравлического устройства, где происходит по- теря давления,—трубопровода, дросселя, редукционного и до- зирующего клапанов и т. д. (исключая предохранительные кла- паны насосов) и число таких устройств; Lptv—потери давления на гидравлических элементах; Q1V—расход рабочей жидкости, проходящей через гидравлические устройства. В формуле (1) первый член в квадратных скобках учиты- вает тепловые потери в насосах и на их переливных и предох- ранительных клапанах, второй член учитывает тепловые потери на остальных элементах гидросистемы. 8
Температуру t масла в баке объемом V (в л) можно подсчи- тать по формуле 4 Н---f , (2) 4 у V2 где — температура окружающего воздуха. При наличии воздушного теплообменника, представляющего собой систему труб (радиатор), обдуваемую вентилятором, тем- пературу масла в баке подсчитывают по формуле / = 4 +------(3) ГЛ + 4/V2 где kx — коэффициент теплопередачи воздушного теплообменни- ка (&1 =2504-320 кДж/(м2-ч-° С); F\— площадь поверхности воздушного теплообменника в м2. В случае охлаждения с помощью водяного теплообменника с расходом воды Q2(20—200 л/ч) и площадью поверхности Р2 температуру масла в баке определяют следующим образом: _Я (^2^2 + 8Q2) — 8Q2^2^2A^2 (4) 4 Ц'Р (fe2f2 + 8Q2) + 2Q2F2k.2] где k2— коэффициент теплопередачи водяного теплообменника; &2 = 420 кДж/(м2'Ч*°С); ДГ2 = /о—h — начальная температу- ра воды. 2. РЕМОНТ НАСОСОВ И ГИДРОАППАРАТУРЫ Ремонт шестеренных насосов. В гидроприводах вспомога- тельного назначения, а также в приводах подачи станков при- меняют шестеренные насосы. Это объясняется простотой их устройства и малой стоимостью. В гидроприводах станков применяют шестеренные насосы модели П1-1 (Ш), обеспечивающие давление до 13 кгс/см2. Конструктивная схема насосов этого типа показана на рис. 2. Ведомая шестерня 2 запрессована на валу 22. Ведущая шестер- ня 6 связана с валом 17, выполненным с пояском 18. Валы ше- стерен вращаются на игольчатых подшипниках 8, во внутренних дуговых расточках корпуса 5 с зазором 0,07—0,12 мм. Втулки 7 с обеих сторон корпуса прикреплены винтами 9 и 23 к крышкам 3 и 21. В свою очередь, крышки прикреплены к корпусу насо- са винтами 4 и 10. Втулки служат наружными обоймами иголь- чатых подшипников. Между крышками 3 и 21 и корпусом поме- щены прокладки 1 из кальки; зазор между торцами шестерен и корпусом составляет 0,04—0,08 мм. Зазор регулируется про- кладками. К крышке 21 винтами 19 крепится грундбукса 15. 9
Утечка масла через зазор предотвращается сальником 16 и торцовым уплотнением, включающим втулку 14, пружину 13, шайбу 12 и штифт И, который входит в прорези во втулке. С помощью штифта втулка вращается вместе с валом и однов- ременно имеет возможность перемещаться вдоль вала. Под дей- ствием пружины и давления масла в полости 20 втулка прижи- мается к шлифованной поверхности грундбуксы 15, что обеспе- чивает надежное уплотнение вала 17. Рис. 2. Шестеренный насос Насос работает следующим образом. При вращении вала 17 от электродвигателя в полости всасывания насоса образуется разряжение, под действием которого масло всасывается из ба- ка. Масло заполняет впадины шестерен и переносится порция- ми, замкнутыми между корпусом насоса, боковыми крышками и зубьями шестерен, в полость нагнетания и затем в трубопро- вод нагнетания насоса. Аналогичны по конструкции и часто встречающиеся в стан- ках насосы типа БГ11-1 (ШДП). С течением времени объемный к. п. д. шестеренного насоса постепенно снижается. Объемный к. п. д. равен отношению действительной произво- дительности насоса к его теоретической производительности. При уменьшении объемного к. п. д. т]о на 15% от его но- минального значения насос необходимо заменять или ремонти- ровать. Наиболее значительно на снижение Цо влияют утечки 10
из-за увеличения торцовых зазоров между шестернями 2 и 6 и опорными втулками 7. Кроме того, при длительной работе насоса изнашиваются боковые поверхности зубьев, прокладки, подшипники 8, втулки, валы 17 и 22, уплотнения, корпус 5. Для достижения первоначального объемного к. п. д. необхо- димо восстановить изношенные детали или заменить их новыми. При ремонте корпуса его внутренние поверхности наплав- ляют латунью и растачивают на токарном или расточном стан- ке с допуском на неперпендикулярность оси расточки к торцовой плоскости не более 0,02 мм на длине 100 мм. Если изношенный корпус заменяют новым, то торцы нового корпуса должны быть прошлифованы совместно с шестернями. Валы шестерен, изношенные в местах посадки подшипников, заменяют, поскольку их восстановление неэкономично. Мате- риал валов — сталь 20Х, 40Х, 40, 45. Валы, изготовленные из стали 20Х, цементируют на глубину 0,8—1 мм и закаливают до твердости HRC 60—65. Ремонт шестерен обычно включает операции шлифования торцов. При износе профиля зубьев шестерни ремонт шестерен- ного насоса нецелесообразен и более экономично заменить на- сос новым. Когда все детали насоса изготовлены или восстановлены, начинают сборку насоса. Предварительно промывают детали в керосине и смазывают тонким слоем минерального масла. Игольчатые подшипники промывают в бензине и смазывают солидолом. Торцовый зазор между шестернями и вкладышами выдержи- вают от 0,02 до 0,04 мм (для насоса Г11-1) с помощью щупа. Величина этого зазора в основном и определяет качество сбор- ки насоса; при несоблюдении допуска необходимо прошлифовы- вать торцы шестерен или торец корпуса, если зазор соответст- венно меньше или больше допустимого. При сборке насоса плоскости крышек и втулок не должны иметь забоин; это проверяют на плите по краске. Забоины уда- ляют тонкой шабровкой. Во избежание зажима и перекоса шестерен и валов винты крепления крышек следует завинчивать по диагонали в несколь- ко приемов. После сборки насоса проверяют легкость вращения шестерен вращением ведущего вала насоса от руки. При тугом и нерав- номерном вращении шестерен необходимо ослабить винты кры- шек и затянуть их снова без перекоса. Если это не даст желае- мого результата, нужно произвести перешлифовку крышек на- соса. Ремонт пластинчатых (лопастных) насосов и гидромоторов. Наиболее перспективны пластинчатые насосы, в которых рас- пределительный диск давлением рабочей жидкости автоматиче- ски прижимается к статору (модели Г12-4, Г12-2), И
В насосах других конструкций распределительные диски жестко прижаты к статору с помощью винтов. К таким насо- сам относятся, например, насосы типа Г12-1 (Л1Ф). На рис. 3 показан пластинчатый насос типа Л1Ф. Насос сос- тоит из корпуса 4, в котором помещены бронзовые диски 7 и 9 Рис. 3. Пластинчатый (лопастный) насос типа Л1Ф I и статор S, имеющий фасонный профиль. Этот профиль выпол- нен так, что участки кривой между нагнетательными и всасы- вающими окнами, прорезанными в дисках над полостями 19, 22 и 21, 23, являются дугами окружностей, описанных из центра вращения ротора. Сопряжения, расположенные под окнами, вы- полнены по спирали Архимеда. Ротор 18 насоса находится на валу 12, который вращается на шариковых подшипниках. Ро- тор своими цапфами вращается в подшипниках скольжения 14, выполненных за одно целое с распределительными дисками. В роторе сделаны двенадцать прорезей, расположенных на- клонно к радиусам; в этих прорезях помещены пластины 20. Со стороны передней крышки 1 вал насоса уплотнен сальником 2, который прижимается крышкой 1 через подшйпник <3 и коль- цо. Задняя крышка 10 уплотнена кольцом 15. Статор и распре- делительные доски фиксируются относительно корпуса насоса ступенчатой шпилькой 16. Масло, попадающее между торцом одного бронзового диска и корпусом, отводится по дренажному каналу 11 через подшипник и штуцер 13 в бак; из торцового за- зора другого бронзового диска масло отводится по зазору между валом и корпусом, по каналу 6 во всасывающий канал 5. При вращении вала 12 от электродвигателя пластины под действием центробежных сил выходят из пазов и прижимаются к статору. В дальнейшем пластины прижимаются к статору не только под действием центробежных сил, но и давлением масла в полости нагнетания. 12
