Наладка гидравлического привода и смазочная система

Физические свойства масел. В гидравлических системах станков с ЧПУ применяют минеральные масла: веретенное, индустриальное, турбинное и цилиндровое, имеющие малую стоимость и больший срок эксплуатации.

Вязкость - свойство жидкости сопротивляться относительному перемещению отдельных ее слоев при протекании жидкости по трубоводам, щелям и т. п. Вязкость минеральных масел не является постоянной величиной, Так как она чувствительна к изменениям температуры и давления. С уменьшением температуры вязкость возрастает. С уменьшением вязкости ухудшаются условия смазывания скользящих поверхностей узлов и элементов гидросистемы станка, увеличиваются утечки. С увеличением вязкости гидросопротивление дросселей и щелей гидролиний увеличивается. Поэтому вязкость рабочей жидкости ограничивает диапазон рабочих температур гидравлических систем.

Плотностью рабочей жидкости называют отношение ее массы m к объему V, кг/м3:

Наладка гидравлического привода и смазочная система

В гидравлических системах рекомендуется применять рабочие - жидкости с малой плотностью, которая зависит от температуры, давления и количества растворенного в ней воздуха.

Сжимаемость - свойство жидкости изменять свою плотность при изменении давления. Сжимаемость масла увеличивается при растворении в нем воздуха. О наличии воздуха в масле свидетельствуют пена на его поверхности и изменение цвета. Воздух может попадать в масло из атмосферы через уплотнения валов насосов, из всасывающих и сливных трубопроводов.

Сжимаемость жидкостей влияет на частоту колебаний гидросистемы, уменьшает подачу насосов и их объемный КПД. Она может служить причиной неустойчивых колебаний гидросистемы. Для уменьшения объема воздуха в гидросистемах применяют вакуумизацию жидкости в сочетании с герметизацией [31].

При эксплуатации происходит окисление углеводородов масел, приводящее к увеличению вязкости, выпадению смоляных осадков и образованию твердых пленок, вызывающих заклинивание деталей в гидроузлах и засорение отверстий малых диаметров. На скорость окисления масла влияют температура и наличие растворенного кислорода. Разрушение масел может происходить также в результате контакта с медью или ее сплавами.

Быстрое окисление начинается при температуре свыше 70°С. Степень окисления и пригодность масла к работе определяются по кислотному числу - количество миллиграммов (мг) КОН (едкого кали), необходимых для нейтрализации свободных кислот в 1 г масла. При рабочей температуре 45. . . 50°С масло можно использовать от 6 мес. до 1 года. Повышение температуры масла до 70°С в 2 раза снижает срок его пригодности.

Кислотное число само по себе не свидетельствует о пригодности масла к дальнейшей эксплуатации, но для оценки качества масла важно знать, на какую величину оно изменилось. Принято считать, что при увеличении кислотного числа до 4... 5 мг/г масло подлежит замене.

При работе гидросистем даже малое количество воды вызывает интенсивную коррозию гидроагрегатов и, подобно воздуху, способствует пенообразованию. В результате смешивания масла с водой ухудшаются его смазывающие свойства и в масле образуются слизистые клейкие вещества, нарушающие работу гидрооборудования.

Причинами проникновения воды в гидросистему являются конденсация атмосферной влаги, попадание в рабочую жидкость СОЖ вследствие недостаточной герметизации гидробака.

Для улучшения характеристик масел (табл. 3) гидравлических систем применяют присадки, концентрация которых составляет от 0,05 до 20 %. После введения легирующих присадок масла обладают противоизносными, противоокислительными, противокоррозионными и противопенными свойствами [7].

Наладка гидравлического привода и смазочная система

Как показала практика 80 % отказов гидросистем оборудования с ЧПУ обусловлено работой на некачественном масле, его несвоевременной заменой или перегревом. Контроль за состоянием масел при эксплуатации осуществляется по изменению вязкости, уровня загрязненности и стабильности кислотного числа. Нормальная эксплуатация гидросистем станков с ЧПУ невозможна при изменении вязкости масла более чем на 20 % от первоначальной.

