Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 13
1.1. Эксплуатационные показатели рабочих жидкостей гидросистем машин, применяемых в хлопководстве 13
1.2. Анализ состояния вопроса влияния окислительных процессов на эксплуатационные свойства рабочих жидкостей 22
1.3. Выводы и задачи исследования 42
2. Теоретические исследований окислительных процессов, протекающих в зонах фрикционного нагружения 46
2.1. Влияние макро- и микрогеомвтрии трущихся поверх ностей на интенсивность окислительных процессов в зонах фрикционного нагружения 47
2.2. Механизмы окислительных процессов протекающих в зонах фрикционного нагружения 57
2.3. Сопротивление контакта зоны фрикционного нагружения 72
2.4. Выводы 81
3. Экспериментальные исследования влияния молекулярного кислорода на некоторые эксплуатационные свойства рабочих жидкостей 83
3.1. Объект исследования 83
3.2. Растворимость воздуха и его компонентов в исследуемых рабочих жидкостях 84
3.3, Адсорбционные характеристики рабочих жидкостей и растворов присадок 88
3.4. Влияние переходов газовых сред на кинетику окислительных процесоов в зонах фрикционного нагружения 93
3.5. Влияние времени обновления и шероховатости поверхностей трения трущихся деталей на смазочные свойства 98
3.6. Влияние концентрации растворенного кислорода на смазочные свойства рабочих жидкостей 109
3.7 Термоокислительная стабильность рабочих жидкостей в условиях фрикционного нагружения 133
3.8. Влияние окислительных процессов на смазочные свойства растворов присадок в базовом масле 144
3.9. В ы в о ды 164
4. Иссздование изменений эксплуатационных свойств рабочих зддкостей при стендовых и пошевых испытанийх 167
4.1. Устройства для регулирования концентрации растворенного кислорода в гидробаках 168
4.2. Стендовые испытания рабочих жидкостей 172
4.3. Полевые испытания рабочих жидкостей 174
4.4. Выв о д ы 182
Стр. 5. Экономическая эффективность результатов исследований 183
5.1. Исходные данные и принятые величины 186
5.2. Экономическая эффективность использования устройства для улучшения эксплуатационных свойств рабочей жидкости ІУР трактора МТЗ-80Х с культиватором КРТ-4 191
Заключение и рекомендации 196
Список использованной литературы
- Эксплуатационные показатели рабочих жидкостей гидросистем машин, применяемых в хлопководстве
- Влияние макро- и микрогеомвтрии трущихся поверх ностей на интенсивность окислительных процессов в зонах фрикционного нагружения
- Растворимость воздуха и его компонентов в исследуемых рабочих жидкостях
- Устройства для регулирования концентрации растворенного кислорода в гидробаках
Введение к работе
В докладе Председателя Совета Министров СССР товарища Тихонова Н.А. об Основных направлениях экономического и социального развития СССР на І98І-І985 годы и на период до 1990 года на ХХП съезде КПСС подчеркивалось, что в одиннадцатой пятилетке "возрастут поставки новой техники. Значительно повысится оснащение колхозов и совхозов мощными тракторами и автомобилями. В новой пятилетке надо поправить положение с качеством сельскохозяйственной техники, которая вызывает сейчас немало нареканий, добиться того, чтобы она отвечала самым высоким требованиям"
В решениях ХХУІ съезда партии намечены также пути повышения уровня механизации хлопководства, производительности и надёжности сельскохозяйственной техники. На годы одиннадцатой пятилетки планировалось увеличить продукцию сельского хозяйства на 12...Ш.
Если среднегодовое производство хлопка-сырца за 1976 1980 гг. составило 8,9 млн. т , то за годы одиннадцатой пятилетки этот объем намечено довести до 9,2...9,3 млн. т.
В период уборочной страды на полях Узбекистана ежегодно работают более 34 тыс. хлопкоуборочных машин, 165 тыс. тракторов и прицепов, уборочная и транспортная техника, оснащенная гидросистемами управления, навесным оборудованием и транспортным положением машины.
