Рабочие жидкости гидравлических систем

№№ поршней	Вес поршней, г	Ra, мкм
	Начало испытаний	Окончание испытаний	Изменение веса	Начало испытаний	Окончание испытаний	Изменение Ra
1	47,83340	47,82930	0,00410	0,100	0,06	0,040
2	47,87165	47,86310	0,00855	0,080	0,07	0,010
3	47,85915	47,75575	0,00340	0,090	0,05	0,040
4	47,68355	47,67995	0,00360	0,090	0,08	0,010
5	47,67010	47,66660	0,00350	0,090	0,05	0,040
6	47,65050	47,64510	0,00540	0,100	0,03	0,070
7	47,11620	48,10650	-0,00970	0,090	0,02	0,070
8	47,93585	47,92730	0,00855	0,100	0,04	0,060
9	47,80820	47,80165	0,00655	0,085	0,05	0,035



Таблица 9.6

Результаты испытаний насоса PVB-15 c установкой фильтров по варианту «б»

№№ поршней	Вес поршней, г	Ra, мкм
	Начало испытаний	Окончание испытаний	Изменение веса	Начало испытаний	Окончание испытаний	Изменение Ra
1	47,84160	47,83835	0,00325	0,110	0,060	0,050
2	47,87145	47,87065	0,00080	0,085	0,040	0,045
3	47,93305	47,93495	-0,00190	0,120	0,070	0,050
4	47,80615	47,80540	0,00075	0,110	0,050	0,060
5	47,30240	47,30225	0,00015	0,095	0,030	0,065
6	47,93630	47,93415	0,00215	0,115	0,020	0,095
7	48,28445	48,24300	0,04145	0,100	0,025	0,075
8	47,41885	47,42110	-0,00225	0,105	0,070	0,035
9	47,77485	47,78030	-0,00545	0,105	0,070	0,035

Таблица 9.7

Результаты испытаний насоса PVB-15 с установкой фильтра по варианту «в»

№№ поршней	Вес поршней, г	Ra, мкм
	Начало испытаний	Окончание испытаний	Изменение веса	Начало испытаний	Окончание испытаний	Изменение Ra
1	48,11910	48,11040	0,00870	0,10	0,050	0,050
2	48,22375	48,22220	0,00155	0,11	0,070	0,040
3	48,28165	48,27315	0,00850	0,08	0,065	0,015
4	47,93235	47,92855	0,00380	0,12	0,070	0,040
5	48,09560	48,06800	0,00760	0,12	0,070	0,040
6	48,04685	48,04550	0,00135	0,11	0,045	0,065
7	48,20425	48,19730	0,00695	0,11	0,095	0,015
8	48,33170	48,32855	0,00315	0,09	0,050	0,040
9	48,12315	48,12045	0,00270	0,09	0,070	0,020

По варианту «в» общая убыль веса поршней составила 0,0443 г; шероховатость поверхности снизилась в среднем на 0,036 мкм.

Как и следовало ожидать, максимальный износ поршней наблюдался при установке фильтра на всасывающей линии насоса, а снижение шероховатости в результате приработки пар трения «поршень-втулка» было минимальным. Очевидно, это связано с гидроэрозионным износом, усиленным присутствием твердых частиц с размерами меньшими, чем 80 мкм, а также с кавитацией[43].

Минимальный износ был отмечен при установке фильтров на всасывающей и нагнетающей линиях насоса; в этом же случае снижение шероховатости в результате приработки пар трения было максимальным. Следует также отметить, что в данном варианте уровень шума при работе насоса был существенно ниже, чем в двух других вариантах. По-видимому, в результате «двойной» фильтрации масла кавитационный износ в полостях низкого давления насоса в меньшей степени усложнялся наличием твердых частиц загрязнений, а гидроэрозионный износ в полостях в периоды высокого давления приводил, как нам кажется, к местным пластическим деформациям в местах локального повышения температуры вследствие мгновенного замыкания воздушных пузырьков. Пластическая деформация проявилась в виде «намазывания» оплавленного металла на поверхностях поршней, на что указывают отрицательные значения убыли веса трех поршней из девяти. С другой стороны, понижение уровня шума при работе насоса по варианту «б», связанное, по-видимому, со снижением гидроэрозионного износа, возможно, также вызвано снижением роторной вибрации из-за повышения перепада давления на торцевом распределителе насоса и появлением перетечек рабочей жидкости.