Ротор вращается в направлении наклона пластин. Пластины в полостях 21 и 23 обеспечивают всасывание масла в результате увеличения объема, заключенного между боковыми поверхно- стями пластин, статором, ротором и дисками при вращении ро- тора. При дальнейшем вращении пластины переходят в полости 19 и 22, где размеры камер уменьшаются, что обеспечивает по- дачу масла в нагнетательный трубопровод 17 При ремонте лопастных насосов обычно заменяют изношен- ные статорные кольца, пластины и распределительные диски. Ротор и шарикоподшипники изнашиваются в меньшей степени. Вновь изготовленные статоры и пластины по допускам раз- биваются на три группы и комплектуются в соответствии с той или иной группой для обеспечения селективной сборки. Допускается ремонт изношенных статорных колец; он сос- тоит в перешлифовке их внутренней поверхности по малому ра- диусу, так как наибольший износ наблюдается в местах сопря- жений малого и большого радиусов. Это приводит к уменьшению разности радиусов профиля и снижению производительности насоса. В большинстве случаев изношенные статорные кольца насосов Г12-1, Г12-2, Г12-4 и БГ12-2 заменяют новыми из стали ШХ15, ХВГ или 9ХС с термообработкой до HRC 60—64. Внутреннюю поверхность статора растачивают по копиру на токарном станке. Для этого на шпиндель станка наворачивают планшайбу 1 (рис. 4) и на ней болтами 3 крепят копир 2. В вы- точке копира устанавливают кольцо 5 с заготовкой статора 4 (статорное кольцо фиксируют шпилькой 6). Заготовку крепят прижимами 7. При вращении шпинделя копировальный ролик перемещает поперечный суппорт с резцом соответственно про- филю копира. Подачей верхнего суппорта обеспечивают обра- ботку внутренней поверхности статорного кольца по всей его ширине. После расточки корпуса должен оставаться припуск на шли- фование 0,3—0,4 мм на сторону. Перед окончательной шлифовкой статор подвергают искус- . ственному старению для обеспечения стабильности размеров: его нагревают до 150—160° С и выдерживают в течение 24 ч в масляной электрованне. После термообработки внутренний профиль статора можно шлифовать в том же приспособлении с применением шлифо- вальной головки. После обработки внутренний профиль кольца проверяют шаблоном на просвет. После шлифовки внутреннего профиля шлифуют наружную поверхность и торцы статорного кольца. Наружную поверхность и один торец статорного кольца шлифуют на оправке, изготов- ленной по максимальным размерам профиля. Второй торец кольца и окончательно первый торец шлифуют на плоскошли- фовальном станке. После шлифовки кольцо размагничивают. Изготовление нового ротора —очень трудоемкий и сложный 13
процесс, поэтому нужно попытаться отремонтировать старый ротор. Риски и задиры на торцах и цапфах ротора устраняются ча- шечным кругом на оправке. Для восстановления цапф приме- няют хромирование с последующим шлифованием. Перед хро- мированием поверхность цапфы должна быть прошлифована и отполирована. Рис. 4. Приспособление для растачивания внутренней поверхности ста- торного кольца лопастного насоса Небольшая непараллельность пазов ротора от износа устра- няется притиркой абразивом и пастой. В случае невозможности отремонтировать старый ротор из- ношенный насос целесообразнее заменить новым. Распределительные диски для насосов Г12-2 и Г12-4 изготов- ляют из стали 20Х (HRC 56—62), для насосов Г12-2 большой поизводительности — из сурьмянистого чугуна твердостью НВ 210—220, для насосов Г12-1 —из бронзы марок БрАЖ-9-4, БрАЖМц-10-3, 1, 5; БрОЦС6-6-3, БрОНФ. Ступицы дисков слу- жат подшипниками для цапф ротора, поэтому шероховатость их поверхности должна соответствовать 8-му классу чистоты, а поскольку отсутствует специальное уплотнение в этом соедине- нии, то зазор посадки допускается не более 0,06 мм. Изношенные диски при ремонте восстанавливают. Напри- мер, при ремонте насосов Г12-1 для этого растачивают отверстия под цапфы ротора на 4—5 мм больше, чем диаметр отремонти- рованных цапф. Запрессовывают в расточенные отверстия но- 14
вше бронзовые втулки и растачивают их по системе отверстия по второму классу точности. После чистового протачивания об- рабатывают на точной оправке торцы диска, соблюдая парал- лельность плоскостей 0,01 мм по индикатору, после чего при- дают внутренней плоскости вогнутость. Износ пластин при работе пластинчатого насоса больше, чем износ других деталей насоса. Материал пластин — сталь Р18 (ГОСТ 5952—63) с закалкой до твердости HRC 62—65 для пла- стинчатых насосов всех типов. Наибольший износ пластин — на поверхности трения пластин и статорного кольца. Этот износ приводит к перекосу и заклини- ванию пластин в пазах. Допускается износ пластин на 7з Дли- ны, после чего их заменяют новыми. При изготовлении пластины нуЖно иметь в виду, что ее тол- щина должна быть на 0,01—0,иЗ мм меньше ширины паза рото- ра, ширина пластины должна быть на 0,01 мм меньше ширины ротора, непараллельность плоскостей пластин — не более 0,01 мм. После отжига и обработки по контуру предварительно шли- фуют плоскости и боковые стороны пластин, затем производят ступенчатую закалку до HRC 62—64. Следующие операции: второе предварительное шлифование плоскостей, чистовое шли- фование плоскостей и доводка по фактическому размеру паза так, чтобы пластина легко перемещалась в пазу и не качалась при выдвижении из паза ротора на половину своей длины. Шероховатость поверхностей пластин соответствует 8-му классу чистоты. Во избежание отпуска поверхностных слоев шлифовку пластин следует производить на умеренных режимах с обиль- ным охлаждением. Когда все детали насоса восстановлены или заменены но- выми, насос собирают по сборочному чертежу с соблюдением технических условий. Перед сборкой все детали промывают в бензине и протирают. После промывки вставляют пластины в ротор. Затем ротор вместе со статорным кольцом и распределительными дисками вставляют в корпус, устанавливают вал и крепят крышки. Пластины должны быть наклонены в сторону вращения ро- тора. Положение дисков статора и задней крышки фиксируется штифтом. Равномерность затяжки крышек проверяют провора- чиванием ротора за вал. Тугое ^сворачивание ротора устра- няют регулировкой усилия затяжки винтов задней кышки. Качество ремонта насоса окончательно проверяют при его испытании. Ремонт пластинчатых гидромоторов выполняют так же, как и ремонт пластинчатых насосов. Технология изготовления статорных колец, ротора, пластин и распределительных дисков, а также технические условия на них те же, что и для деталей пластинчатых насосов. 15
