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論文導(dǎo)讀:挖掘機(jī)是一種全液壓機(jī)械,能量的輸送是在管道和液壓元件內(nèi)部進(jìn)行液壓傳動(dòng)的,能量輸送的過(guò)程不易觀察和測(cè)量,因而對(duì)液壓系統(tǒng)來(lái)講傳統(tǒng)維修方式是不適用的。我認(rèn)為,通過(guò)對(duì)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)故障的類型及其概率分布進(jìn)行研究來(lái)提高挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的可靠性,指導(dǎo)液壓系統(tǒng)的維修工作,降低挖掘機(jī)的故障率,能夠使機(jī)械發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)效益,以適應(yīng)目前生產(chǎn)實(shí)踐的需要。而采用本文所推薦的維護(hù)周期,在整個(gè)施工期間將進(jìn)行3~4次技術(shù)維護(hù),減少了技術(shù)維護(hù)時(shí)間,將使挖掘機(jī)的工作效率大大提高。
關(guān)鍵詞:挖掘機(jī),液壓系統(tǒng),可靠度,維護(hù)周期
一、引言
挖掘機(jī)是一種全液壓機(jī)械,能量的輸送是在管道和液壓元件內(nèi)部進(jìn)行液壓傳動(dòng)的,能量輸送的過(guò)程不易觀察和測(cè)量,因而對(duì)液壓系統(tǒng)來(lái)講傳統(tǒng)維修方式是不適用的。我認(rèn)為,通過(guò)對(duì)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)故障的類型及其概率分布進(jìn)行研究來(lái)提高挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的可靠性,指導(dǎo)液壓系統(tǒng)的維修工作,降低挖掘機(jī)的故障率,能夠使機(jī)械發(fā)揮更大的經(jīng)濟(jì)效益,以適應(yīng)目前生產(chǎn)實(shí)踐的需要。
二、液壓故障判據(jù)
按國(guó)標(biāo)(GB3187-82)規(guī)定,凡是不符合規(guī)定條件下所發(fā)生的事故就是故障。液壓故障是指液壓系統(tǒng)和液壓元件不符合原規(guī)定條件下所發(fā)生的事故。判斷產(chǎn)品是否發(fā)生故障,必須由業(yè)務(wù)主管部門(生產(chǎn)廠商)制定出產(chǎn)品的故障判據(jù)。液壓元件故障判據(jù)主要包括以下幾個(gè)方面:
1.軸向柱塞泵故障判據(jù):容積效率低于合格品指標(biāo)的5%;滑動(dòng)摩擦副表面出現(xiàn)拉絲、粘銅或燒蝕;滾動(dòng)體出現(xiàn)疲勞剝蝕;零部件出現(xiàn)損壞、斷裂;變量機(jī)構(gòu)失靈,或變量機(jī)構(gòu)的變量特性低于合格品指標(biāo)的10%以上等。
2.齒輪泵故障判據(jù):容積效率下降到低于合格品指標(biāo)的5%;齒輪端面等摩擦副表面出現(xiàn)拉絲、粘銅或燒蝕;軸承處出現(xiàn)剝蝕或抱軸、咬死;零部件出現(xiàn)損壞、斷裂;有滴狀外漏等。科技論文。
3.液壓缸故障判據(jù):有滴狀外漏;缸體(包括焊縫)出現(xiàn)裂縫;緊固螺釘斷裂等。
4.壓力控制閥故障判據(jù):壓力調(diào)節(jié)失靈或有卡死現(xiàn)象;導(dǎo)閥顫振和嘯叫、控制壓力發(fā)生很大振擺;零部件的異常磨損或斷裂;技術(shù)性能指標(biāo)低于標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的l0%;有滴狀外漏等。
5.方向控制閥故障判據(jù):換向、復(fù)位(對(duì)中)時(shí)間超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的10%;內(nèi)泄漏量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的10%;出現(xiàn)卡死、嘯叫或抖動(dòng)現(xiàn)象;零部件的異常磨損或疲勞斷裂;有滴狀外漏等。