Согласно расчету по известным уравнениям математической статистики, с вероятностью, равной 0,95, срок службы насоса, работающего с двумя фильтрами, в 1,4 раза выше, чем насоса с фильтром на всасывающей линии и в 1,25 раза выше, чем насоса с фильтром на линии нагнетания.

В процессе эксплуатации гидросистем периодически проверяют чистоту рабочей жидкости с помощью счетчиков частиц загрязнений. При этом проба берется обычно из сливной линии перед фильтром во время работы гидросистемы или сразу после ее выключения с целью обеспечения необходимого уровня турбулентности жидкости.

Для фильтроэлементов, изготовленных из материалов с неупорядоченной структурой (бумаги, стекловолокна и др.), применяют три оценочных критерия: коэффициент эффективности фильтрования , перепад давлений и грязеемкость. Коэффициент характеризует отношение числа частиц определенного размера x в пробе рабочей жидкости перед фильтром и после него.

Таблица 9.8

Зависимость уровня очистки от коэффициента эффективности фильтрования

Коэффициент эффективности фильтрования	1	2	5	10	20	75	100	200	1000	5000
Уровень очистки, %	0	50	80	90	95	98,7	99	99,5	99,98	99,99

Прифильтр задерживает 50% частиц размером х. Такую тонкость фильтрации принято считать номинальной; при имеем абсолютную тонкость фильтрации [22].

Перепад давлений характеризует гидравлическое сопротивление фильтра и складывается из сопротивления корпуса и фильтроэлемента. Последняя составляющая (основная) прямо пропорциональна расходу рабочей жидкости и ее вязкости и обратно пропорциональна площади фильтрующей поверхности и коэффициенту удельной пропускной способности, характеризующему пористость фильтроматериала. Фильтроэлементы обладают достаточной прочностью; их разрушающее давление всегда выше давления срабатывания перепускного клапана. Специальные исполнения напорных фильтров для сервотехники способны выдерживать 21 МПа. Грязеемкость определяет время работы фильтроэлемента до его очистки (у регенерируемых фильтров) или замены.

Требуемая чистота рабочей жидкости во время ее заливки в гидробаки и в процессе эксплуатации гидросистем гарантированно может быть обеспечена с помощью передвижных агрегатов и станций. В практике эксплуатации гидросистем применяется, например, передвижной агрегат с автономным приводом фирмы «Parker». Агрегат укомплектован насосом, приводимым во вращение от электродвигателя, двумя фильтрами с различной тонкостью фильтрации и трубами, подсоединенными к фильтрам с помощью гибких шлангов. Применение подобных агрегатов обеспечивает высокопроизводительную заправку и очистку гидросистем. Они обеспечивают полный комплекс обслуживания: откачку из гидросистем рабочих жидкостей, отработавших свой ресурс; промывку гидросистем; заливку новых рабочих жидкостей с требуемой степенью их очистки; а также очистку жидкостей в гидробаках насосных установок без их замены путем замкнутой циркуляции жидкости через агрегат.

Очистка рабочей жидкости в станциях обслуживания осуществляется методом фильтрования или с помощью центробежных очистителей [44].

Станция очистки гидросистем типа СОГ состоит из корпуса 5 (рис. 6), баков 2 и 11, центрифуги-насоса 12 типа ГЦН, кранов 8, 10 и 13, приемного штуцера 6, маслоохладителя 4, всасывающего 3 и напорного 7 шлангов. В зависимости от положения крана 13 центрифуга-насос всасывает масло из встроенного бака 11 или дополнительного резервуара 1 и подает очищенное масло по шлангу 7 в гидросистему или (после поворота крана 10) возвращает в бак 11. На крышке 9 могут устанавливаться промываемые гидроагрегаты. Кран 8 служит для отбора проб масла.

Станции СОГ-903А и СОГ-904А по ТУ.94.0237-79 имеют следующие параметры: вязкость очищаемых жидкостей 1…50 сСт; тонкость очистки (при вязкости до 15 сСт) 1,5…3 мкм; расход жидкости из дополнительного резервуара 10…20 л/мин (зависит от вязкости); грязеемкость очистителя 0,3 кг, мощность 2,2 кВт; масса 200 кг, занимаемая площадь 0,7 м; вместимость встроенного бака 80 дм. При многократной циркуляции масла через станцию очистки обеспечивается удаление частиц размером до 1 мкм.