Рабочая температура масла в гидросистемах должна быть не более 50°С. При более высокой температуре масла начинают окисляться и разлагаться с выделением смолистых осадков. Оставшаяся более жидкая фракция масла имеет вязкость в 1,5. . .2,5 раза ниже первоначальной.

Основным источником загрязнения масла являются частицы износа элементов гидросистем, смолистые осадки, пыль, попадающая в бак из окружающей среды.

Чистота масла в гидросистемах может быть обеспечена: 1) очисткой гидробака и элементов системы; 2) герметичностью гидросистемы; 3) очисткой воздуха, попадающего в гидробак; 4) фильтрацией масла при заливке в гидробак (табл. 4):

Гидроузлы в состоянии поставки могут быть загрязнены, поэтому ввод гидросистемы станка в эксплуатацию должен проводиться после очистки. Запрещается протирать бак тряпками, так как при этом текстильные волокна остаются на шероховатой поверхности и при заливке нового масла засоряют гидросистему. Бак следует очищать металлическим скребком или щеткой, состоящей из двух деревянных накладок с зажатым между ними куском листовой резины. Краска на внутренних поверхностях баков не должна отслаиваться. Гидробаки должны сообщаться с окружающей средой только через воздушные фильтры (сапуны), предназначенные для очистки воздуха от пыли.

Наладка гидравлического привода и смазочная система

Для правильной эксплуатации гидросистем необходимо иметь график контроля и замены масла. Сроки замены масел в гидросистемах: при двухсменной работе - масел марок И-20. . . И-50 через 6... 7 мес, турбинных масел через 10. . .14 мес, при другой сменности, а также в ответственных системах через 2000 ч работы.

Фильтры различных конструкций и назначения являются основными элементами гидросистемы, обеспечивающими удаление загрязнений из масла. Различают фильтры поверхностные (сетчатые, проволочные, бумажные) и объемные (пластинчатые, войлочные, фетровые, многослойные сетчатые и тканевые, пластмассовые, металлокерамические и др.).

Воздушные фильтры (рис. 4) предназначены для очистки от пыли воздуха, циркулирующего в резервуарах, гидравлических и смазочных системах станков. Их монтируют на крышке бака с помощью фланца 1. По мере засорения фильтра производится замена фильтрующего элемента 4, закрепленного проволочной стяжкой 7 на каркасе 3. Увеличение сопротивления прохождения воздуха через фильтр определяется по возросшему шуму насоса.

Технические данные фильтра Г45-22: наибольшая пропускная способность при перепаде давления 0,01 МПа 70 л/мин; степень очистки 95%.

Масло в гидробаки заливается через заливную горловину, которая должна иметь заливной фильтр (рис. 5) с тонкостью фильтрации не менее 40... 80 мкм. Фильтрация масла осуществляется при протекании жидкостей через поры фильтрующего материала. При фильтрации удаляются взвешенные в масле частицы, попадающие в него в виде продуктов износа и коррозии материалов гидропривода.

Основными показателями фильтров являются: тонкость фильтрации, пропускная способность, грязеемкость и миграция материала. Тонкость фильтрации характеризуется максимальным размером частиц, которые пропускает фильтр. По ней в зависимости от размера пропускаемых частиц фильтры делят на фильтры грубой (более 100 мкм), нормальной (от 100 до 10 мкм), тонкой (до 5 мкм) и особо тонкой (менее 1 мкм) очистки.

Наладка гидравлического привода и смазочная система

Пропускная способность - расход масла, который может пропустить фильтр при заданном перепаде давления и вязкости рабочей жидкости.

Грязеемкостъ - максимальное количество загрязнения, удерживаемое фильтром без разрушения и закупоривания его ячеек.

Миграция - выделение частиц материала, из которого изготовлен фильтрующий элемент при прохождении через фильтр масла.