Комплексное решение вопросов улучшения качества горючих, смазочных материалов и специальных жидкостей, конструкций тракторов и сельскохозяйственных машин, повышение эффективности их эксплуатации даст возможность повысить надёжность и долговеч - 6 ность работы техники и полнее использовать топливоэнергетичес-кие ресурсы в стране "57, Ш_7;
Гидрофицированные машины имеют малый вес и габариты, удобны в эксплуатации. Однако их надежность зависит от качества изготовления деталей и узлов гидросистем, износостойкости трущихся деталей, качества рабочих жидкостей.
Опыт эксплуатации гадрофицированных машин в зонах хлопководства показывает ifI49_7, что при создании и производстве гидрофицированных машин не всегда учитываются региональные особенности зон эксплуатации. Видимо, поэтому уровень удовлетворения потребности в изделиях гидропневмооборудования в целом по стране составляет не более 65% .
В решениях Всесоюзного научно-технического совещания "Основные задачи и меры по повышению технического уровня и качества выпускаемых гидропневмоприводов машин и оборудования", проходившего в г.Харькове (апрель, 1982 г.), отмечалось, что причинами, сдерживающими дальнейшее повышение технического уровня и качества выпускаемых изделий при эксплуатации гидроприводов, являются неудовлетворительная фильтрация рабочих жидкостей из-за дефицита фильтрующих устройств, отсутствие методологии и средств диагностирования состояния гидросистем.
Износ деталей агрегатов гидравлических систем машин в значительной мере определяется режимом нагружения (использоованием номинального давления, продолжительностью работы под нагрузкой, числом включений), степенью запыленности окружающего воздуха, температурой и чистотой рабочей жидкости, т.е. количественным и качественным составом загрязнений рабочей жидкости, а также интенсивностью их изменения.
Под загрязнениями обычно понимают совокупность веществ, которые могут быть выделены из жидкости (твердые частицы, смолы, вода, нерастворенннй газ, колонии бактерий и продукты их жизни-. деятельности) и оказывают нежелательное воздействие на её целевые функции /"58,59,62,80,94 Jf.
Загрязнение рабочих жидкостей в течение эксплуатации гидросистем меняется, поэтому стабилизация их эксплуатационных свойств необходима как для поддержания уровня работоспособности системы, так и для снижения расходов рабочих жидкостей.
В колхозах и совхозах затраты на нефтепродукты составляют свыше 20$ от всех затрат на эксплуатацию тракторов, а без учёта оплаты труда механизаторов они достигают 40$ / Ї27_7.
В связи с истощением запасов нефти и повышением цен на нефтепродукты в мировой практике использования гидросистем имеется тенденция смены рабочих жидкостей по их состоянию / 21_7. Это требует совершенствования технологии, методов и средств технического обслуживания гидросистем и диагностирования состояния рабочих жидкостей.
Несмотря на то, что физико-химические, эксплуатационные показатели работавших масел могут быть оценены в лабораторных условиях относительно быстро и объективно, большинство параметров, принятых для опенки качества работавших масел, не полностью отражают его работоспособность / 93_7. До сих пор не определены комплексные свойства рабочих жидкостей для оценки их качества и для этой цели производят анализ нескольких свойств.
По данным В.Н.Прокофьева с сотр. /""I2I_7t А.С.Матвеева / 94_7, У.А.Икрамова / 60_7 и др., в загрязненных рабочих жид-костях имеются продукты органического и неорганического происхождения. Неорганическая часть загрязнений состоит из остатков притирочных паст, продуктов изнашивания трущихся деталей и компонентов пыли, органическая - из продуктов окисления и полимеризации углеводородов рабочих жидкостей. Образование продуктов окисления и полимеризации рабочих жидкостей обусловлено протекающими в гидросистемах окислительными процессами.
