Выпуск № 45
(11 октября 2006г.)

Тема номера:
Гидрооборудование
1. Гидропривод - слабое звено отечественной техники

А также:
Вехи истории
2. Минский тракторный: визитная карточка страны

3. Производители строительной и дорожной техники ГДР

Главная > Архив статей нашей рассылки > Выпуск №45. Статья №1. Гидропривод - слабое звено отечественной техники Версия для печати >>	АО "Михневский РМЗ" СОБСТВЕННОЕ ПРОИЗВОДСТВО. ЛИЗИНГОВЫЕ СХЕМЫ ПРОДАЖ
	Баровые машины на базе МТЗ-80/82, ДТ-75, Т-170 Зимние и летние цепи	Трубоукладчики и ремонтно-строительные машины на базе ДТ-75, Т-170, Т-150К	Дорожные фрезы МДФ и ФДН на базе МТЗ-80/82
	Водоотливные установки на базе ДТ-75, МТЗ-80/82	Мобильные сварочные установки на базе МТЗ-80/82 и ДТ-75	Подметально- уборочные машины на базе МТЗ-80/82

азвитие спроса на строительно-дорожную технику заставило отечественных машиностроителей расширять линейку типоразмеров выпускаемой продукции, а также создавать принципиально новые для нашей страны машины. За последние годы стало производиться множество разнообразной техники, но в относительно небольших количествах. Основной проблемой при модернизации существующих и создании новых типов
машин и оборудования являлось и является отсутствие широкой базы комплектующих агрегатов и элементов гидропоивода. Именно гидросистема является самым слабым звеном в отечественной технике.

Гидропривод любой машины состоит из насосов, подающих рабочую жидкость под давлением, распределителей, направляющих ее в исполнительные гидродвигатели (гидроцилиндры или гидромоторы), клапанной аппаратуры, предназначенной для изменения давления и потока, фильтров, жестких и гибких трубопроводов, гидробаков с необходимыми аксессуарами.

Ряд отечественных машинострои- тельных заводов продолжают, в духе ушедших и не оправдавших себя традиций, самостоятельно изготавливать отдельные гидроэлементы ... ... Такая позиция сдерживает развитие продукции предприятия, поскольку оно вынуждено использовать то, что производит само, а денежных средств на совершенствование комплектующих обычно не хватает ... ... В то время как, машиностроительное предприятие должно вкладывать инвестиции в развитие выпускаемой техники. А решением вопросов комплектующих должны заниматься специализированные компании.

Для эффективной работы всей машины элементы гидропривода необходимо подбирать по их функциональному назначению, требуемым техническим характеристикам и параметрам.

Отечественные заводы по производству гидроаппаратуры часто не выпускают тех изделий, которых на сегодняшний день требует сектор строительно-дорожного и коммунального машиностроения. Немало предприятий производят гидроаппараты, не соответствующие современным техническим требованиям, прежде всего по качеству, многие из них - устаревшей конструкции.
Ряд заводов по производству гидравлической техники продолжают, в духе ушедших и не оправдавших себя традиций, самостоятельно изготавливать отдельные гидроэлементы: распределители, клапаны, гидрозамки и т.п. Такая позиция сдерживает развитие продукции предприятия, поскольку оно вынуждено использовать то, что производит само, а денежных средств на совершенствование комплектующих обычно не хватает.
Предприятие по производству машин должно решать главные для себя проблемы и вкладывать инвестиции в развитие выпускаемой техники, а не комплектующих. Решением вопросов комплектующих должны заниматься специализированные компании.

Следует также отметить, что многие заводы при сборке систем гидропривода на машинах допускают грубейшие нарушения:
- неэффективно чистят трубопроводы и гидробаки, которые не всегда оснащают требуемыми аксессуарами,
- применяют сварку в металлических трубопроводах,
- используют устаревшие уплотнения в неподвижных соединениях и т.п.
Эти негативные факторы существенным образом отражаются на качестве выпускаемой продукции.