пределения (радиальный зазор Рис. 5. Радиально-поршневой i осевым распределением Ремонт радиально-поршневых насосов. Радиально поршне- вые насосы типа HP (НП) рассчитаны на производительность 100, 200, 300 и 400 л/мин и на рабочее давление 100—200 кгс/см2. Основные недостатки насосов этой конструкции: большие габаритные размеры и масса (отношение массы к мощности бо- лее 18 кг/кВт) и большой момент инерции ротора, что препятст- вует использованию этих гидромашин в качестве гидродвигате- лей. Кроме того, они имеют низкую герметичность системы рас- между распределительной осью и ротором в больших насо- сах превышает 0,1 мм). Основной неисправно- стью насосов типа HP (НП) является быстрый выход из строя чугунной втулки ро- тора в результате образова- Ц ния задиров. Задиры на fl втулке вызывают интенсив- В ный износ оси ротора, при- J чем образующаяся при этом У чугунная стружка попадает в плунжеры. Плунжеры заклинивают- ся, ломаются реактивные кольца. Возможны разрывы корпусов всасывающих кла- с панов, трещины в корпусах насосов и в месте запрессов- ки оси ротора. управления приходят в негод- ность из-за износа шестерен раньше основного насоса. Исследования, проведенные на Горьковском автозаводе, по повышению долговечности насосов типа HP (НП) подбором ма- териалов для втулок показали, что наиболее приемлемы втулки, залитые бабитом марки Б-83, Насосы типа НП сняты с производства, и выпускаются лишь насосы типа HP. Ремонт радиально-поршневого насоса с осевым распределе- нием (рис. 5) обычно заключается в восстановлении или замене распределительной оси 4, ротора 1, поршней 3 и статорных ко- лец 5. При ремонте распределительной оси производят восстановле- ние изношенных шеек с последующим шлифованием. Шерохова- тость поверхности шеек должна быть не ниже 10-го класса чистоты. При ремонте ротора изношенную чугунную втулку 2 заме- няют новой. После запрессовки новой втулки в ротор растачи- вают отверстие во втулке по диаметру отремонтированной насос Часто шестеренные насосы 16
шейки распределительной оси. Отклонение от соосности оси и втулки — не более 0,005 мм. Новые поршни изготовляют из стали 20Х или из шарикопод- шипниковой стали ШХ15 с термообработкой до твердости HRC 57—59. Овальность и конусность поршней—не более 0,005 мм. Шероховатость поверхности соответствует 10-му классу чистоты. В отверстиях ротора поршни должны перемещаться свободно, под действием собственной массы, но без качки, поэтому каж- дый поршень подгоняют по его отверстию. Износ реактивных колец менее значителен, но они могут лопнуть при перегрузках и при заедании поршней. Изготовляют статорные кольца из стали ШХ15 с закалкой до HRC 58—62, шероховатость наружной и внутренней поверхностей должна со- ответствовать 9-му классу чистоты. При сборке насоса необходимо соблюдать чистоту. Радиально-поршневые насосы с давлением 200 кгс/см2 и бо- лее обычно выполняют с клапанным распределением рабочей жидкости. На рис. 6 показан нерегулируемый радиально-поршневой на- сос высокого давления с клапанным распределением. Масло распределяется с помощью коллекторов, выполнен- ных в корпусе 1. Нагнетательный коллектор выполнен с патруб- ком 2, а всасывающий коллектор 11 соединен с нагнетательной полостью шестеренчатого насоса подпитки 8. Эксцентриковый вал 7 насоса установлен на подшипниках качения 5 и обеспе- чивает возвратно-поступательное движение поршней, укреплен- ных в блоках 12. Поршни опираются с помощью подпятников 10 на цилиндрическую шайбу 3, установленную на подшипниках качения 4. Привод шестеренчатого насоса обеспечивается от основного вала через муфту 9. Каждая клапанно-поршневая группа рас- положена в отдельном *съемном корпусе, что упрощает ее ре- монт. При вращении эксцентрикового вала 7 масло всасывается шестеренчатым насосом 8 из бака и через отверстие в крышке 6 поступает во всасывающий коллектор 11. Через всасывающие клапаны масло проходит в пространства под поршни. После всасывания клапаны закрываются, масло поступает в нагнета- тельный коллектор и через штуцер отводится в гидросистему. При ремонте радиально-поршневых насосов с клапанным распределением заменяют блоки 12 в случае износа поршней и отверстий под поршни. Иногда приходится заменять пружины клапанов из-за их по- ломки. Порядок ремонта шестеренчатого насоса подпитки в основ- ном не отличается от ремонта ранее рассмотренного шестеренча- того насоса. 17
Рис. 6. Радйально-поршневой насос высокого давления Ремонт аксиально-поршневых насосов и гидромоторов. Аксиально-поршневые насосы и гидромоторы выполняют пре- имущественно с торцовым и клапанным распределением. На рис, 7 показана конструкция аксиально-поршневого на- соса с торцовым распределением и регулированием по дав- лению. Насос включает вал 1 с разрезным блоком цилиндров, состоящим из муфты 4 с толкателями 3 и ротора 5 с плунжера- ми 10. Для распределения масла служит неподвижный распре- делитель с окнами 7 и отверстиями 8, 9 для соединения с тру- бопроводами высокого и низкого давления. По трубопроводу 6 масло под давлением подается для управления наклонной шай- 18
бой 2, которая перемещается от плунжера 11 с зубчатой рей кой. Если насос используется как гидромотор, то масло под дав лением подается, например, в отверстие S, тогда другое отвер стие соединяется с баком. Поршни, находящиеся под дaвлeниe^ рабочей жидкости, прижимают к шайбе толкатели; в точке касания толкателей и шайбы образуется тангенциальная сила i плоскости шайбы, которая поворачивает ротор в соответствую Рис. 7. Аксиально-поршневой насос с торцовым распределением щую сторону. При переходе поршней в полость слива рабочая жидкость выдавливается шайбой в бак. У аксиально-поршневых насосов и гидромоторов с торцовым распределением рабочей жидкости наиболее интенсивно изна- шиваются ротор 5 и торцовая поверхность распределительного диска. Плунжеры 10 менее подвержены износу, так как переме- щаются в отверстиях ротора из бронзы. Ремонт ротора, изготовленного из железистой бронзы, зак- лючается в восстановлении торцовой плоскости. Иногда для этого достаточно только притирки, если же износ торцовой по- верхности значителен, производят шлифование с последующей притиркой. Так же ремонтируют и торцовую поверхность рас- пределительных дисков. В случае износа поверхности отверстий под поршни изготов- ляют новый ротор, так как чрезвычайно сложно восстановить правильные геометрические формы отверстий в поршневом бло- 1Э