Продукты окисления углеводородов значительно влияют на смазочные и другие свойства рабочих жидкостей /"23,35,38,46,104, 129.7. "
Как отмечают авторы / 34_7, большинство исследователей не связывают процесс приработки с влиянием кислорода, доставляемого маслом к поверхностям трения, и при обсуждении результатов экспериментов исходят из исходных свойств поверхностей и смазочного масла, не учитывая значений процессов окисления, непрерывно протекающих при трении и меняющих коренным образом свойства пар трения и масла По данным работ С.В.Венцеля / 35_7 и А.С.Матвеева /"93JB на-чальяые периоды работы масел в двигателях и гидросистемах кислотное число, а также смазочные свойства масел повышаются. В дальнейшем продукты легкого окисления переходят в смолистые вещества, что приводит к ухудоюнию смазочных свойств.
Систематические исследования Г.В.Виноградова /"38J выявили, что углеводороды, содержащие продукты окисления, являются носителями кислорода и активно участвуют в процессах граничного трения, так как образование окисных пленок на поверхностях трения, предотвращающих непосредственное контактирование металлов» происходит как сопряженный процесс окисления металла и углеводородов.
Несмотря на известность влияния окислительных процессов на ряд свойств ГСМ, при оценке качества рабочих жидкостей гидроприводов мобильных машин не учитывается количество растворенного кислорода и кислородосодержащих продуктов / 32,41__7.
Изучение влияния окислительных процессов, протекающих в зонах фрикционного нагружения на смазочные и другие свойства рабочих жидкостей гидросистем машин, применяемых в хлопководстве, является актуальной проблемой увеличения срока службы гидросистем в целом.
Цель настоящей работы - улучшение эксплуатационных свойств , рабочих жидкостей за счет снижения интенсивности окислительных процессов в гидросистемах, разработка методов оценки смазочных свойств рабочих жидкостей, учитывающих влияние окислительных процессов, усовершенствование конструкций гидробаков, позволяющих повысить сроки службы и надежность гидросистем машин, применяемых в хлопководстве,
В соответствии с поставленной целью теоретические и экспериментальные разделы работы включали решение следующих вопросов:
- анализ зависимости смазочных свойств инактивных углеводородных жидкостей от исходной шероховатости поверхностей, трения, концентрации растворенного кислорода и степени окисления рабочих жидкостей;
- описание кинетики трибохимических реакций для системы металл - углеводородная жидкость - кислород и анализ омического сопротивления контакта как информативного параметра окислительных процессов в зоне трения;
- усовершенствование методики определения растворимости газов и смазочных свойств рабочих жидкостей на лабораторных трибометрах ;
- определение растворимости воздуха и изучение адсорбционных характеристик рабочих жидкостей и растворов в них некоторых » присадок ;
- исследование влияния концентрации растворенного кислорода на смазочные свойства рабочих жидкостей и растворов в них присадок при различной начальной микрошероховатости поверхностей трущихся деталей ;
- изучение термоокислительной стабильности и изменений адсорбционных свойств рабочих жидкостей в условиях фрикционного нагружения ;
- проведение стендовых и полевых испытаний рабочих жидкостей при низком содержании растворенного в них кислорода, выявление показателей состояния рабочих жидкостей для их диагностирования, определение экономической эффективности результатов исследования,
В теоретической части работы описаны построенные модели фрикционного контакта и протекающих в зонах контакта окислительных процессов смазочной среды и поверхностей трения. Получена зависимость начальной интенсивности изнашивания от концентрации растворенного в углеводородной жидкости кислорода, позволяющая определить значения констант скоростей реакций трех стадий: адсорбции, образования тройного комплекса металл - кислород - углеводородный радикал, его разрушения с образованием частиц износа и продуктов окисления углеводородных молекул.
Результаты экспериментальных исследований позволяют объяснить зависимость смазочных свойств рабочих жидкостей при низких концентрациях растворенного кислорода образованием продуктов окисления углеводородов, уменьшающих работу выхода электрона (РВЭ) поверхностей трения, а при высоких концентрациях - увеличи - -II ваюших РВЭ.