Для заметного повышения технического уровня российской строительно-дорожной техники отечественному производителю необходимо применять как прогрессивные многофункциональные гидроагрегаты, так и простые элементы (трубопроводы, штуцеры, неподвижные уплотнения) высокого уровня качества. В этом случае и трудоемкость сборки системы гидропривода на машине существенно снизится, что заметно компенсирует дополнительные затраты на приобретение прогрессивной гидроаппаратуры. Сократятся также транспортные и организационные затраты.

Гидрораспределитель HC-MV 99 с электропропорци- ональным управлением

Гидрораспределитель TDV-4/3-LM-LS/PC с пропорциональными электромагнитами и дублированным ручным управлением

Гидрораспределитель с различными типами управления

Регулируемые насосы и гидромоторы с электропропорциональным гидроуправлением

Особенно это относится к машинам большой мощности: экскаваторам, строительным кранам и т.п.
Для средней и малогабаритной техники требуются реверсивные насосы для гидростатических трансмиссий и привода рабочих органов. Такие насосные агрегаты должны содержать многофункциональную встроенную клапанную аппаратуру, защищающую гидросистему от динамических нагрузок, а также позволяющую эффективно охлаждать рабочую жидкость при эксплуатации машины в тяжелых условиях. Часто эти насосы содержат штатный фильтр. Отечественные заводы, к сожалению, не обеспечивают рынок требуемой продукцией, а зарубежные фирмы давно освоили выпуск большого типоразмерного ряда таких агрегатов, и они широко применяются в странах развитого машиностроения.

В мировой практике использование пропорциональных электрогидравлических приводов в мобильной технике стало нормой. Плавное изменение скоростей исполнительных механизмов, высокая точность позиционирования рабочих органов, легкость управления позволили завоевать высокую популярность в эксплуатации.

В российских машинах применение таких систем развивалось крайне медленно. Это объясняется в первую очередь тяжелыми климатическими условиями, в которых работает наша техника. Электронная составляющая электропропорциональных приводов не была приспособлена к работе при низких отрицательных температурах, управляющие электромагниты не обеспечивали требуемых линейных характеристик перемещения золотника. Сдерживающим фактором в развитии также явилась сложность управляющих устройств, культура их обслуживания оператором, отсутствие технической поддержки в эксплуатации.

Сейчас эта проблема успешно решена российскими инженерами. Создана электронная плата, которая способна управлять пропорциональным распределителем при низких отрицательных температурах до минус 40 °С и сохранять свою работоспособность, если столбик термометра упал до минус 50 °С. Эти результаты были подтверждены при полном цикле тестирования в условиях низких отрицательных температур.
Данная электронная плата управляет высокоточным и чувствительным гидрораспределителем HC-MV 99 с пропорциональными электромагнитами (фирма "hydrocontrol", Италия), рассчитанным на эксплуатацию как в умеренном, так и в холодном климате. Он прекрасно показал себя в составе грузоподъемной техники, работающей в северных регионах. Расход рабочей жидкости на входе составляет 130 л/мин, а в рабочих отводах - 90 л/мин. Номинальное давление - 42,0 МПа. Гидрораспределитель HC-MV 99 может оснащаться системой, чувствующей нагрузку (Load Sensing), гаммой вторичных клапанов, компенсатором давления и другими опциями, позволяющими получить требуемые характеристики для любой сложной машины.

В качестве гидрораспределителя с меньшим расходом (Q = 50 л/мин, Р = 25,0 МПа) предлагается модель TDV-4/3-LM-LS/PC с пропорциональными электромагнитами и дублированным ручным управлением.
В ряде машин можно предусмотреть более простые и дешевые варианты исполнения пропорциональных электрогидравлических систем. Регуляторы потока с электропропорциональным управлением типа VRFC310... часто применяются в приводах рабочих органов самоходных машин.

Аксиально-поршневые регулируемые насосы и гидромоторы с электропропорциональным гидроуправлением используются в гидростатических трансмиссиях ряда самоходных машин, поворотных механизмах, приводах лебедок и т.п.
Развитие пропорциональных электрогидравлических приводов в мобильной технике, несомненно, повысит потребительские качества российских машин, сделает их конкурентоспособными как на отечественных, так и на зарубежных рынках. Предприятия, которые первыми внедряют пропорциональные электрогидравлические системы на своей технике, неизбежно займут лидерство у своих клиентов.