ке. Особенно это сложно при ремонте аксиально-поршневых на- сосов серии МГ-143, блоки которых изготовлены из стали 38ХМЮА и имеют твердость HRC 80. По техническим условиям овальность отверстия в поршневом блоке не должна превышать 0,005 мм, а в ремонт поступают насосы с износом до 0,08 мм. Иногда блоки этих насосов изготовляют вновь из чугуна СЧ 18-36, что позволяет в дальнейшем производить ремонт пор- шневых блоков притиркой отверстий и заменой плунжеров но- выми. После токарной и фрезерной обработки блока произво- дят сверление отверстий под плунжеры, а затем черновое, пред- варительное и чистовое развертывание. Под предварительное и чистовое развертывание оставляют припуск 0,05 мм. Разверты- вание необходимо выполнять с керосином. Каждый плунжер шлифуется по месту, и затем отверстие в блоке притирается этим же плунжером с обеспечением зазора не более 0,01 мм. При сборке насоса МГ-143 необходимо точно соблюдать наи- больший размер от торца плунжера до торца поршневого блока, который составляет 11,4±0,2 мм для насосов с производитель- ностью 3 л/мин: 13,0±0,2 мм для насосов с производительностью 5 л/мин; 16,8±0,2 мм для насосов с производительностью 8 л/мин. Аксиально-поршневые насосы с клапанным распределением типа НА выполняют на. давления 200 и 320 кгс/см2. На рис. 8 показана конструкция регулируемого аксиально- поршневого насоса с клапанным распределением. Насос сос- тоит из корпуса 2, двух крышек 1 и 8, двух шайб Я закреплен- ных шпонками на валу 7. Поршни 10 прижимаются к наклонным шайбам дисками 11 со сферической опорой под действием пру- жин 13. Когда поршни 10 насоса выдвигаются и создают разрежение, масло от шестеренного насоса 12 через распределительную втул- ку 14 подводится под поршенек 6 и открывает всасывающий клапан 5. Оно поступает из бака по каналам в крышке и кор- пусе в пространство под поршнем. Когда же распределительная втулка соединит пространство под поршеньком 6 со сливом, всасывающий клапан 5 закроется под действием пружины 4. Поршни 10 нагнетают масло через клапан нагнетания 3 в напор- ный трубопровод. Шестеренный насос (рабочее давление 25 кгс/см2) приме- няют для управления всасывающими клапанами насоса высо-. кого давления с целью регулирования его производительности. Для этого служит втулка 14, регулирующая время открытия вса- сывающих клапанов 5. При ремонте аксиально-поршневых насосов с клапанным рас- пределением наиболее ответственна операция изготовления ва- лов, поскольку при работе они воспринимают значительную нагрузку, притом пульсирующего характера при сравнительно высокой частоте вращения (и=9604-1500 об/мин и более). Кро- 20
° Рис. 8. Регулируемый аксиально-поршневой насос с клапанным распределением
ме того, валы являются базирующими деталями для других эле- ментов насоса. Валы изготовляют из стали 40Х или 20Х с цементацией по- верхности на глубину 0,7—0,9 мм с закалкой HRC 58—62. Механическую обработку заготовки начинают с подрезания торцов на токарном станке. Затем производят черновую наруж- ную обточку, чистовую обточку и термообработку. Термообработка валов, например, из стали 40Х, включает контроль после механической обработки, закалку в электропечах до HRC 30—40, затем промывку. Следующая операция — отпуск, заключающийся в нагреве валов до 400—450° С и охлаждении их на воздухе в течении 1,5—2 ч. После отпуска производят правку валов на гидравлическом прессе, закалку токами высокой частоты до HRC 40—50, затем отпуск при 220—250° С с охлаждением на воздухе и оконча- тельный контроль. После термообработки валы шлифуют. Большому износу при работе подвержены прижимные диски и поршни аксиально-поршневых насосов типа НА. При ремонте прижимные диски и поршни обычно нс восстанавливают, а из- готовляют вновь. Материал прижимных дисков — сталь 20Х. Механическая обработка включает отрезку заготовки, черновую токарную об- работку торцов наружного диаметра и сферы, сверление отвер- стий под плунжер в сборе с припуском 0,3—0,5 мм на диаметр, токарную обработку наружного диаметра и торца под шлифо- вание. Затем производят термообработку дисков, токарную об- работку торца и конуса, шлифование торца (шероховатость Д 9) и наружного диаметра, шлифование отверстий (под плун- жер в сборке) до шероховатости V 7, шлифование сферы (ше- роховатость V 9). После этого производят промывку и оконча- тельную доводку плоскости торца и поверхности сферы. Поршни взамен изношенных изготовляют из стали Р18 с термообработкой до HRC 62—64. При этом соблюдают следую- щие технические условия: отклонение от сферичности — не более 0,003 мм; овальность, конусность и бочкообразность цилиндрической поверхности — не более 0,003 мм; После замены изношенных деталей приступают к сборке и испытанию насоса. При монтаже необходимо иметь в виду, что относительное смещение осей вала насоса и приводного дви- гателя не должно превышать 0,2 мм, максимальный угол излома осей 30’. Ремонт силовых цилиндров. Силовые цилиндры применяют в станках для обеспечения поступательного движения рабочих органов. Их изготовляют обычно из стали 45, чугуна СЧ 24-44 или СЧ 18-36. 22
При работе силового цилиндра изнашиваются уплотнения штока, уплотнение поршня и внутренняя поверхность цилиндра. Износ внутренней поверхности силового цилиндра вызывает овальность отверстия цилиндра, задиры и риски на поверхности, что особенно опасно при работе. Необходимость ремонта силово- го цилиндра определяется по неравномерной скорости переме- щения стола при изменении нагрузки, по повышенной утечке масла и износу внутренней поверхности цилиндра. Для этого при контроле силового цилиндра необходимо его тщательно ос- мотреть и сделать замеры. Замеры производят в двух диамет- рально противоположных точках штихмасом с индикатором че- рез 100 мм по всей длине силового цилиндра. Ремонт силовых цилиндров производят расточкой и расшли- фовкой до полного устранения следов износа и расточки, затем внутреннюю поверхность цилиндра хонингуют или полируют. При контроле качества обработки цилиндра проверяют: эл- липтичность отверстия, которая не должна превышать 0,02 мм; непрямолинейность оси цилиндра — менее 0,03 мм на длине 500 мм; бочкообразность или вогнутость цилиндра — не более 0,03 мм; шероховатость поверхности отверстия V 9—V 10. Растачивают цилиндры на токарном станке резцом, укреплен- ным на борштанге; с каналом для подвода охлаждающей жид- кости. Ремонт цилиндров диаметром свыше 1 м производят на специальных станках для глубокой расточки или на расточных станках. При обработке на токарном станке борштанга выстав- ляется соосно шпинделю станка с высокой точностью, один ко- нец ремонтируемого цилиндра устанавливается в патрон, а свободный конец поддерживается люнетом. При чистовой расточке скорость резания 20—25 м/мин, по- дача 0,1—0,14 мм/об. Короткие стальные цилиндры шлифуют на шлифовальном или токарном станке. В последнем случае шлифование произво- дят после расточки, не снимая цилиндра со станка. После шли- фования внутреннюю поверхность цилиндра притирают чугун- ным притиром, диаметр которого меньше диаметра отверстия цилиндра на 0,02 мм, а длина равна 7з длины цилиндра. При- тирку производят в течение 30—60 мин при окружной скорости 15—20 м/мин и подаче 1—1,5 мм/мин сначала грубой пастой (40—17 мкм), а заканчивают чистым притиром с маслом. После расточки цилиндр можно обрабатывать черновой и чистовой развертками с охлаждением, также не снимая его со станка. Полировку производят наждачной бумагой, навернутой на деревянную оправку, диаметр которой регулируется клином в торце оправки. При ремонте силового цилиндра его внутренний диаметр получается больше, поэтому приходится заменять поршень и манжеты. 23