Для снижения износов гидроагрегатов разработаны конструкции насосов и гидробаков, защищенные авторскими свидетельствами и рацпредложениями.
Работа выполнена по заданию ведомственного плана 0.C.X.I08 "Разработать и внедрить комплекс мероприятий по повышению эффективности использования, технического обслуживания, ремонта и хранения тракторов, автомобилей, сельскохозяйственных машин и оборудования животноводческих ферм по союзным республикам и зонам страны .
Исследования проводили в Ташкентском ордена Трудового Красного Знамени институте инженеров ирригации и механизации сельского хозяйства (ТИИЙМСХ), в Институте нефтехимического синтеза (ИНХС) им. А.В.Топчиева АН СССР и в Киевском ордена Трудового Красного Знамени институте инженеров гражданской авиации (КНИГА).
Полевые эксперименты проведены в учебно-экспериментальном хозяйстве ТИИЙМСХ и опытном хозяйстве им. 5-летия УзССР Госком-сельхозтехники.
Результаты исследования доложены на: научно-техническом семинаре "Исследование и совершенствование гидроприводов машин, применяемых в хлопководстве", 1978 г., научно-произвядственных конференциях процессорско-преподавательского состава ТИИЙМСХ XXXIX...XLiil, 1980...1983 гг., на Всесоюзном научно-техническом совещании "Основные задачи и меры по повышению тезшического уровня и качества выпускаемых гидроприводов машин и оборудования" в апреле 1982 г. в г.Харькове, на Всесоюзной научно-технической конференции "Повышение эффективности использования автомобильного транспорта и автомобильных дорог в условиях жаркого климата и высокогорных районов (в свете решений ХХУІ съезда КПСС)" в октябре 1982 г. в Ташкента и на XI научно-практической конферен -12. оди молодых ученых и спещалистов Узбекистана по вопросам интенсификации сельского хозяйства в свете реализаоди Продовольственной программы СССР в июне 1983 г. в г.Ташкенте.
Эксплуатационные показатели рабочих жидкостей гидросистем машин, применяемых в хлопководстве
Гидравлическая система загрязняется через рабочую жидкость, которая по условиям производства, транспортировки и хранения не бывает совершенно чистой; пыль из воздуха попадает в баки через заливные горловины при моткрытой" заправке баков, систему наддува и дренажа, уплотнения штоков силовых цилиндров; с деталями гидрооборудования в виде оставшихся на их поверхности полировоч них паст и микропорошков, применяемых при доводке. Непрерывно жидкость загрязняется продуктами износа деталей, особенно насосов и гидромоторов, а также продуктами в виде частиц красителя, окислов, ингибиторов, присадок. Загрязнения вносятся в гидросистему также при её обслуживании.
Недостаточная эффективность системы фильтрации рабочей жидкости гидравлических систем тракторов - одна из причин повышенной загрязненности и интенсивного абразивного изнашивания деталей гидроагрегатов.
Высокая запыленность воздуха при выполнении механизированных операций обусловлена почвенно-климатическими особенностями ионы хншкойрдо,ті# При выполнении механизированных операций хлопководства запыленность воздуха на сероземных и лугово-болотных почвах достигает соответственно при посеве 2,75 и 1,65 г/м3, при культивации 1,36 и 1,3 г/м3, при уборке хлопка 3,45 и 3,25 г/м3, В пыли сероземных почв содержится 53,2$ кварца, 4,5$ окиси желе за, 10,3$ окиси алюминия; в пыли лугово-болотных почв 45,6$, .. .» t 4,5$ и 10$ соответственно /"IQ2J71.
Загрязненность масла гидросистемы тракторов, работающих на сероземных почвах, колеблется в пределах 0,103.»,0,477$ ,а на луговых почвах значительно ниже - 0,095,,.0,350$ /"80_7. Средние значения загрязненности для многих систем составляют 0,3...0,4$ Z 6i_7.
