Внезапные и постепенные отказы.

По характеру проявления все отказы делят на внезапные и постепенные. Если в качестве обобщенного параметра, характеризующего работоспособность привода, можно выбрать некий вектор А   (давление, расход, частота вращения и др.), то внезапные и постепенные отказы определяются скоростью изменения выбранного обобщенного параметра.

К постепенным отказам относятся такие, для которых скорость изменения обобщенного параметра А  имеет конечную величину. Постепенные отказы привода являются следствием необратимых изменений его свойств, вызванных старением, износом; накоплением усталостных повреждений и изменением параметров рабочего процесса. К постепенным отказам приводов относятся уменьшение скорости выходного звена привода из-за изменения характеристик электромеханического преобразователя, засорение фильтров и дросселей, облитерация золотниковых пар и т.д.

Внезапные отказы характеризуются резким, скачкообразным изменением обобщенного параметра А  (скорость изменения стремится к бесконечности) под воздействием одного или нескольких возмущений, вызванных, внутренними дефектами, нарушениями режимов работы или ошибками обслуживающего персонала. К внезапным отказам приводов можно отнести мгновенное засорение дросселя или сопла электрогидравлического усилителя, статические разрушения элементов конструкции из-за нерасчетных нагрузок, заклинивание золотниковых пар и др. Обычно появлению внезапных отказов предшествуют скрытые дефекты или изменения свойств элементов, которые не всегда удается заметить и обнаружить.

При постепенных отказах характеристики привода изменяются во времени, и, следовательно, принципиально возможно с помощью специальной системы контроля или специальных испытаний прогнозировать момент наступления отказа и принять соответствующие меры, обеспечивающие сохранение работоспособности привода. Постепенные отказы, которые можно прогнозировать, называются прогнозируемыми. Если обозначить время начала развития отказа , а время завершения отказа , то  называется временем экспозиции отказа.

Система контроля состояния объекта обладает определенным быстродействием , которое зависит от схемы и устройства системы контроля и скорости изменения контролируемого параметра. При  отказ считается прогнозируемым, при  - отказ непрогнозируемый, и его можно отнести к категории внезапных.

По степени влияния на работоспособность привода и возможности дальнейшего его использования,  все отказы можно разделить на полные и частичные. При полных отказах происходит потеря работоспособности привода. При частичных отказах способность привода к выполнениюсвоих функций сохраняется, однако при этом снижается эффективность их выполнения.

 

 

Процессы, протекающие в гидроприводах, можно разделить на 3 вида:

§ быстропротекающие;

§ средней скорости;

§ медленно протекающие.

 

К первым относят вибрации, резонансы, пульсации давлений.

Вторые процессы протекают за время рабочего цикла. Их длительность измеряется минутами или часами. К ним относят изменение параметров и физико-химических свойств рабочей жидкости, изменение температуры. Эти процессы приводят к постепенным отказам.

Процессы третьего вида действуют в результате всего срока эксплуатации машины. К ним относят изнашивание трущихся деталей, естественное старение, усталость.

По физической природе все факторы, действующие на надёжность объектов (гидромашин) можно разделить на 3 группы.

1. Климатические – к ним относят температуру, влажность, радиацию, запылённость окружающей среды и т.п.

2. Гидравлические – к ним относят чистоту, температуру, газонасыщенность и старение рабочей жидкости.

3. Механические – к ним относят удары, нагрузки, вибрацию, кавитацию.

 

Удар – преобразование кинетической энергии в потенциальную и обратно. Нагрузки – могут быть позиционные и инерционные. Кавитация связана со вскипанием рабочей жидкости при пониженном давлении с последующим схлопыванием паровых пузырьков в зоне повышенного давления в гидромашине. Кавитация способна разрушать любые конструкционные материалы, т.к. при схлопывании паровых пузырьков достигаются давления среды до 1000 – 2000 бар и температура среды до 1500^оС.

В процессе проектирования конструктор должен предвидеть - какой степенью надёжности будет обладать объект.

Рассмотрим ориентировочное статистическое процентное распределение отказов объектов, применяемых в гидравлической технике.

Отказы по причине возникновения:

§ конструктивные – 20%;

§ производственные – 50%;

§ эксплуатационные – 30%.

Отказы по характеру проявления:

§ внезапные – 40%;

§ постепенные – 60%.
Отказы по уровню прогнозирования:

§ прогнозируемые – 20%;

§ непрогнозируемые –80.

Отказы по признакам проявления:

§ отсутствие герметичности – 45%;

§ несоответствие установленным параметрам – 15%;

§ отсутствие качественного функционирования – 15%;

§ нарушение динамической устойчивости –10%;

§ разрушение силовых элементов – 15%.

 

 

Анализ отказов в гидроприводе:

Насосы и гидромоторы	Отказы
	функциональные	параметрические
1. Аксиально-поршневые	60%	35%
2. Пластинчатые насосы	30%	5%
3. Шестерённые насосы	10%	60%

Отказы элементов привода:

§ трубопроводы и шланги – 35%;

§ золотниковые распределительные устройства – 20%;

§ дроссели, фильтры – 25%;

§ силовые элементы – 10%;

§ элементы автоматики – 10%.

 

В зависимости от условий эксплуатации привода, роль факторов конструирования, производства и эксплуатации в распределении отказов меняется.

2.3. Основные причины неисправности агрегатов гидропривода.

Гидронасосы – основным узлом, определяющим работу насоса, является качающий узел. Наиболее подвержены интенсивному изнашиванию, а как следствие, снижению КПД и увеличению утечек, вибрации, изнашиванию уплотнений, подшипников.

Распределительные устройства. Основная доля отказов происходит из-за потери герметичности. Большое влияние на их работоспособность оказывает загрязнение, обводнение, изменение физико-химических свойств рабочей жидкости.

Гидродвигатели – нарушение работы чаще всего происходит из-за негерметичности уплотняющих устройств штоков и увеличения зазоров в кинематических парах ОС и в силовой проводке.

Трубопроводы – подвергаются различным статическим и динамическим нагружениям, пульсации давлений. Всё это приводит к усталостному разрушению.

Уплотнительные устройства – происходит релаксация резиновых уплотнений.