Насосы различной конструкции: пластинчатые, шестеренные, плунжерные и аксиально-поршневые непрерывного действия с постоянной или регулируемой подачей жидкости применяют в станках с ЧПУ для создания рабочего давления в приводах и системах смазывания.

Конструкция однопоточного пластинчатого насоса типа БГ12-4 представлена на рис. 6. В корпусе 9 и крышке 11 смонтировано закаленное кольцо-статор 16, имеющее внутри профильную поверхность, по которой скользят двенадцать пластин 1, свободно перемещающихся в пазах ротора 8. В насосе применены пластины с радиусными кромками. Ротор посажен на шлицы вала 14, свободно вращающегося в шариковых подшипниках. К торцам статора прижаты плоский диск 4,  имеющий окна всасывания 3 и диск с шейкой 10. Для двустороннего всасывания в статоре выполнены отверстия 2, через которые рабочая жидкость поступает в глухие окна всасывания 15.

Наладка гидравлического привода и смазочная система

Насос работает следующим образом. При вращении ротора, пластины под действием центробежной силы и давления масла, подведенного под пластины, всегда прижаты к внутренней поверхности статора. Каждая пластина перемещается в пазах ротора в соответствии с профилем статора. При этом каждая из камер, образованная двумя соседними пластинами, внутренней поверхностью статора и ротора, во время соединения с окнами всасывания увеличивает свой объем благодаря профилю статора и заполняется маслом через окна всасывания, сообщающиеся через штуцер 6 с резервуаром с маслом, а во время соединения с окнами нагнетания уменьшает свой объем, вытесняя масло через окна нагнетания в штуцер 7.

При вращении вала насоса за один оборот ротора каждая камера, образованная пластинами, размещенными в роторе, производит всасывание и нагнетание рабочей жидкости. Благодаря диаметральному расположению камер нагнетания и всасывания нагрузка на ротор от давления рабочей жидкости уравновешивается, на вал насоса передает только крутящий момент.

Отвод утечек жидкости происходит через штуцер 5. Для предотвращения утечек по валу насоса во фланец 12 установлена манжета 13. Уплотнение по шейке диска, по разъему корпуса с крышкой и между корпусом и фланцем производится резиновыми кольцами.

В гидроприводах станков с ЧПУ кроме однопоточных насосов при- меняют пластинчатые сдвоенные насосы. Принцип действия и кон-  струкция сдвоенных насосов типа БГ12-42А те же, что у насосов типа  БГ12-4.

Требования к монтажу и эксплуатации пластинчатых насосов типа БГ12-41А, БГ12-41Б, Г12-41А и 5Г12-42А следующие: насос может быть установлен в горизонтальном или вертикальном положении. Соединение вала насоса с приводным валом необходимо выполнять только с помощью эластичной муфты. При установке валы насоса и привода должны быть соосны, так как неточность установки вызывает изгиб вала, преждевременный износ подшипников, повышенный шум и заедание деталей насоса. Максимально допустимое радиальное смещение осей 0,1 мм; максимальный угол перекоса осей 1°.

В качестве рабочей жидкости следует применять минеральные масла вязкостью 12. . . 49 мм2/с при температуре масел от 20 до 50°С. Класс чистоты рабочей жидкости не ниже 13; номинальная тонкость фильтрации 25 мкм; температура окружающей среды от 0 до 45°С.

Соединение всасывающего трубопровода к насосу должно быть герметичным, исключающим возможность засасывания воздуха. Всасывающие и сливные трубопроводы должны быть погружены в масло так, чтобы предотвратить появление воронок, через которые в систему может попадать воздух. Конец всасывающей трубы рекомендуется срезать под углом 45°.

Перед первым пуском в насос должно быть залито масло, а предохранительный клапан системы настроен на давление 0... 0,5 МПа (насос, запущенный без масла, выйдет из строя через несколько секунд).

Особенностью шестеренных насосов является простота их конструкции, малые размеры и масса, равномерная подача жидкости. Шестеренные насосы бывают с внешним и внутренним зацеплением. Последние из-за сложности изготовления применяют редко.