液壓元件種類很多,其故障判據(jù)各不相同,但都可以根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和部頒標(biāo)準(zhǔn)對(duì)該產(chǎn)品提出性能指標(biāo)要求,制定出相應(yīng)的故障判據(jù)。
三、液壓系統(tǒng)的故障率和工作可靠度估算
對(duì)于液壓元件的早期故障,應(yīng)在產(chǎn)品的研制階段設(shè)法加以排除;對(duì)于“超期服役”的液壓元件,由于其老化、耗損等原因產(chǎn)生的故障,不可靠因素也隨之增大,這兩種情況皆不宜在系統(tǒng)可靠性估算中采用。而在液壓元件的有效壽命期,此時(shí)只存在隨機(jī)故障或偶然故障,其故障率一般為常數(shù),不隨時(shí)間改變,壽命分布服從指數(shù)分布規(guī)律,故障率和工作可靠度的估算就顯得極為有用了。液壓元件故障率λ的估算數(shù)學(xué)模型為:
——液壓元件的故障率;
——液壓元件失效率的修正系數(shù),根據(jù)不同的環(huán)境,取值不同,常見挖掘機(jī)液壓元件
值在10~30之間;
——液壓元件的基本故障率,根據(jù)不同的液壓元件按表1取值,計(jì)算時(shí)一般取平均值。
表1 液壓元件的基本故障率
元件名稱 | ![]() |
元件名稱 | ![]() |
||||
上限 | 下限 | 平均 | 上限 | 下限 | 平均 | ||
液壓缸 | 0.12 | 0.005 | 0.008 | 流量控制閥 | 19.6 | 1.68 | 8.5 |
濾油器 | 0.8 | 0.045 | 0.3 | 順序閥 | 8.1 | 2.1 | 4.6 |
油 箱 | 2.52 | 0.48 | 1.5 | 固定小孔 | 2.11 | 0.1 | 0.15 |
蓄能器 | 19.3 | 0 | 7.2 | 可變小孔 | 3.71 | 0.045 | 0.55 |
電動(dòng)驅(qū)動(dòng)液壓泵 | 27.4 | 2.9 | 13.5 | 伺服閥 | 56.1 | 16.8 | 30 |
壓力控制閥 | 5.54 | 0.7 | 2.14 | 高壓軟管 | 5.22 | 0.16 | 3.49 |
溢流閥 | 14.1 | 3.27 | 5.7 | 管接頭 | 2.1 | 0.012 | 0.03 |
四通閥 | 7.41 | 1.87 | 4.6 | 壓力計(jì) | 7.8 | 0.135 | 4 |
單項(xiàng)閥 | 8.10 | 2.2 | 5.0 | 電磁閥 | 19.7 | 2.27 | 11 |
液壓元件在預(yù)防維修制度下的工作可靠度(即無(wú)故障概率)R(t)的表達(dá)式為:
液壓系統(tǒng)的可靠性不僅取決于各個(gè)液壓元件的可靠性,也與其組合方式密切相關(guān)。組合方式按液壓元件在液壓系統(tǒng)中功能的不同常分為串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)。根據(jù)不同的液壓元件組合方式,各系統(tǒng)的可靠度為:
1.串聯(lián)系統(tǒng):
2.并聯(lián)系統(tǒng):
……
四、液壓設(shè)備工作可靠度允許值
液壓設(shè)備工作可靠度是評(píng)價(jià)液壓設(shè)備、液壓系統(tǒng)工作可靠性的主要指標(biāo),
的允許值是液壓設(shè)備、液壓系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間(即經(jīng)濟(jì)壽命時(shí)間)T不低于實(shí)際使用時(shí)間t內(nèi),不發(fā)生故障的概率。
的取值范圍是0≤
≤1。
的允許值應(yīng)根據(jù)故障危害程度選取。如果故障所造成的經(jīng)濟(jì)損失不大,那么
的允許值可以低一些。
工程建設(shè)機(jī)械液壓系統(tǒng)的工作可靠度應(yīng)在系統(tǒng)的工作效能和工作可靠性兩者之間權(quán)衡:較大,雖然可靠性高,但經(jīng)濟(jì)壽命短,機(jī)械的工作效能低;若