Поршни изготовляют из чугуна марки СЧ 18-36 или СЧ 21-40. Окончательную проточку поршня делают на штоке. Зазор между поршнем и цилиндром 0,1 мм. Для уплотнения поршня применяют либо чугунные кольца, либо манжеты. Материал манжет — хлорвинил, кожа толщиной 2—4,5 мм или прорезиненная ткань. Изготовление чугунных колец начинают с подрезки торца заготовки (литая чугунная втулка), предварительной обточки и растачивания отверстия, отрезки кольца с припуском под шли- фование. После этого производят термообработку колец нагре- ванием до 870—880° С с выдержкой при этой температуре в те- чение 30 мин и охлаждением в масле. Затем производят отпуск при 550—600° С в течение 30—50 мин с последующим охлаж- дением на воздухе. Твердость колец после термообработки НВ 98—105. Торцы колец шлифуют на вращающемся столе плоскошлифовального станка. На горизонтально-фрезерном или универсально-заточном станке вырезают часть кольца с припуском под пропиловку зам- ка. Припиливают замок, проверяя пригонку и зазор в замке по обечайке (рис. 9, а). Зазор в замке 0,01—0,1 мм. Диаметр обечайки на 2—3 мм больше расточки цилиндра. После пригон- ки пакет из колец вставляют в обечайку и крепят на оправке (рис. 9, б), после чего производят чистовую обточку и шлифо- вание наружного диаметра колец по внутреннему диаметру си- лового цилиндра. Чистовое растачивание производят с по- мощью втулки, внутреннее отверстие которой равно наружному диаметру колец (рис. 9, в). Диаметр расточки больше диаметра канавки в поршне на 0,25 мм. Средняя долговечность колец 500 ч. Уплотнение штоков обычно манжетное или сальниковое. Ма- териал манжет — маслобензостойкая резина. Набивка сальни- ковых уплотнений обычно из хлопчатобумажной пеньки, хлор- винила, пробки и т. д. Для повышения упругости в плетеные набивки вводят резиновые жгуты, свинцовые или алюминиевые проволочки. Пропитываются сальниковые набивки графитом или техническим жиром. В процессе эксплуатации уплотнения штоков требуют перио- дического контроля и ремонта. Для ремонта уплотнений штока необходимо применять тот же материал уплотнения или равно- ценный стойкий к механическим и температурным воздействиям. Ремонт гидроаппаратуры. При выходе из строя гидравличе- ской аппаратуры ремонтируют корпусы, плунжеры, дроссели и краны, седла и заменяют пружины. В корпусах гидравлических контрольно-регулирующих уст- ройств изнашиваются отверстия плунжеров, дросселей или кра- нов. При ремонте эти отверстия восстанавливают расточкой и шлифованием, а если износ отверстий незначителен, их только развертывают, затем отверстия притирают. Материал корпусов — 24
серый чугун перлитной структуры или высокопрочный чугун марки ВЧ 50-1,5. Плунжеры, дроссели и краны после такого ремонта корпусов изготовляют вновь. Материал плунжеров — сталь 45 и 45Х с термообработкой до HRC 45—58. В более ответственных случаях для повышения износостойкости применяют цементируемые стали 20, 20Х с тер- мообработкой до HRC 58—64. Рис. 9. Оснастка для обработ- ки поршневых колец: 1 — обечайка; 2 — замки колец (расположены с одной стороны) Предпочтительна закалка в масло, так как закалка т. в. ч. не дает равномерной твердости по всей поверх- ности. Материал для дросселей и кранов—сталь 45 с термо- обработкой до HRC 35—40. Рис. 10. Седло обратного клапана После термообработки производят шлифование плунжеров, дросселей и кранов до шероховатости V 8—V10. Наиболее изнашиваются при работе седла клапанов из-за ударного характера нагрузки и малой поверхности сопряжения. В результате значительно увеличиваются утечки через клапаны, что иногда приводит к нарушению работы гидросистем. При ремонте клапанов изношенные седла заменяют новы- ми. /Материал клапанов — сталь, чугун или бронза. На рис. 10 показано седло управляемого обратного клапана, изготовлен- ного из стали 40Х с термообработкой до HRC 45—50. Обработку седла начинают с обработки отверстия и конуса А с припуском 0,4 мм под шлифование, затем производят термообработку. После термообработки шлифуют отверстие, наружную поверх- ность Б под запрессовку и конус А. В результате усталости пружин происходит изменение их ха- рактеристик, что приводит к нарушению работы гидроаппара- 25
та, поэтому пружины с усталостной осадкой при ремонте няют. Восстанавливать пружины растяжением не рекоменд Применяют пружины групп I и II нормали Д81-1. Для ап тов, работающих в режиме менее 100 циклов в минуту, п няют пружины группы II, для которых допускаемое ра напряжение 80 кгс/мм2. При 100 циклах в минуту и более меняют пружины группы 1; допускаемое рабочее напря> не превышает 54 кгс/мм2. Изготовляют пружины из пруж! проволоки холодной навивкой с последующим отпуском. Ремонт следящих электрогидравлических приводов. С щие электрогидравлические приводы широко применяют пировальных станках и станках с программным управле В станках, обрабатывающих сложные криволинейные koi и поверхности, значительная доля погрешности при обра> детали может вноситься следящим гидроприводом из-за из и старения его элементов. Кроме того, при длительной плуатации следящего гидропривода увеличивается опас потери устойчивости работы. При работе систем управления копирами или систем у: ления перфолентами появляется дополнительная ошибк контуре от изменения параметров привода. Поэтому при рс^ следящих электрогидравлических приводов должно быть лено большое внимание не только восстановлению их дш ческих и статических характеристик, но и идентифик этих параметров по координатам. На рис. 11 дана схема следящего электрогидравличе( привода с силовым цилиндром для приведения в движение ла фрезерного станка по программе по одной координате, ловой цилиндр с односторонним штоком управляется ; каскадным электрогидравлическим усилителем сопло-заслс Сигнал управления подается на обмотки электроме? ческого преобразователя 6, который перемещает заслона например влево, закрывая сопло 4, выполненное в трубке демпфером 2. Давление в правой торцовой камере следя золотника 1 увеличится, а в левой торцовой камере уменьш: Под действием перепада давления р2—Р\ золотник перемен ся влево, отслеживая перемещение заслонки. Масло через к ки золотника поступает от насоса в правую полость силе цилиндра, а из левой полости сливается. Поршень со ст< станка перемещается влево. Если заслонка движется вправ золотник и поршень цилиндра тоже движутся вправо. В качестве устройства для перемещения заслонки пр няют маломощные электромагнитные преобразователи Э Широко распространены имеющие высокую чувствительн и малую мощность управления поляризованные электромаг ные преобразователи типа РЭП (рис. 12, а) и ПРП (рис. 12 Кроме управляющего напряжения £7У, на преобразова' этих типов необходимо подавать напряжение подмагничив; 26
U7l и осцилляции Uo. Ремонт электромеханических преобразова- телей обычно заключается в замене катушек управления, под- магничивания или осцилляции в случае обрыва или закорачи- вания витков. Рис. 11. Схема следящего электро- гидравлического привода подачи сто- ла фрезерного станка Рис. 12. Схемы электромеха- нических преобразователей Ремонт усложняется, если ухудшились магнитные свойства магнитопровода. В этом случае необходима замена магнитопро- вода, так как ухудшение его магнитных свойств приводит к ухудшению статических характеристик ЭМП. На рис. 13 да- на типовая статическая харак- теристика электромеханиче- ского преобразователя при различных токах управления Л, Л, /з, h; где М — движущий момент на валу ЭМП в кгс-см; I — ток в обмотке управления; а — угол поворота якоря в градусах; К1 = дм Л/ a=const Ш Да /=const стика электромеханического пре- образователя Д2 = I tg<p | = Коэффициенты и К2 полностью определяют статические свойства ЭМП: — тяговые характеристики, К2 — жесткость статической характеристики. При изменении этих коэффициен- тов может нарушиться работа всего следящего привода. 27