Наладка гидравлического привода и смазочная система

Наиболее распространенный насос типа Г11-1 с внешним зацеплением показан на рис. 7 [30], Насос состоит из ведущего 3 и ведомого 9 зубчатых колес, расположенных в корпусе 2. При вращении зубчатых колес масло в зону 1 всасывается, а затем впадинами зубьев переносится в зону 10 нагнетания. Дальше масло поступает в гидросеть. Входной конец вала 4 уплотнен с помощью втулки 8, торец которой прижат к торцу фланца пружиной 7, упирающейся в кольцо 6, перемещение которого ограничено штифтом 5. Масло, просачивающееся через зазоры в стыках, направляется через соответствующие дренажные клапаны в бак.

При работе насоса вследствие разности давлений р2—р1 на шестерни действуют радиальные силы, которые, нагружая валы и подшипники, могут вызвать заклинивание роторов. Особенно это опасно для насосов высокого давления.

Требования к шестеренным насосам. Насосы могут быть установлены в горизонтальном и вертикальном положениях. Они предназначены для подачи минерального масла вязкостью 10. . .58 мм2/с.

Насосы пригодны для работы при температуре масла 10. . .50°С. Так как шестеренные насосы данного типа не имеют встроенных предохранительных клапанов, то в гидросистемах станков должны быть установлены предохранительные клапаны на нагнетательном трубопроводе, идущем от насоса к потребителю. К недостаткам шестеренных насосов следует отнести: сравнительно быстрый износ трущихся частей и слабое подсасывающее действие.

Плунжерные насосы предназначены для подачи жидкого смазочного материала к трущимся поверхностям металлорежущих станков. Насосы работают на минеральных маслах вязкостью 19. . .49 мм2/с при температуре масла 1. . . 40°С. Масло должно быть отфильтровано с тонкостью фильтрации 80 мкм.

Насос (рис. 8) состоит из корпуса 2, плунжера 4, направляющей втулки 3, прокладки 5, пружины 13, запорного кольца 12, нагнетающего клапана 1, всасывающего штуцера 11, шарика 8, пружины 7, пробки 6, гайки 9 и втулки 10. Плунжеры насосов выпускают без ролика (рис. 8, а) и с роликом (рис. 8, б).

Масло одноплунжерными насосами подается при возвратно-поступательном движении плунжера, ход которого рекомендуется устанавливать не менее 3 мм. При движении плунжера вниз смазочный материал подается в нагнетающий канал. Возврат плунжера в исходное состояние обеспечивается пружиной, находящейся внутри корпуса. При движении плунжера вверх масло всасывается из бака.

Наладка гидравлического привода и смазочная система

Требования к монтажу и эксплуатации плунжерных насосов типа ПС23М-34 и С23М-32. Для компенсации падения подачи в результате износа трущихся пар ее выбирают больше расчетной на 10. . . 20 %.

Движение плунжера насоса как при прямом, так и при обратном ходе должно происходить плавно, без рывков.

Утечка масла через плунжер допускается не более одной капли за 100 двойных ходов плунжера при давлении 10 Мпа. Течь масла в местах соединений и стыков не допускается. Соединение всасывающего и нагнетательного трубопроводов к штуцерам насоса должно иметь надежное уплотнение, исключающее засасывание воздуха и утечку масла. Направление приложения силы приводного механизма не должно выходить на пределы 15% от оси плунжера. Предохранение насосов от перегрузки осуществляется путем установки предохранительного клапана в напорной магистрали.

Предохранительные гидроклапаны непрямого действия предназначены для поддержания установленного давления, предохранения от превышения давления и разгрузки от давления гидросистем станков.

Гидроклапаны резьбового исполнения устанавливают на трубопроводе. Гидроклапаны стыкового исполнения крепятся стыковой поверхностью к монтажной плите четырьмя винтами. Геометрическая точность поверхности плиты должна обеспечивать плотное прилегание гидроклапана. Уплотнение стыковой поверхности осуществляется резиновыми кольцами. При установке гидроклапана необходимо обеспечить легкий доступ к регулировочному винту.

