Failure analysis of hydraulic pumps
Vuorinen, Elina (2021)
Vuorinen, Elina
2021
Teknisten tieteiden kandidaattiohjelma - Bachelor's Programme in Engineering Sciences
Tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Engineering and Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2021-05-25
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202105084656
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tuni-202105084656
Tiivistelmä
Hydraulic pumps are one of the main components in many different kinds of heavy machinery such as excavators and forest machines. The main function of the pump is to generate flow for actuators, in which case its failure affects the operation of the machine considerably. Because some of the failures could be prevented if those could be predicted, it is crucial to know how the pumps are failing and what effects those have. This work will examine how hydraulic pumps fail as well as what their causes and effects are. Also, the most common analysing and diagnosing techniques are briefly looked into.
In the first part of the literary research, the failure modes of the pumps are presented, as well as their causes and effects. The latter section presents the most common techniques used in analysing and diagnosing the failures.
Literary research shows that the causes of failures can be divided into four categories. Most of the failures occur due to factors originating from operation and maintenance and the largest factor is the improper or contaminated hydraulic fluid in the system. Because of this, the most common failure mode in pumps is the wear of components. Although, there are similarities in faults, the varying structures of the pumps cause several differences in the failures. The most common effects of failures are abnormal vibrations and increased noise.
Techniques used in analysing and diagnosing hydraulic pumps vary depending on the purpose, possible requirements for further investigation, and of the faults investigated. Most techniques used in analysing include at least the fault, its possible causes and effects. If needed the analysis can also include the seriousness of the failure, occurrence, and determination.
Current diagnosing techniques are mainly signal-based and focus on failures occurring individually although the simultaneous occurrence of multiple failures is possible. Due to this, in the future diagnosing concurrent failures would be beneficial. Hydraulipumppuja käytetään useimmissa työkoneissa, kuten kaivureissa ja metsäkoneissa. Pumpun tehtävänä on tuottaa virtausta toimilaitteille, jolloin sen vikaantuminen vaikuttaa koneen toimintaan huomattavasti. Koska osa näistä vioista voitaisiin estää, jos ne pystyttäisiin ennustamaan, on erityisen tärkeää tietää miten pumput vikaantuvat ja mitkä ovat niiden seurauksia. Tässä työssä tutkitaan miten hydraulipumput vikaantuvat sekä mitkä ovat niiden syyt ja seuraukset. Myös yleisimmät analysointi- ja diagnosointitekniikat käydään läpi.
Ensimmäisessä osassa kirjallisuustutkimusta esitellään pumppujen vikaantuminen sekä niiden syyt ja seuraukset. Jälkimmäisessä osassa esitellään yleisimpiä tekniikoita, joita on käytetty vikojen analysointiin ja diagnosointiin.
Kirjallisuustutkimus osoittaa, että vikojen syyt voidaan jakaa neljää ryhmään. Suurin osa vioista johtuu huollosta ja käytöstä peräisin olevista tekijöistä ja suurimmaksi yksittäiseksi tekijäksi nousi hydraulijärjestelmässä käytetty neste ja sen likaantuminen. Tämän takia kaikista yleisin vika pumpuissa on osien kuluminen. Vaikka vioissa on useita yhtäläisyyksiä, pumpun rakenne aiheuttaa monia eroavaisuuksia vikoihin. Vikojen yleisimpiä seurauksia ovat pumpun erilaiset värähtelyt ja äänitason muutokset.
Analysointi- ja diagnosointitekniikat, joita käytetään hydraulipumppujen kohdalla vaihtelevat riippuen analysoinnin tai diagnosoinnin tarkoituksesta, mahdollisista vaatimuksista jatkotutkimuksia varten ja tutkituista vioista. Useimmat analysoinnissa käytetyt tekniikat sisältävät vähintään vian, sen mahdollisten syiden ja seurauksien tutkimisen ja analysoinnin. Tarvittaessa analysointi voi sisältää myös vian vakavuuden, ilmenemis- ja määritystiheyden.
Tämänhetkisistä diagnosointitekniikoista suurin osa on signaalipohjaisia ja ne keskittyvät pääasiassa yksittäin tapahtuviin vikoihin, vaikka useiden vikojen samanaikainen ilmeneminen on mahdollista. Tästä johtuen olisi hyödyllistä kehittää diagnosointitekniikoita useiden samanaikaisten vikojen diagnosointiin.
In the first part of the literary research, the failure modes of the pumps are presented, as well as their causes and effects. The latter section presents the most common techniques used in analysing and diagnosing the failures.
Literary research shows that the causes of failures can be divided into four categories. Most of the failures occur due to factors originating from operation and maintenance and the largest factor is the improper or contaminated hydraulic fluid in the system. Because of this, the most common failure mode in pumps is the wear of components. Although, there are similarities in faults, the varying structures of the pumps cause several differences in the failures. The most common effects of failures are abnormal vibrations and increased noise.
Techniques used in analysing and diagnosing hydraulic pumps vary depending on the purpose, possible requirements for further investigation, and of the faults investigated. Most techniques used in analysing include at least the fault, its possible causes and effects. If needed the analysis can also include the seriousness of the failure, occurrence, and determination.
Current diagnosing techniques are mainly signal-based and focus on failures occurring individually although the simultaneous occurrence of multiple failures is possible. Due to this, in the future diagnosing concurrent failures would be beneficial.
Ensimmäisessä osassa kirjallisuustutkimusta esitellään pumppujen vikaantuminen sekä niiden syyt ja seuraukset. Jälkimmäisessä osassa esitellään yleisimpiä tekniikoita, joita on käytetty vikojen analysointiin ja diagnosointiin.
Kirjallisuustutkimus osoittaa, että vikojen syyt voidaan jakaa neljää ryhmään. Suurin osa vioista johtuu huollosta ja käytöstä peräisin olevista tekijöistä ja suurimmaksi yksittäiseksi tekijäksi nousi hydraulijärjestelmässä käytetty neste ja sen likaantuminen. Tämän takia kaikista yleisin vika pumpuissa on osien kuluminen. Vaikka vioissa on useita yhtäläisyyksiä, pumpun rakenne aiheuttaa monia eroavaisuuksia vikoihin. Vikojen yleisimpiä seurauksia ovat pumpun erilaiset värähtelyt ja äänitason muutokset.
Analysointi- ja diagnosointitekniikat, joita käytetään hydraulipumppujen kohdalla vaihtelevat riippuen analysoinnin tai diagnosoinnin tarkoituksesta, mahdollisista vaatimuksista jatkotutkimuksia varten ja tutkituista vioista. Useimmat analysoinnissa käytetyt tekniikat sisältävät vähintään vian, sen mahdollisten syiden ja seurauksien tutkimisen ja analysoinnin. Tarvittaessa analysointi voi sisältää myös vian vakavuuden, ilmenemis- ja määritystiheyden.
Tämänhetkisistä diagnosointitekniikoista suurin osa on signaalipohjaisia ja ne keskittyvät pääasiassa yksittäin tapahtuviin vikoihin, vaikka useiden vikojen samanaikainen ilmeneminen on mahdollista. Tästä johtuen olisi hyödyllistä kehittää diagnosointitekniikoita useiden samanaikaisten vikojen diagnosointiin.
Kokoelmat
- Kandidaatintutkielmat [8709]