Магнитоприводы электромеханических преобразователей из- готовляют из железоникелевых сплавов (пермаллой) сталей 79НМ, 80НХС и 79НМА с малой коэрцитивной силой, весьма высокой магнитной проницаемостью и высоким удельным элек- трическим сопротивлением. При отсутствии сталей этих марок допускается применение стали 50Н. При использовании обычных электромеханических сталей, например Э41 или ЭЗЗО, увеличи- вается момент на якоре, однако при этом значительно увеличи- вается гистерезис ЭМП из-за высокой коэрцитивной силы. При механической обработке существенно снижаются маг- нитные свойства материала магнитопровода. Особенно чувстви- тельны к механической обработке железоникелевые сплавы. В некоторых случаях магнитная проницаемость этих сплавов снижается в десятки раз, а намагничивающая сила и потери возрастают. Если магнитопроводы изготовляют из штампованных или нарезанных пластин, то последние собирают в пакеты и стяги- вают болтами или винтами, а в некоторых случаях склепывают. При этом магнитные и электрические свойства стали также ухудшаются из-за наличия сжимающего усилия. Электрическое сопротивление стали уменьшается, а потери возрастают. Маг- нитопроводы электромеханических преобразователей поэтому изготовляют из цельных кусков материала. Для снятия механических напряжений в магнитном мате- риале после обработки все детали подвергают отжигу. Изделия из железоникелевых сплавов отжигают при 1000—1200° С в су- хом очищенном водороде или вакууме и охлаждают со скоро- стью 50—100° С/ч. Это обеспечивает получение оптимальной ве- личины начальной и максимальной магнитных проницаемостей. После того как детали ЭМП отремонтированы или изготов- лены, преобразователь собирают. При сборке электромеханиче- ского преобразователя детали магнитопровода не должны под- вергаться изгибам, ударам, подшлифовке, чрезмерной затяжке или сдавливанию обмоткой. Схема гидроусилителя сопло — заслонка с золотником по- зана на рис. 14, а. Масло под давлением проходит по плечам гидравлического моста, образованного постоянными дросселями 3 и 8 и переменными дросселями 4 и 7, которые с одной стороны регулируются заслонкой 6, а с другой — золотником 5. При смещении золотника от нейтрального положения нагне- тательный и сливной трубопроводы соединяются через кромки золотника с полостями силового цилиндра посредством трубо- проводов 1 и 2. Отсутствие трущихся пар обеспечивает высокую надежность гидроусилителя сопло — заслонка. Поэтому при ремонте сле- дящих приводов в гидроусилителе обычно производят лишь про- дувку и прочистку каналов дросселей. Необходимые быстродей- 28
^твие и чувствительность гидроусилителя достигаются соответ- ствующим подбором параметров гидравлического моста. На рис. 14, б показано сопло с заслонкой. Соотношения меж- ду параметрами сопла следующие: /го=О,125 dc; dc = 1,5 йдр; = ср = 30—60°; du= l,2dc; 7?=l,5dc; dT^2dc- dc=\,3 мм. Определяющее воздействие па динамические и статиче- ские характеристики следящего гидропривода имеет износ рабо- Рис. 14. Схема гидроусилителя сопло — заслонка чих кромок золотника. Чтобы выяснить влияние износа рабочих кромок золотника, рассмотрим уравнения расходов через кромки следящего золотника при его движении вправо (см. рис. 11): Qi = <2з + Qb> (5) (6) где Qi и Q2 — расходы через кромки золотника; Q3 и Q4 — рас- ходы на движение поршня; Qs и Q6 — расходы на сжатие масла. Расходы через кромки золотника Qi =- цЬх |/"-у (Рн — Р')>’ (7) Q2 = цЬх |/ у р" , (8) где ц— коэффициент расхода; b — ширина щелей золотника;. х — перемещение золотника; р — плотность масла. Расходы на движение поршня Qs~F-y~; Qt^F0^, (9) dz ат где --------скорость перемещения поршня. 29
Расход масла на сжатие Q5 = -Kl-._^_; Q (Ю> 5 Е dr 6 Е dr т где Vi и V2 — объемы масла в полостях силового цилиндра;. Е— объемный модуль упругости масла. Для определения давлений р' и р" запишем уравнение на- грузки на поршень силового цилиндра (учитываем только инер- ционную нагрузку) Fo где а = —т — масса поршня и стола. F Из уравнения (И) определим значения давления в полостях цилиндра при нейтральном положении следящего золотника, обозначив р I х=0 —- Ро» Р |х=0 — Pq- Имеем p'0 — ap"0 — Q; (12) Р'о + Ро = Рн- (13) Тогда р’=_Рн_; р' “Pa.. (14) 0 1 + а 0 14-а Произведем линеаризацию уравнений (5) — (11), принимая р' р'о + Др', X = х0 + Дх; Р" = р;+Др"> У = Ро +До- получим уравнения (5) и (6) в отклонениях dx + Е ’ dx 9 р d\y_______V2 d&p" ° dx Е рт 30
Складываем уравнения в отклонениях, полагая V1 = 1/2=V', умножая второе уравнение на а и опуская знаки приращений: + + (15) Преобразуем уравнение (15) по Лапласу и определим пе- редаточную функцию силового цилиндра при управлении от че- тырехкромочного золотника (s — оператор Лапласа): У (s) _____________К____________ X (S) ’ Р (Тг5г + KTS + 1) ’ (16) . / 2 pbl/ — (1 + а)Рн где К =-----~-------------- — коэффициент усиления золот- гр 1 / Vm ника; 2) —постоянная времени силового цилиндра; ______________ С j/ -----коэффициент демпфирования сило- вого цилиндра. Из выражений для коэффициентов передаточной функции W(p) видно, что при изменении параметров щели xQ и b изме- няются динамические характеристики следящего гидропривода, а это, в свою очередь, приводит к уменьшению запаса устойчи- вости и снижению качества обработки. Поэтому в случае из- носа (закругления) кромок следящего золотника его обычно не ремонтируют, а изготовляют заново. Если при работе увеличился радиальный зазор между золот- ником и втулкой, то золотник восстанавливают. При ремонте следящего золотника его хромируют, затем шлифуют и прити- рают. Изготовление следящих золотников в основном не отличается от изготовления плунжеров насосов или клапанов, различие состоит в необходимости точного изготовления рабочих щелей. Трудности изготовления щелей заключаются в обеспечении точ- ности геометрических размеров щелей хп и Ь, 3. ИСПЫТАНИЕ НАСОСОВ И ГИДРОАППАРАТУРЫ ПОСЛЕ РЕМОНТА Отремонтированные насосы и гидроаппаратуру подвергают испытанию. Насосы испытывают на специальных стендах для определе- ния их производительности и объемного к. п. д. (рис. 15). 31