Рис. 7. Схема станции очистки гидросистем

Передвижная малогабаритная установка УМЦ-901А (рис.8) содержит центрифугу-насос 1 типа ГЦН, всасывающее устройство 2, бачок 3, напорный 4 и всасывающие 5 и 7 маслопроводы, кран 8. Установка обеспечивает заправку гидросистемы из емкости, находящейся вне ее, или очистку масла в баке 6 гидросистемы (при замкнутой циркуляции). Основные параметры установки: вязкость очищаемой жидкости до 200 сСт; тонкость очистки (при вязкости до 50 сСт) 1…5 мкм; расход жидкости до 35 л/мин. (зависит от вязкости); грязеемкость очистителя 3 кг, мощность 2,2 кВт, занимаемая площадь 0,3 м; масса 100 кг.

Рис. 8. Схема передвижной малогабаритной установки УМЦ-901А для

тонкой очистки жидкостей



Передвижные стенды типов СОГ-913К и СОГ-914 имеют максимальную производительность 35 л/мин., грязеемкость центрифуги 1…2 кг и стенда 10 кг, массу соответственно 120 и 70 кг, выгрузка загрязнений из центрифуги механизирована.

Для раздачи масла по промежуточным емкостям применяются стационарные заправочные станции СЗ - с вместимостью резервуара 160 дм; возможно также транспортирование заправочных станций к обслуживаемому станку.

В испытательных станциях, на специализированных заводах, а также в ряде автоматизированных производств применяют централизованные системы маслоснабжения от единой станции. Этот метод обеспечивает высококачественную очистку масла и упрощает техническое обслуживание. Однако его применение связано с большими капиталовложениями на прокладку трубопроводов подачи и слива. Этот метод неприемлем в случае, если для станков требуются различные масла [22].

В последние годы получают широкое распространение электростатические способы очистки рабочих жидкостей. Новый способ основан на прохождении жидкости через сильное электростатическое поле, образованное двумя электродами. Заряженные частицы, входящие в состав загрязнений, притягиваются соответствующим электродом. Нейтральные частицы отклоняются и улавливаются сборниками, которые очищаются через определенные промежутки времени. Жидкость в очистительное устройство подается насосом через приемный фильтр из гидробака с очищаемой жидкостью. Такой способ очистки позволяет улавливать широкий спектр примесей с размером частиц до 0,5 мкм и, коме того, отделять содержащуюся в рабочей жидкости воду. Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют также о том, что при данном способе очистки сокращаются отказы гидравлических устройств и увеличивается срок эксплуатации рабочих жидкостей [44].

Для снижения содержания воздуха в гидросистемах применяют естественный и принудительный способы выделения воздуха из рабочей жидкости. Естественное выделение воздуха происходит за счет всплытия его пузырьков в гидробаках. Применяются гидробаки со специальной пеногасительной камерой [44].Добиться более интенсивного выделения воздуха можно при небольшом повышении температуры рабочей жидкости (примерно до 40…55), не приводящем к изменению ее химического состава.

Удалению нерастворенного воздуха способствует фильтрование рабочей жидкости. При этом надежно удаляется до 90 % воздушных пузырьков различных форм. Такое фильтрование может быть осуществлено с помощью перегородки, изготовляемой из металлической сетки с соответствующими размерами проходных отверстий и устанавливаемой в гидробаке между сливной и всасывающей трубами.

Принудительное выделение воздуха осуществляется также путем сепарирования жидкости в центробежных сепараторах или с помощью дегазаторов циклонного типа.

Существуют схемы дозаторов с использованием центробежного способа отделения воздуха с одновременным повышением температуры рабочей жидкости и созданием разрежения над поверхностью жидкости. При этом происходит интенсивная дегазация растворенного и нерастворенного воздуха и его обезвоживание.