Абразивные частицы пластически деформируют и активизируют микроооьемы поверхностного слоя деталей, нанося на него риски, царапины и срезая микростружку. При этом интенсифицируется физическая адсорбция и жмосорбция активных компонентов рабочих жидкостей на поверхности детали /"60J7, то есть абразивный износ по-вышает скорость окислительных процессов.
В рабочей жидкости гидравлических систем тракторов содержится 25 .А0% органических примесей 121 J, что свидетельствует о значительных процессах окислительной полимеризации в ней. Кислотное число, показывающее суммарное количество органических кислот, более интенсивно возрастает в первый период работы систем, затем они переходят в продукты более глубокого окисления с менее выраженными кислотными свойствами, поэтому кислотное число стабилизируется.
В условиях Средней Азии в течение длительного времени держится высокая температура окружающего воздуха. В этот период при возделывании многих культур, в том числе хлопчатника, ведется междурядная обработка почвы пропашными гадрофивдрованными тракторами. С повышением температуры рабочей жидкости снижается её вязкость, а объемный к.п.д. гидросистемы в начале увеличивается и начиная с определенной температуры из-за увеличения утечек -уменьшается 10Q_J. Температурный режим работы гидросистем значительно влияет на скорооть окисления рабочих жидкостей и износа трущихся деталей гидроагрегатов. Так, при испытании насоса типа НШ за 260 ч работы при температуре 353...358 К было снято 0,00012$ продуктов износа, а при температуре 293...298 К -0,00017$ /"94_7.
Причины, вызывающие окисление рабочих жидкостей в работающих гидросистемах, следующие: - повышение объемной температуры рабочей жидкости (температура окружающего воздуха, нагруженность гидросистемы, увеличение растворимости воздуха); - дросселирование рабочей жидкости через зазоры и щели с кавитацией (золотники управления, предохранительные и редукцион-ные клапаны); - резкое увеличение давления в элементах гидросистем (окисление нераствореннцх пузырьков воздуха "дизель-эффектом"); - появление в гидробаках стабильного пенного слоя (окисление тонких слоев масел); - каталитическое действие металлических поверхностей и окисление в зонах трения деталей.
При всех прочих условиях интенсивность окислительных процессов как в объеме рабочих жидкостей, так и в зонах контактирования трущихся деталей определяется количеством нерастворенного и растворенного воздуха / 8,110,104,184,18Э_7.
В современных и перспективных рабочих жидкостях при нормальных условиях может быть растворено от 7,7 до I4JS, объем воздуха, состоящего в основном из азота и кислорода /"39J7".
С увеличением содержания нерастворенного воздуха в рабочих жидкостях интенсивность их окисления увеличивается / 77_7» причем добавление различных присадок полностью не устраняют действие кислорода воздуха.
Влияние макро- и микрогеомвтрии трущихся поверх ностей на интенсивность окислительных процессов в зонах фрикционного нагружения
Выполненный анализ показал, что гидросистемы машин, применяемые в хлопководотвв имеют низкую долговечность вследствие наличия в рабочих жидкостях различных веществ - твердых, жидких и газообразных, отрицательно влияющих на функциональные свойства и приводящих к значительным шюсам деталей гидросистем. При этом обобо важная роль принадлежит окислительным процессам в гидросистемах. Однако, в работах посвященных рабочим жидкостям гидропривода при оценке качества рабочих жидкостей исследования проводятся без учета содержания растворенного кислорода и киолородосодер-жащих веществ, шероховатости поверхностей и их адсорбционных свойств.
При объяснении причины повышения смазочных свойств углеводородных жидкостей при низком содержании растворенного кислорода и наличии кислородосодержащих веществ авторы ранее проведенных работ не учитывают взаимосвязей адсорбционных и смазочных свойств, растворенного кислорода и кислородосодержащих соединений, напряженности поверхностей трения и их влияние на взаимное изменение смазочной среды и поверхностных слоев трущихся тел, т.е. "под стройки" поверхности металла к поверхностно-активным или другим веществам или образования вблизи поверхностей веществ пластифицирующих или упрочняющих их.