ГИДРОРАСПРЕДЕЛИТЕЛИ
Помимо электропропорциональных систем, актуальной проблемой для отечественных машин остаются гидрораспределители общего назначения с ручным, гидравлическим и дистанционным механическим управлением.
Условный проход типоразмерного ряда предлагаемых современных гидрораспределителей имеет широкий диапазон - от 15 до 750 л/мин, давление 25,0 - 35,0 МПа. Они выполняются как моноблочными, так и секционными, содержащими до 12 рабочих золотников.

Пролитые каналы в корпусах из качественного чугуна выполнены с высокой степенью точности, низкой шероховатостью, оптимальными радиусами закруглений, что до минимума снижает местные сопротивления, исключает явления кавитации и накопление загрязнений. Распределители могут содержать в своем корпусе и золотниках необходимые клапаны: предохранительные, в т.ч. вторичные (антишоковые), подпиточные (антикавитацион-ные), комбинированные, запорные, дроссели и т.п. Возможна установка внутри распределителя и регулятора потока. Все эти опции позволяют упростить гидроразводку на машине, отказаться от дополнительной аппаратуры, повысить надежность гидропривода и его ремонто-способность. Золотники гидрораспределителей могут обеспечивать пропорциональное регулирование расхода рабочей жидкости.
Управление золотниками может осуществляться непосредственно ручками, дистанционным механическим, гидравлическим, электрическим и даже пневматическим приводом. Ручки управления различной длины устанавливаются на хвостовике золотника и могут иметь вертикальную или горизонтальную ориентацию. На некоторых образцах распределителей двух- и даже трехкоординатная механическая ручка-джойстик управляет двумя или тремя золотниками, позволяя оператору исключить лишние движения, снизить его утомляемость и повысить производительность машины.

Гидравлические джойстики и педали
Дивертор
Клапан - элемент тормозной системы
Педали - элемент тормозной системы

Дистанционное механическое управление состоит из одно- или двухкоординатного механического джойстика и тросика в гибкой оболочке, одинаково эффективно передающего как тянущие, так и толкающие усилия до 2500 Н. Простота коммуникаций за счет маленького радиуса изгиба тросика (200 мм) и небольшого диаметра оболочки (10 мм), значительная длина передачи усилий (до 9 м) позволяют устанавливать гидрораспределитель в любом удобном месте от пульта управления.

Гидравлические джойстики, помимо выполнения основных функций по пропорциональному управлению, могут оснащаться электрическими кнопками (до 7 шт. на рукоятке) для подачи сигнала на электроуправляемые золотники распределителя, клапанной аппаратуры или иной объект (например, клаксон машины). Для привода хода машин используются различные гидравические педали.

В отдельных видах техники применяются хорошо зарекомендовавшие себя специальные распределители. Для мини-экскаваторов это серия HC-EV... (фирма "hydrocontrol", Италия), позволяющая в одном блоке сосредоточить выполнение всех основных и дополнительных функций, а также осуществлять суммирование потоков от разных насосов. Для полноповоротных экскаваторов это система, обеспечивающая объемное пропорциональное регулирование движения исполнительных механизмов, ограничение скорости отдельных элементов, совмещение движений рабочих органов, чувствительность нагрузки при копании, а также выполнение всех требований проектировщиков машины. Для кранов-манипуляторов это распределители с комплектом клапанной аппаратуры, настроенной на параметры, обеспечивающие максимальную производительность, оптимальную динамику и безопасность подъема и манипулирования грузов.

Гидрораспределители избирательного действия (диверторы) в нашей стране не выпускаются. Однако с их помощью упрощается гидросистема машин, обеспечивается гибкая компоновка гидрооборудования, достигается экономия рукавов высокого давления, гидравлических труб и арматуры. Использование простых по своей конструкции и дешевых диверторов (фирма "KLADIVAR", Словения) , управляющих двумя и более гидроцилиндрами, позволяет отказаться от дорогостоящих гидрораспределителей.
В качестве мотор-колес для самоходной техники применяют компактные планетарные редукторы с аксиально-поршневыми или героторными моторами. Модификации таких гидромоторов позволяют максимально встраивать их внутрь редуктора, обеспечивая высокую компактность конструкции, крайне необходимую в этом узле.