Для устранения причин попадания в гидросистему воздуха предусматривают следующие мероприятия:

1.Уменьшение площади поверхности соприкосновения жидкости и воздуха в гидробаках. С этой целью применяют эластичные разделители и баллоны. В простейшем виде они могут присоединяться к крышке гидробака вместо воздушного фильтра, и при этом они не требуют каких-либо переделок насосной установки. Применение разделителей позволяет также уменьшить попадание в гидросистему извне механических загрязнений и избежать конденсации воды.

Уменьшение насыщения рабочих жидкостей нерастворенным воздухом, выделяющимся из растворенного, за счет создания подпора во всасывающей линии насоса, например, с помощью пружинного аккумулятора или дифференциального поршня.

3. Для исключения накапливания воздуха в тупиковых объемах и каналах и его последующего поступления в трубопроводы, необходимо предусматривать устройства для выпуска скопившегося воздухав период наладки гидропривода. Для этой цели в верхних точках трубопроводов, гидроцилиндров, модульных блоков гидроаппаратов и др. размещают воздуховыпускные пробки с шариковым и коническим запорными элементами или специальные, автоматически открываемые клапаны.

4. Для герметизации мест подсоса воздуха в последние годы находят широкое применение уплотняющие составы, наносимые при сборке на элементы соединений всасывающей линии насосов, так как обычные уплотнения из-за погрешностей изготовления могут пропускать воздух. К таким составам относятся герметики, представляющие собой жидкие пасты, способные отвердевать в заполняемых ими зазорах. Они способны выдерживать давления до 0,1…6 МПа и температуры до 60…150. Применение уплотняющих составов позволяет не только исключить попадание воздуха, но и уменьшить наружные утечки рабочей жидкости [44].

Для очистки масел от водыприменяют такие методы, как вакуумирование, пропускание масла через слой адсорбента (анионит, силикагель и др.), отстаивание,центрифугирование.Метод вакуумирования обводненного масла заключается в том, что при создании вакуума над свободной поверхностью масла в герметичной емкости, за счет более высокой испаряемости воды по сравнению с испаряемостью масла, принципиально возможно удаление паров воды непосредственно через вакуумный насос. При небольшом содержании воды в масле воду можно удалить, пропуская масло через слой поглотителя (адсорбента). Авторами была разработана схема установки, позволяющей очистить масло от воды, газов и механических загрязнений и которую можно использовать как в стационарных условиях, так и в качестве передвижной станции универсальной очистки масла (см. рис.8).

Вакуумный насос 1откачивает воздух из герметичной емкости Насос 3 подает обводненное масло через систему фильтров тонкой очистки 4 и через форсунку 5 в емкость. При этом пары воды и других легколетучих примесей, образующихся при разрежении, отводятся через вакуумный насос. Далее масло пропускается через слой адсорбента 6 и откачивается из емкости насосом7. В установке предусмотрен подогрев жидкости до 50

Преимуществом установки УОМ является возможность очистки масла без остановки гидроприводов станков и автоматических линий. Кроме того, она может использоваться в качестве стационарной системы. Установка УОМ принципиально может гарантировать полное обезвоживание и дегазацию при любом содержании загрязняющих масло воды и газов.

Рис. 9. Схема универсальной установки очистки масла

Способ отстаивания основан на том, что более плотная вода с течением времени оседает на дне емкости с маслом. Очевидно, такой способ очистки требует стационарных условий для отстаивания и затрат времени. Сложность заключается и в том, что, как правило, загрязненное водой масло в гидросистемах имеет вид эмульсии особо высокой дисперсности вследствие интенсивного его перемешивания. Последнее еще в большей степени увеличивает сроки его естественного отстоя. Время полного расслоения масла и воды составляет, по нашим данным, от 1 месяца до года.

Пропускание масла через слой адсорбента применимо лишь в том случае, когда воды в масле в процентном соотношении немного (порядка 0,01% по объему). В противном случае требуются большие объемы адсорбирующих веществ, что экономически неоправданно.



Список литературы

1. Альтшуль А.Д., Калицун В.И., Майрановский Ф.Г. и др. Примеры расчетов по гидравлике: Учебное пособие. - М.: Стройиздат, 1976. 256 с.

2. Андреев А.Ф., Барташевич Л.В., Боглан Н.В. и др. Гидро- пневмоавтоматика и гидропривод мобильных машин. Объемные гидро- и пневмомашины и передачи. - Минск: Высшая школа, 1987. 310 с.

3. Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. - М.: Машиностроение, 1972. - 320 с.

4. Башта Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник. 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1982. - 423 с.

5. Богданович Л.Б. Гидравлические механизмы поступательного движения: Схемы и конструкции. - М., Киев: МАШГИЗ, 1958. - 181 с.

6. Богомолов А.И., Михайлов К.А. Гидравлика: Учебник. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1972. - 648 с.

7. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник. - М.: Машиностроение, 1983. - 301 с., ил.

8. Задачник по гидравлике / Под ред. И.И. Куколевского. - М., Л.: Государственное энергетическое издательство, 1956. - 344 с.

9. Задачник по гидравлике, гидромашинам и гидроприводу: Учеб. Пособие / Некрасов Б.Б., Фатеев И.В., Беленков Ю.А. и др.; Под ред. Б.Б.Некрасова. - М.: Высш.шк., 1989. - 192 с.: ил.

10. Каверзин С.В. Курсовое и дипломное проектирование по гидроприводу самоходных машин: Учебное пособие. - Красноярск: ПИК "Офсет", 1997. - 384 с.

11. Каминер А.А., Яхно О.М. Гидромеханика в инженерной практике. - К.: Техника, 1987. - 175 с.

12. Копырин М.А. Гидравлика и гидравлические машины. - М.: Высшая школа, 1961. - 302 с.

13. Кочин Н.Е., Кибель И.А., Розе Н.В.. Теоретическая гидромеханика. Часть 1. 6-е изд., перераб и дополн. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1963. - 583 с.

14. Кременецкий Н.Н., Штеренлихт Д.В., Алышев В.М. и др. Гидравлика: Учебник. - М.: Энергия, 1973. - 424 с., с ил.

15. Лабораторный курс гидравлики, насосов и гидропередач: Учеб. Пособие / Под ред. С.С. Руднева и Л.Г. Подвидза. - 2-е изд., перераб. идоп. - М.: Машиностроение, 1974. - 416 с., с ил.

16. Лебедев И.И. Объемный гидропривод машин лесной промышленности. - М.: Лесная промышленность, 1986. - 296 с.

17. Лебедев Н.И. Гидропривод машин лесной промышленности. - М.: Лесная промышленность, 1978. - 304 с.

18. Навроцкий К.Л. Теория и проектирование гидро- и пневмопривода: Учебник. - М.: Машиностроение, 1991. - 384 с., ил.

19. Осипов П.Е. Гидравлика, гидравлические машины и и гидропривод: Уч. Пособие. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Лесная промышленность. 1981. - 424 с.

20. Осипов П.Е. Муратов В.С. Гидропривод машин лесной промышленности и лесного хозяйства. - М.: Лесная промышленность, 1970. - 312 с.

21. Примеры гидравлических расчетов: Учеб. Пособие / Под ред. А.И. Богомолова - 2-е изд., перераб. - М.: Транспорт, 1977. - 526 с.

22. Прокофьев В.Н. Аксиально-поршневой регулируемый гидропривод. М.: Машиностроение, 1969. - 496 с.

23. Рабинович Е.З. Гидравлика. 2-е изд. Исправл. - М., 1957. - 395 с.

24. Рабинович Е.З. Гидравлика. 3-е изд., исправл. и перераб. - М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1961. 395 с.

25. Сборник задач по машиностроительной гидравлике: Учеб.пособие / Бутаев Д.А., Калмыкова З.А., Подвидз Л.Г. и др.; Под ред. И.И. Куколевского и Л.Г. Подвидза. - 4-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1981. - 464 с., ил.

26. Свешников В.К., Усов А.А. Станочные гидроприводы: Справочник. - 2-е изд., перераб. и доп. - М: Машиностроение, 1988. - 512 с.: ил.

27. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам / Я.М. Вильнер, Я.Т. Ковалев, Б.Б. Некрасов и др.; Под.ред. Б.Б. Некрасова. - 2-е изд., перераб. и дополн. - Минск: Высшая школа, 1985. - 382 с.

28. Угинчус А.А. Гидравлика и гидравлические машины. - М.Л: Государственное энергетическое издательство, 1953. - 359 с.

29. Чугаев Р.Р. Гидравлика. - Л.: Энергия, 1970. - 552 с., ил.

Размещено на Allbest.ru