Известные кинетические уравнения трибохимических реакций не могут описать реакционную систему металл-углеводородная жидкооть -растворенный кислород. Модель контактирования и уравнение сопротивления контакта для рассматриваемой системы требует уточнений.
Изучение закономерностей окислительных процессов, протекающих в зонах фрикционного нагружения, и сведение их к минимуму без нарушения нормального трения и износа открывает широкие возможности повышения долговечности гидросистем, однако, этому направлению посвящено незначительное число работ.
Исходя из вышесказанного нами выдвинута следующая рабочая гипотеза: имеется возможность стабилизации и сохранения на высоком уровне эксплуатационных свойств рабочих жидкостей гидроприводов хлопковых машин за счет применения устройств, ограничивающих поступление в гидросистему механических примесей и снижающих концентрацию растворенного кислорода ниже равновесной, при которой интенсивность окисления поверхностей трения и рабочих жидкостей снижается.
Исходя из рабочей гипотезы перед нами поставлена цель yj шить эксплуатационные свойства рабочих жидкостей за счет снижения интенсивности окислительных процессов в гидросистемах; при этом разработать методы оценки смазочных свойств рабочих жидкое- тей, учитывающие влияние этих процессов и усовершенствование конструкций гидробаков, позволяющих повысить сроки службы и надежность гидросистем хлопковых машин. Задачи исследования предусматривают проработку следующих вопросов:
1. Выявление причин улучшения смазочных свойств инактивных углеводородных жидкостей при снижении концентрации растворенного кислорода и влияния степени окисления рабочих жидкостей на их смазочные свойства;
2. Определение зависимостей температуры поверхностей трения при их пластическом контактировании от параметров шероховатости,
3. Составление модели контактирования поверхностей трения при граничном трении Для проведения намеченных исследований необходимо: усовершенствовать методику определения растворимости газов в рабочих жидкостях; разработать устройство для принятой методики; изготовить прибор для определения РВЭ; усовершенствовать методы определения смазочных свойств рабочих жидкостей на трибометрах с парой трения шар-плоское кольцо; собрать систему для продувки узла трения с газами контролируемого состава; оснастить стенд для испытания рабочих жидкостей устройством для регулирования концентрации растворенного кислорода; изготовить опытное устройство для снижения концентрации растворенного кислорода в гидроприводе машинно-тракторного агрегата; проверить точность перечисленных методик и устройств; провести следующие лабораторные стендовые и полевые эксперименты:
1) определить растворимости воздуха и его компонентов в исследуемых рабочих жидкостях, адсорбционные характеристики этих жидкостей и растворов присадок;
2) исследование влияния переходов газовых сред на кинетику окислительных процессов в зонах фрикционного нагружения;
3) исследовать влияние времени обновления и микрошероховатости поверхностей трущихся деталей на смазочные свойства рабочих жидкостей, влияние концентрации растворенного кислорода на смазочные свойства рабочих жидкостей и растворов присадок, при различных шероховатостях поверхностей;
4) исследование термоокислительной стабильности и изменений адсорбционных свойств рабочих жидкостей в условиях фрикционного нагружеяия;
5) проведение стендовых и полевых испытаний рабочих жидкостей при низком содержании растворенного в них кислорода, определить стабильность эксплуатационных свойств рабочих жидкостей, выявить показатели рабочих жидкостей для диагностирования их состояния.
Растворимость воздуха и его компонентов в исследуемых рабочих жидкостях
Анализ условий работы гидроприводов МТА, применяемых в хлопководстве, показал тяжелый режим их работы при посеве, культивации, нарезке борозд и уборке хлопка / І63_7. В качестве аналога при исследовании состояния рабочих жидкостей приняли гидропривод МТА МТЗ-80Х КРТ-4 (рис.3.1). При этом гидросистемы навесного оборудования и рулевого управления использовались по разным назначениям.