Насос 3, приводимый во вращение с помощью электродвига- теля 4 с регулируемым числом оборотов, забирает жидкость из. бака 20. На всасывающей магистрали насоса устанавливается дроссель 1 для регулирования давления на всасывающей магистрали насоса, которое контролируется манометром 11. Предохранение насоса от перегрузки обеспечивается клапа- ном 6. Далее масло поступает в нагнетательный трубопровод 5 насоса и через фильтр нормальной очистки 7, регулируемый Рис. 15. Схема стенда для испытания насосов дроссель 8 и крап 12 попадает в измерительный бак 15 либо в расходный бак 20. Из измерительного бака 15 масло сливается через кран 17 в расходный бак. Для поддержания температуры масла в баке (температура измеряется термометром 2) на заданном уровне в схеме пре- дусмотрены подогреватель масла 14 и водяной охладитель 19. Для защиты охладителя и нагревателя от перегрузки предусмот- рен предохранительный клапан 18. Скорость охлаждающей воды регулируется специальным дросселем. Тонкая фильтрация масла обеспечивается фильтром 16, расход через который настраива- ется клапаном противодавления 13. Для контроля давления на нагнетательном трубопроводе на- соса и на сливной магистрали служит золотник 9 (с ручным управлением) и манометр 10. Для испытания насоса включают приводной электродвига- тель, и когда температура масла достигнет заданной, устанав- ливают дросселем 8 рабочее давление на насосе по манометру. 32
Масло от насоса подают в измерительный бак, замерив время, в течение которого этот бак заполняется. Определяют произво- дительность насоса в л/мин. Теоретическую производительность насоса определяют при минимальном давлении в полости нагнетания насоса или про- качивают насос вручную. При прокачке насоса вручную обеспе- чивается равенство нулю перепада давлений между полостями насоса для устранения внутренних утечек благодаря равенству статических напоров в полости нагнетания и в полости всасы- вания насоса. При монтаже насосов необходимо иметь в виду, что вал на- соса должен быть соединен с валом приводного электродвигате- ля с помощью упругой муфты. Относительное смещение осей валов насоса и электродвигателя не должно превышать 0,2 мм при максимальном перекосе оси 0,1 мм на длине 200 мм. Неплоскостность установочной площадки или фланца долж- на быть не более 0,1 мм. Применение вместо упругой муфты привода вала насоса с ременной, зубчатой или иной передачей недопустимо из-за соз- дания дополнительного радиального или осевого усилия на под- шипниках вала насоса. При испытании гидродвигателей обычно снимают их 'механи- ческую характеристику. Стенд для испытания гидродвигателей состоит из насоса регулируемой производительности гидродвига- теля и тормозного устройства. Для изменения частоты вращения вала гидродвигателя можно также применять дроссельное регу- лирование. Применяют тормозные устройства: фрикционные (ленточ- ные, генераторы и дисковые), электрические (электромагнит- ные и генераторы постоянного тока) и гидравлические (гидро- динамические и гидрообъемные). Частоту вращение измеряют тахометром или тахогенерато- ром. Гидроцилиндры испытывают на полное отсутствие наружных утечек, на давление холостого хода, на плавность перемещения при минимальных подачах и на внутренние утечки через порш- невое уплотнение. По нормам СКБ-1 допустимые утечки через уплотнение што- ка при ходе поршня 500 мм и давлении в штоковой полости 10 кгс/см2 (масло индустриальное 20 при 45—50° С) составляют от 0,35 до 1 см3 (за 50 двойных ходов при диаметре штока от 45 до 150 мм). Давление холостого хода не должно превышать 2—3 кгс/см2 для силовых цилиндров диаметрами 60—125 мм. Плавность малых подач проверяют по индикатору при проти- водавлении в задней полости 2—3 кгс/см2. Утечки через поршневое уплотнение определяют при закреп- ленном цилиндре и движущемся поршне. 32
Важное значение при испытании насосов имеет качествен- ная фильтрация масла во время испытаний. Для контроля фильтров используют устройство, показанное на рис. 16. Пакеты 11 фильтрующего материала устанавливают в камере 10. Перепад давления измеряют ртутным мано- метром 12. Рабочая жидкость от насоса 3 поступает из бака 1 через фильтр 5 тонкой очистки или, минуя его, через краны 4 и 6. Для поддержания загрязнителя в баке во взвешенном состоянии пре- Рис. 16. Схема установки для проверки масляных фильтров Рис. 17. Схема установки тен- зометрических датчиков для испытания ЭМП дусмотрен вспомогательный насос 2. Для реверсирования пото- ка жидкости через фильтр предусмотрены краны 7, 5, 9, 13, 17. Для контроля загрязнения жидкости берут пробы жидкости из крана 14 в измерительный бак 15 и из крана 8 в измеритель- ный бак 16. Перепад давления на фильтре контролируется ртут- ным манометром 12. Испытание отремонтированных электрогидравлических уси- лителей включает: испытание электромеханических преобразова- телей; испытание ЭМП под нагрузкой (реакция струи); снятие расходной характеристики золотника и снятие частотных харак- теристик электрогидравлического усилителя по перемещению следящего золотника. При испытании ЭМП необходимо построить его статическую характеристику, что может быть выполнено с помощью разно- весов и электрического микроскопа. Схема установки включает блок питания, катодный повторитель и ЭМП. Статическую ха- рактеристику снимают при различных по величине токах в об- 34
мотках управления ЭМП и при разных моментах нагрузки на якоре. Угол поворота заслонки измеряют микроскопом. Динамические характеристики [амплитудно-частотная А (со) и фазочастотная ср(о))] ЭМП без нагрузки можно снимать с помощью фотодиода, который включается в цепь базы входного триода полупроводникового усилителя. При перемещении ле- пестка, установленного на якоре ЭМП, увеличивается или умень- шается площадь перекрытия фотодиода, на которую падает световой поток. В обмотку управления через катодный повтори- тель в этом случае подаются синусоидальные сигналы от гене- ратора низкочастотных периодических колебаний (НГПК). Синусоидальные сигналы с НГПК и с фотодиода подаются на двухлучевой осциллограф, и определяются относительная А I • 360° амплитуда 4= и сдвиг по фазе Ф = —1------------, где Ах— А2 /2 амплитуда колебаний заслонки ЭМП; А2— амплитуда колеба- ний сигнала с НГПК; 1\— сдвиг по фазе между синусоидами в мм; /2 — величина периода колебаний в мм. При испытании ЭМП под нагрузкой используют тензометри- ческие датчики (рис. 17). На кронштейне 3 крепят гибкие пла- стины 6 с наклеенными тензодатчиками 4 и 5. Пластины при- жимаются к заслонке 1 электромеханического преобразователя 2 с помощью винтов 8, перемещающихся в резьбовых отверстиях жестких пластин 7. Для вывода заслонки из нейтрального поло- жения, а также для предотвращения залипания установлены две пружины 9, которые одним концом крепятся к заслонке, а другим — к винтам 11 на пластинах 10. Тензодатчики соби- раются по полумостовой схеме и соединяются кабелем с усили- телем 8 АНЧ-7М или ТА-5. При испытании следящего золотника определяют его расход- ную и частотные характеристики. Для этого сначала тарируют датчик перемещения. Схема тарировки датчика перемещения золотника показана па рис. 18. Здесь перемещение золотника измеряется индика- тором 7, который упирается в винт 2. С помощью небольшого напряжения управления U- заслонка 4 гидроусилителя все вре- мя создает перепад давления на торцах следящего золотни- ка 5, так чтобы обеспечить прижатие золотника к винту 2. Вращением винта 2 в соответствующую сторону обеспечи- вается перемещение золотника. Для контроля за перемещением золотника одновременно применяют индикатор и датчик поло- жения, якорь 5 которого прикреплен к золотнику. Милливольт- метр регистрирует напряжение, соответствующее перемещению золотника. Расходную характеристику следящего золотника снимают перемещением его в различные положения с помощью управле- ния от ЭМП. Перемещение золотника измеряется датчиком пе- 3S