較小,則可靠性低,但可以延長(zhǎng)其經(jīng)濟(jì)壽命。挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)工作可靠度
一般為0.6~0.9之間,這樣既可以保證工作的可靠性,又能夠延長(zhǎng)其使用壽命。
五、挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)維護(hù)周期分析
《公路筑養(yǎng)路機(jī)械保修規(guī)程》第三分冊(cè)土石方機(jī)械部分規(guī)定:“每班進(jìn)行日常維護(hù),每200工作小時(shí)進(jìn)行一級(jí)技術(shù)維護(hù);每600工作小時(shí)進(jìn)行二級(jí)技術(shù)維護(hù);每1800工作小時(shí)進(jìn)行三級(jí)技術(shù)維護(hù)”。對(duì)于大多數(shù)挖掘機(jī)來(lái)說(shuō),《保修規(guī)程》規(guī)定:“一級(jí)技術(shù)維護(hù)每隔200工作小時(shí)進(jìn)行一次”。對(duì)于一般機(jī)械,通常取可靠度=0.6~0.9時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間為維護(hù)周期。挖掘機(jī)在200工作小時(shí)時(shí),液壓系統(tǒng)可靠度為0.89左右,對(duì)于一般機(jī)械這個(gè)數(shù)值是相當(dāng)高的。由于挖掘機(jī)這種工程建設(shè)機(jī)械在進(jìn)行作業(yè)時(shí),受工期的限制對(duì)施工工期的控制的要求往往較高,因此機(jī)械應(yīng)有較高的可靠度。最佳維護(hù)周期所對(duì)應(yīng)的可靠度應(yīng)在0.8左右,于是
,即可定維護(hù)周期為500小時(shí)。(
為平均工作壽命)
根據(jù)對(duì)天津市某工程公司施工機(jī)械分公司的不完全調(diào)查,挖掘機(jī)在每一個(gè)工作季節(jié)的連續(xù)工作小時(shí)數(shù)如表2。
表2 挖掘機(jī)工作季節(jié)工作小時(shí)數(shù)表
DH220-5 | 1584 | 2652 | |
PC200-6 | 1596 | 1800 | 2020 |
PC200-6 | 1640 | 2424 | 1476 |
EX200-5 | 968 | 1580 | 2252 |
EX200-5 | 716 | 1768 | 2264 |
CAT320C | 1476 | 1612 | 1036 |
根據(jù)表2可列出挖掘機(jī)連續(xù)工作時(shí)間分布表3?萍颊撐摹7植急淼姆旨(jí)為:
式中為采樣數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)。科技論文。
采樣時(shí)間區(qū)間為:
表3 挖掘機(jī)連續(xù)工作時(shí)間統(tǒng)計(jì)表
序號(hào) | 連續(xù)工作時(shí)間區(qū)間(小時(shí)) | 頻數(shù) | 序號(hào) | 連續(xù)工作時(shí)間區(qū)間(小時(shí)) | 頻數(shù) |
1 | 716~1103 | 3 | 4 | 1877~2264 | 3 |
2 | 1103~1490 | 2 | 5 | 2264~2652 | 1 |
3 | 1490~1877 | 7 |
根據(jù)表3可以清楚的看到,用于土石方施工的挖掘機(jī)的連續(xù)工作時(shí)間多集中于1490小時(shí)~1877小時(shí)之間。如果每隔200工作小時(shí)進(jìn)行技術(shù)維護(hù)一次,在整個(gè)施工期間將進(jìn)行7~9次技術(shù)維護(hù),占用大量的施工工作時(shí)間,使挖掘機(jī)的工作效率降低。而采用本文所推薦的維護(hù)周期,在整個(gè)施工期間將進(jìn)行3~4次技術(shù)維護(hù),減少了技術(shù)維護(hù)時(shí)間,將使挖掘機(jī)的工作效率大大提高。
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