Вместе с тем, для привода колес часто используются многоходовые высокомоментные гидромоторы. Одним из мировых лидеров в этой области является фирма "POCLAIN HYDRAULCS" (Франция). Гидромоторы РН, которые производятся на заводе в Чехии, отличаются малыми размерами и надежностью.

Одной из важнейших задач в нашей стране остается производство высококачественных гидроцилиндров, в т.ч. телескопических. Передовые технологии максимально используют покупные комплектующие, изготовленные специализированными фирмами, которые достигли совершенства своих изделий.

Хонингованные или раскатанные трубы и хромированные штоки обладают высокой чистотой рабочей поверхности, необходимой твердостью и прочностью. Они изготавливаются, как правило, длиной 6 м, однако поставка может осуществляться под конкретные размеры. Поршни и передние втулки, выполненные с высокой точностью, уже содержат канавки под уплотнения. Системы уплотнений и опорно-направляющих колец обладают оптимальными показателями по геометрии, материалам, а также последовательному расположению в уплотняющем узле.

В результате производитель гидроцилиндров выполняет механообработку только по необходимой разделке гильз и штоков, производит сварку деталей и полную сборку. После этого гидроцилиндры тестируются, упаковываются и направляются потребителю.

Такой подход существенно сокращает капиталовложения в производство, поскольку все операции выполняются на универсальном оборудовании и не требуют дорогостоящих специальных станков, оригинального инструмента и трудоемкой в изготовлении оснастки. Исключаются также экологически вредные участки и постоянная забота об утилизации вредных веществ при хромировании штоков.
Покупка высококачественных комплектующих экономически оправдана. Отказ от малоэффективных и трудоемких производственных операций позволяет сократить персонал или переориентировать его на другие виды работ. А главное, подобные технологии обеспечивают высокий уровень качества гидроцилиндров, повышают гибкость производства, позволяют быстро расширить ассортимент выпускаемой продукции. Они распространяются как на небольшие производственные участки, так и на специализированные крупные предприятия. Состав предложений достаточно широкий и гибкий.

СИСТЕМЫ ТОРМОЗОВ
Большинство отечественных самоходных машин используют устаревшие пневматические системы тормозов. В развитых странах компактные и эффективные тормозные гидравлические системы широко применяются в современных пневмоколесных погрузчиках, грейдерах, экскаваторах и другой технике.

Одна или две независимые гидросистемы, управляемые ножными педалями, включают золотниковые делители потока, обратные, компенсационные клапаны, гидроцилиндры с пружинным возвратом, гидропневмо-аккумуляторы, клапаны зарядки, электромагнитные клапаны и стояночный тормоз. Такие системы, производимые компанией "SAF1M" (Италия), отличаются простотой управления и обслуживания, они надежны и всегда готовы к действию за счет накопленной энергии в гидропневмоаккумуляторе. Полнокомплектные поставки тормозных систем, несомненно, повысят технический уровень отечественных машин и их потребительские свойства.

Создатели строительно-дорожной техники обязаны уделять большое внимание качеству рабочей жидкости, которая должна очищаться и при заливке в гидробак, и перед попаданием в насос, и в силовом контуре, и на сливе. Для этого существуют различные фильтры, выпускаемые компанией "SOFIMA FILTERS HYDRAULIC" (Италия), которые отвечают самым современным требованиям. Экономия на фильтре может привести к выходу из строя сложных агрегатов.
Всасывающие фильтры могут располагаться как внутри гидробака, так и снаружи. Последние более эффективны при техническом обслуживании - легче менять фильтроэлемент. Всасывающие фильтры внутри бака обычно применяют сетчатые, с номинальной степенью очистки 40-60 мкм. В корпусном исполнении номинальная тонкость фильтрации обычно составляет 10 мкм.

Напорные фильтры устанавливаются между насосом и гидрораспределителем. Четыре марки фильтров, рассчитанных на давления 42,0, 35,0, 22,0, 11,0 Мпа, имеют несколько исполнений для различных расходов и могут применяться в любой гидросистеме. Тонкость фильтрации обычно составляет 10 мкм, но фильтроэлементы могут быть и 6 мкм, и 25 мкм.