ремещения; расход через кромки золотника контролируется мер- ными баками А и Б. К золотнику масло подводится под давлением р1Ь к гидроуси- лителю — под давлением ру. Напряжение (73,г (500 Гц) подается на среднюю обмотку дат- чика положения с генератора звуковой частоты. С помощью датчика перемещения снимают также частотные характеристики электрогидравлического усилителя по переме- щению золотника, причем сигнал с датчика непосредственно подается на шлейф осциллографа Н700 или Н102. Рис. 18. Схема тарировки датчика перемещения золотника При наличии датчика перемещения золотника и статической характеристики ЭМП можно снять зависимость реакции струй на заслонке от величины перемещения заслонки при неподвиж- ном золотнике. Для этого золотнику винтом задается некоторое перемещение. Заслонка, находящаяся в нейтральном положении, под действием реакции струи отклонится. Необходимо в обмотке управления установить ток, который возвратит заслонку в ней- тральное положение. По статической характеристике ЭМП можно определить момент на заслонке от реакций струй, зная величину тока в обмотке управления. В качестве датчика перемещения золотника используют диф- ференциально-трансформаторный датчик (рис. 19). Он состоит из катушки 7 с одной первичной обмоткой 9 и двумя вторичны- ми обмотками 8 и 10. Катушка может перемещаться по трубке 6 из немагнитного материала (нержавеющая сталь). Трубка с одной стороны заглушена пробкой, а с другой стороны через латунные втулки 4 и 5 крепится к крышке электрогидравличе- 36
ского усилителя 3. С помощью трубки 6 обеспечивается гермети- зация полости высокого давления. В трубке перемещается якорь 11, который штоком 2 крепится к золотнику 1. Для снятия частотных характеристик по перепаду давления на торцах следящего золо!ника применяют датчик разности дав- ления (рис. 20). Он состоит из двух фланцев 1 и 2, стянутых болтами с диском 3, на который наклеены тензодатчики 4. Вы- воды выполнены через текстолитовые пробки 5. Рис. 19. Дифференциально-трансформаторный датчик ' Рис. 2’0. Датчик раз- ности давления перемещения золотника ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ 1. Назовите основные мероприятия планово-предупредительного ремонта гидросистем машин. 2. Перечислите виды работ, включаемые в основные мероприятия пла- ново-предупредительного ремонта гидросистем машин. 3. Особенности ремонта распределительных золотников плунжеров на- сосов и клапанов гидросистем. 4. В каких случаях нецелесообразен ремонт насосов и гидроаппара- туры? 5. По каким параметрам определяется необходимость ремонта электро- гидравлических следящих приводов? 6. Как влияют условия работы элементов гидроаппаратуры на длитель- ность межремонтного цикла? 7. Укажите основные особенности технологии ремонта насосов и гид- роаппаратуры. 8. Какие детали насосов и гидроаппаратуры изнашиваются более интен- сивно? 9. Правила монтажа насосов и гидроаппаратуры после ремонта. 10. Методика испытаний отремонтированных элементов гидрооборудова- ния и следящих приводов. 11. Как устанавливается длительность межремонтного цикла гидроси- стем в зависимости от времени эксплуатации? 12. Как определить степень износа насоса или гидродвигателя? 13. Какие устройства применяют в качестве тормозных при испытании гидродвигателей? 37
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ И ПРАКТИЧЕСКОМУ ПРИМЕНЕНИЮ МАТЕРИАЛА ЛЕКЦИИ НА ПРОИЗВОДСТВЕ 1. Проработав материалы лекции и рекомендуемую литературу, позна- комьтесь со службой ремонта гидрофицированного оборудования. Изучите структуру планово-предупредительных мероприятий по ремонту гидрообо- рудования. 2. Организуйте на Вашем предприятии сбор статистических данных по долговечности и надежности элементов гидросистем станков и рассмотри- те возможности модернизации наименее надежных узлов гидрооборудования при ремонте. 3. Изучите по материалам лекции и по периодической печати технологию ремонта насосов. Какую оснастку применяют при ремонте гидроаппа- ратуры? 4. Проверьте, как эксплуатируется гидрофицированное оборудование на Вашем предприятии. Условия работы гидросистем и правильность постанов- ки регламентных работ. 5. Ознакомьтесь с методикой испытаний насосов и гидроаппаратуры после ремонта по материалам лекции и по рекомендуемой литературе. Изу- чите конструкции стендов Для испытаний гидравлических устройств на Ва- шем предприятии. 6. Изучите особенности ремонта следящих электрогидравлических при- водов. Проведите разбор конструкций следящих электрогидравлических при- водов, используемых в станках и машинах на Вашем предприятии. Изучите основные параметры и характеристики этих устройств, методику испытаний. 7. Рассмотрите типы уплотнений, применяемых в гидрофицированных станках. Изучите по рекомендуемой литературе возможность замены типа уп- лотнения или его материала при ремонте. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Ананьев С. Л., Елизаветин М. А. Производство гидроприводов. М., Профтехиздат, 1961. 2. Башта Т. М. Машиностроительная гидравлика. М., «Машиностроение», 1971, 67&С. 3. Зайченко И. 3., Мышлевский Л. М. Пластинчатые насосы и гидромо- торы. М., «Машиностроение», 1970, 229 с. 4. Комаров А. А. Надежность гидравлических систем. М., «Машинострое- ние», 1969, 233 с. 5. Кузнецов М. М. Эксплуатация гидрокопировальных устройств и гид- рофицированных систем программного управления М., «Машиностроение», 1971, 71 с. 6. Лозовский В. Н. Надежность и долговечность золотниковых и плун- жерных пар. М., «Машиностроение», 1971, 232 с. 7. Муравьев К. И., Мурзин И. К. Ремонт металлорежущих станков. М., Машгиз, 1963, 392 с. 8. Сильченко С. С. Гидравлическое оборудование металлорежущих стан- ков. М.. Машгиз, 1958, 172 с. 9. Смирнов М. А. Ремонт пластинчатых насосов. М., ВИНИТИ, 1959. 10. Страхов С. Ф., Усов В. А. Эксплуатация и ремонт гидроприводных станков. М., «Машиностроение», 1968, 206 с. 11. Шаумян Г. А., Кузнецов М. М., Волчкевич Л. И. Автоматизация про- изводственных процессов". М., «Высшая школа», 1967, 472 с.
СОДЕРЖАН И Е 1. Особенности ремонта и эксплуатации насосов и iидроаппаратуры 3 2. Ремонт насосов и гидроаппаратуры..................................9 3. Испытание насосов и гидроаппаратуры 'после ремонта . . . .31 Вопросы для самопроверки .......................................... 37 Рекомендации по изучению и практическому применению материала лек- ции на производстве 38 Список литературы 38
Г. Н. Васильев РЕМОНТ НАСОСОВ И ГИДРОАППАРАТУРЫ Редактор издательства II. П. Ошерова Технический редактор Т. И. Андреева Корректор Ж. Л. Суходолова Сдано в набор 13/IV 1973 г. Подписано к печати 12/XI 1973 г. Т-17845 Формат 60Х901/16 Бумага № 2 Печ. л. 2.5 Уч.-изд. л. 2,5 Тираж 2.500 экз. Заказ 415 Бесплатно Издательство «Машиностроение», 107885 Москва, Б-78. 1 Басманный пер., 3. Московская типография № 6 Союзполиграфпрома при Государственном комитете Совета Министров СССР по делам издательств, полиграфии и книжной торговли 109088, Москва, Ж-88, Южнопортовая ул., 24.
Бесплатно