Технические требования к предохранительным клапанам: 1) клапаны должны работать на масле 14-го класса чистоты и снабжены фильтрами для задержки частиц более 25 мкм; 2) при работе клапанов допускается отклонение установленного давления не более чем на 1,  5 %; 3) клапаны должны допускать работу с частотой не менее 250 включений за 1 ч; 4) клапаны должны иметь плавную регулировку давления настройки от наименьшего до номинального; 5) усилие на регулирующем элементе клапана при настройке давления на всем диапазоне ≤ 40 Н.

Предохранительные смазочные клапаны предназначены для ограничения давления смазочного материала в смазочных системах станков с ЧПУ, а также для пропускания масла в одном направлении.

Клапаны работают на минеральном масле, имеющем вязкость 3,4. . . 12 мм2/с. Номинальная тонкость фильтрации не грубее 25 мкм при температуре масла 5. . . 6°С.

Предохранительный смазочный клапан (рис. 9) состоит из корпуса 1, шарика 2, пружины 3 и гайки 4.

По диапазону настройки клапаны изготовляются в трех исполнениях: I - 0,01. . . 0,06 МПа; II - 0,06. . . 0,6 МПа; III - 0,6. . . 1,6 МПа. Поставляют клапаны отрегулированными на одно из предельных значений диапазона настройки (верхнее или нижнее). Для настройки клапана на требуемое давление его следует подсоединить к сливному трубопроводу, при этом направление стрелки на корпусе клапана должно совпадать с направлением жидкости в гидросистеме.

Наладка гидравлического привода и смазочная система

До начала наладки гидросистемы станка внутренние поверхности гидробаков должны быть очищены от пыли и грязи, промыты керосином и тщательно протерты. Затем проверяют сохранность фильтров. Потом можно залить в гидробаки предварительно отфильтрованное (тонкость фильтрации 25 мкм) минеральное масло. Затем следует наладить работу системы централизованного смазывания и смазать трущиеся поверхности станка.

Воздух из гидросистемы следует выпускать не ранее чем через 4 ч, после заполнения трубопровода маслом. При заполнении трубопровода маслом и выпуске воздуха предохранительные клапаны должны быть настроены на минимально возможное давление во избежание растворения в масле воздуха. Выпуск воздуха из магистральных труб и присоединенных к гидросистеме гидроагрегатов рекомендуется производить в следующем порядке: 1) открыть полностью вентили и краны, установленные в высших точках трубопровода; затем ослабить накидные гайки на концах магистральных труб для того, чтобы воздух, находящийся в трубах, имел возможность выйти наружу вместе с маслом; 2) включить электродвигатель насоса и переключить электромагниты соответствующих распределителей от 10 до 20 раз с интервалом 1... 2 мин; 3) выпускать воздух до тех пор, пока из открытых вентилей и кранов не пойдет чистое масло (без пузырьков), после чего вновь закрыть вентили и краны, завернуть гайки и долить масло в гидробаки до отметки маслоуказателей. Перед первоначальной отладкой смазочной системы необходимо залить в резервуар станции соответствующее масло, затем нажатием кнопки „Смазка” включить электродвигатель насоса. При правильном направлении вращения манометр должен показать наличие давления в системе. Предохранительный клапан необходимо настраивать на давление 2,5... 5 МПа, а реле давления на 0,5 МПа ниже, чем у предохранительного клапана.

Проверка работы смазочной системы: отсоединять поочередно трубки подводящего трубопровода от всех точек смазки и многократно включать смазывающий насос до тех пор, пока из каждой трубки не будет подаваться масло; интервал между включением и отключением должен быть не менее 20...30 с; на каждый метр длины наиболее длинного подводящего трубопровода делать от 20 до 60 включений в зависимости от дозы, выдаваемой дозатором.

Смотрите также