Сливные фильтры выпускаются в корпусном исполнении или встраиваемые в бак. При этом обеспечивается легкий доступ для замены фильтроэлементов. Обычно сливные фильтры используют с номинальной степенью очистки 25 мкм, но все чаще применяют фильтроэлементы 10 мкм. Это обстоятельство только положительно влияет на работу гидросистем машин. Встраиваемые в бак фильтры могут иметь дополнительный канал-сапун для очистки воздуха, поступающего в бак или выходящего из него в результате колебаний уровня рабочей жидкости за счет разницы площадей поршней исполнительных гидроцилиндров. Они также могут использоваться в качестве заливной горловины. Использование таких фильтров существенно упрощает конструкцию гидробаков.
Фильтры для гидростатических трансмиссий имеют специальную конструкцию и позволяют производить очистку рабочей жидкости в замкнутых гидравлических контурах во время их работы.
На фильтрах устанавливаются визуальные или электрические индикаторы загрязненности, а всасывающие фильтры корпусного исполнения могут быть дополнительно оснащены мановакуумметрами.
Фильтроэлементы могут быть изготовлены из специальной бумаги, синтетического материала и металлической сетки. Бумажные фильтроэлементы дешевые, но могут пропускать до 48% частиц номинального размера. Фильтроэлементы из синтетического материала пропускают не более 2% частиц номинального размера. Металлические сетчатые фильтры могут промываться и вторично использоваться, но не более трех раз.

Всасывающие фильтры

Напорные фильтры

Сливные фильтры

ТРУБОПРОВОДЫ И ПРИСОЕДИНИТЕЛЬНАЯ АРМАТУРА

Немалое значение для стабильной работы гидроприводов машин имеет качество внутренних поверхностей металлических трубопроводов и способы крепления присоединительной арматуры.

От приварки штуцеров и использования черных труб необходимо отказаться - они приносят много загрязнений в гидросистему, а их качественная очистка практически невозможна.

Для гидравлических магистралей сегодня следует применять металлические калиброванные трубы, не требующие специальной дополнительной обработки, и резьбовые соединения, подчиненные международным стандартам, на принципе врезающихся колец.

Поверхность упомянутых трубопроводов подвергается фосфатированию. Защитное покрытие предотвращает окисление металла, как во время хранения труб, так и в процессе эксплуатации на машине. Загрязнения внутренних поверхностей при транспортировке предотвращают пластиковые пробки, которыми закрыты торцы труб. Применение широкой гаммы резьбовых разъемных соединений (штуцеров, угольников, тройников, переходников и т.п.) с врезающимся кольцом совместно с калиброванными трубами позволяет производителям освободить станочное и сварочное оборудование, сократить персонал, существенно снизить трудозатраты при изготовлении и сборке гидроразводки машины, сохранить чистоту рабочей жидкости в гидросистеме.

На российском рынке уже несколько десятилетий присутствуют известные фирмы по производству высококачественного гидрооборудования: BOSH-REXROTH, DANFOSS-ZAUER, PARKER и др. Они предлагают насосы и гидромоторы, специальные гидрораспределители, клапаны, но отечественные заводы нуждаются в более полной номенклатуре гидравлических изделий. К тому же уровень цен и сроков поставок у перечисленных компаний достаточно высокий. Вместе с тем, использование гидроаппаратов ведущих фирм в одной гидросистеме вместе с элементами несоответствующего технического уровня, плюс с упомянутыми недостатками при сборке машин, часто не оправдывают ожидаемые результаты по качеству.

В нынешних условиях отечественному производителю гидравлической техники необходима полнокомплектная поставка агрегатов и элементов гидропривода.

Специализированный журнал "Строительная техника и технологии", № 3 (37) 2005
"Слабое звено отечественной техники. Современный гидропривод необходим отечественным машинам.",
автор: Корнюшенко С.И., к.т.н., ЗАО "ГидроПак Силовые Системы"
Статья публикуется с разрешения редакции журнала