Гашение вибрации и монтаж регулирующего клапана экскаватора: устранение вибраций, разрушающих ваши уплотнения

Каждый механик экскаватора видел то же самое. Вы восстанавливаете регулирующий клапан, затягиваете каждый болт в соответствии со спецификациями, устанавливаете его обратно на машину, и через 500 часов фитинги снова истекают маслом. Уплотнительные кольца выглядят нормально. Порты не повреждены. Так что же пошло не так?

Ответом почти всегда является вибрация, а точнее, тот факт, что никто не гасил ее перед тем, как прикрутить клапан.

Регулирующие клапаны располагаются непосредственно на выходе насоса. Это означает, что каждый импульс давления от главного насоса, каждый удар сгорания дизельного двигателя и каждый удар, когда ковш ударяется о скалу, посылает ударную волну прямо в корпус клапана. Без надлежащей изоляции эти вибрации приводят к ослаблению болтов, растрескиванию отливки и разрушению поверхностей уплотнений задолго до того, как на клапане появится капля грязного масла.

Почему стандартное крепление не работает при реальной вибрации

В большинстве заводских установок для монтажа клапанов используются жесткие стальные кронштейны и резиновые втулки, которые были разработаны для испытательного стенда, а не для рабочей площадки. Резина затвердевает после нескольких циклов нагрева. Кронштейны прогибаются под нагрузкой. Болты, которые скрепляют все вместе, испытывают переменное напряжение каждый раз, когда двигатель запускается — затягивайте, ослабляйте, затягивайте, ослабляйте — до тех пор, пока трение резьбы не упадет ниже того, что необходимо, чтобы оставаться на месте.

Частота пульсации давления насоса типичного главного насоса экскаватора составляет от 40 до 120 Гц в зависимости от частоты вращения двигателя и рабочего объема насоса. Этот диапазон соответствует естественной резонансной частоте большинства монтажных кронштейнов клапана. Резонанс усиливает вибрацию в три-пять раз. Таким образом, импульс насоса, измеряющий перемещение 0,02 мм в источнике, становится 0,1 мм в клапане — этого достаточно, чтобы утомить болт за несколько недель.

Вибрация, вызванная шлангом, — это вторая проблема, которую игнорируют. Шланг высокого давления, соединяющий насос с клапаном, поворачивается каждый раз, когда качается стрела или поворачивается кабина. Этот шланг действует как кнут, передавая кинетическую энергию непосредственно во впускное отверстие клапана. Жесткие соединения труб усугубляют ситуацию, поскольку они передают каждый толчок, не поглощая его.

Создание системы виброизоляции, которая действительно работает

Выбор правильного материала и места размещения изолятора

Не вся резина одинакова. Мягкие резиновые втулки, которые входят в комплект поставки большинства машин, быстро изнашиваются под воздействием тумана гидравлического масла и тепла двигателя. В течение 2000 часов они превращаются в твердый пластик, который передает вибрацию, а не поглощает ее.

Используйте крепления из нитрилового каучука или полиуретана, рассчитанные на постоянное воздействие масла и температуру до 120 градусов Цельсия. Твердость должна составлять от 60 до 70 единиц по Шору А — достаточно мягкая, чтобы поглощать высокочастотную вибрацию, но достаточно прочная, чтобы выдерживать вес клапана, не опускаясь до дна.

Разместите изоляторы в трех точках: два под монтажным фланцем клапана и один на конце привода. Конец привода имеет решающее значение, поскольку именно здесь соленоид или узел рычага добавляют концентрированную массу. Единственный изолятор под приводом предотвращает раскачивание всего узла на крепежных болтах.

Расстояние тоже имеет значение. Держите изоляторы как можно ближе к точкам крепления клапана — в идеале в пределах 25 мм от каждого отверстия под болт. Если вы установите изоляторы далеко от клапана, кронштейн между креплением и клапаном прогнется, и вы потеряете большую часть демпфирующего эффекта. Думайте об этом как о подвеске автомобиля: пружина должна находиться прямо на колесе, а не посередине оси.

Разработка гибкого кронштейна вместо клапана

Компонентом, поглощающим движение, должен быть сам монтажный кронштейн, а не корпус клапана. Это означает использование конструкции кронштейна с специально созданными гибкими зонами — тонкими секциями или прорезями, которые обеспечивают контролируемое движение.

Распространенный подход — использовать отверстия для болтов в кронштейне увеличенного размера — обычно на 2 мм больше диаметра болта. Этот зазор позволяет кронштейну слегка смещаться под действием вибрации, не передавая нагрузку на резьбу клапана. Со стороны клапана используйте отверстия стандартного размера, чтобы клапан оставался зафиксированным в положении относительно своей монтажной поверхности.

В некоторых мастерских между кронштейном и фланцем клапана приваривают небольшую стальную пластину с резиновой прокладкой. Выступ достаточно тонкий, чтобы сгибаться, но достаточно толстый, чтобы выдерживать статическую нагрузку. Под действием вибрации язычок изгибается, а резина сжимается, рассеивая энергию в виде тепла, вместо того, чтобы передавать ее отливке.

Избегайте использования жестких кронштейнов в виде зажимов, которые проходят через корпус клапана. Они создают точечные нагрузки, которые разрушают алюминиевые корпуса компактных машин. Распределите усилие зажима по всему фланцу, используя опорное крепление, которое контактирует с клапаном по всей его нижней поверхности.

Стратегии использования болтов и крепежа для установок, подверженных вибрации

Предотвращение самоослабления болта до его начала

Резьбовой фиксатор — это первая линия защиты, но не все резьбовые фиксаторы одинаково справляются с вибрацией. Анаэробный фиксатор резьбы средней прочности, для удаления которого требуется нагрев, лучше всего подходит для болтов регулирующего клапана. Он затвердевает в зазоре резьбы и создает прочное соединение, которое выдерживает переменные нагрузки от пульсации насоса.

Наносите фиксатор резьбы только на наружную резьбу. Попадание его на посадочную поверхность изменяет показания эффективного крутящего момента и дает ложное ощущение зажатости. Достаточно тонкого и равномерного слоя на первых трёх-четырёх витках резьбы — лишний состав выдавливается в масляный канал и вызывает засор.

В местах с наибольшей вибрацией — обычно это монтажные болты впускного порта и крепежные болты привода — добавьте механический замок. Шайбы Nord-Lock или разрезные стопорные шайбы работают, но наиболее надежный метод для клапанов экскаватора — это протянуть контровочную проволоку через головку болта в отверстие, просверленное во фланце. Это старая школа, уродливая, и она работает. Каждая проверка технического обслуживания включает в себя вытягивание троса, чтобы убедиться, что болт не провернулся.

Затяните болты по схеме звезды, как описано в руководстве по техническому обслуживанию, но добавьте второй проход с 75 % окончательного крутящего момента после пятиминутной паузы. Это позволяет резиновым изоляторам занять сжатое положение до того, как вы приложите полную нагрузку на зажим. Пропуск выдержки означает, что изоляторы отскакивают после затяжки, что снижает усилие зажима до 20%.

Управление эффектами термоциклирования на установленных клапанах