В качестве рабочих жидкостей в гидроприводе сельскохозяйственных машин применяются минеральные масла. Для улучшения вязкостных, смазочных, антифрикционных, противозадарных, лротивопеных свойств рабочих жидкостей к минеральным маслам добавляются различные функциональные присадки. Ввиду установки насосов гидросистем на двигатели внутреннего сгорания и разделения полостей картера двигателя і насосов сальниками в качестве рабочих жидкостей часто применягат-зя моторные масла. Кроме_ основных - рабочих жидкостей (М-6, М-І4,
М-20, И-І2А, И-20А, И-40А, С-220, С-220 4- цетан 40 : 60, M-IQB2) исследовались и другие рабочие жидкости и масла (см. Приложение I). Смесь масла С-220 (масло глубокой перколяодонной очистки) с чистым цетаном в отношении40 : 60$ массы использовали в качестве базового масла для сравнения с ним других рабочих жидкостей и приготовления растворов присадок дибензилдисульфнда (ДВДС) и трикрезилфос-фата (ТШ). Большинство использованных нефтепродуктов вырабатывает Ферганский нефтеперерабатывающий завод. Индустриальные масла и масло М-20А получены на Ташкентской нефтебазе. Для приготовления растворов использованы товарные присадки ДВДС и ТШ,.
Концентрацию растворенных в испытуемых маслах газов определяли на хроматографе ЛШ-8МД и по разработанной нами методике и на предложенном устройстве (см,Приложение 2).
Исходя из условий равенства отношения объемных концентраций газов, растворенных в жидкости и содержащихся в газовой фазе, для состояния контактирования жидкости с_ воздухом и инертным газом находим искомую концентрацию газа ( Срс- ), растворенного в масле, приведенную к нормальным условиям, по формуле где щг- и Уэц - объемы соответственно инертного газа и анализируемой жидкости в пробоотборнике, м3 ; 0\ и 0Г. концентрация анализируемого газа в газовой фазе пробоотборника и в воздушной среде, % обьемн.; /\ - атмосферное давление в момент анализа, мм.Рт.Ст.
Анализ зависимости растворимости кислорода и азота в ряде нефтепродуктов от плотности нефтепродуктов (табл.3,1) показывает, что она линейна и с повышением плотности этих проектов (снижается (рис.3.2). Эти данные хорошо согласуются с полученными ранее результатми / 49,83,97_7.
С помощью описанного прибора и методики по содержанию растворенного кислорода установили эффективность увеличения скорости по л тока инертного газа и возмущенности жидкости в устройствах для удаления растворенного и нерастворенного воздуха. Узел машины трения ТР-6М качественно моделировал истечение жидкости в этих устройствах. К ним относятся дегазаторы и дренаж гидробаков.
В чашку заливалось 10 10 м3 жидкости, из которой І» I0"6 м3 отбирадроь для анализа, после чего проба возвращалась в чашку. Пробы жидкостей, находящихся в неравновесных условиях, отбирались из-под некотрого слоя жидкости, что позволило получить пробы без пузырьков. Пробы возвращались после анализа в смеситель через тот же узел отбора проб. Изменение содержания газов при возврате пробы не превышает 0,1$ от исходного значения.
Скорость массооомена наблюдали десорбцией растворенного кислорода аргоном. Аргон подавался через центральное отверстие чашки и выходил из радиального зазора между чашкой и сменной обоймой и расходами 0,33- Ю"3 (2 л/мин) и 0,66 -I0"3 м3/с (4 л/мин) при вращающейся обойме. Температура термостатирования 298К, атмосферное давление 753 мм рт.ст.
Устройства для регулирования концентрации растворенного кислорода в гидробаках
Влияние концентрации кислорода на смазочные свойства рабочих жидкостей исследовали на стенде, основой которого служил насос ЗИЛ-І30 (рис.4.3). Концентрации кислорода ниже равновесной полу-чали путем барботирования рабочей жидкости в бачке гидронасоса 9. Для барботирования рабочей жидкости в бачок был вмонтирован трубопровод 7 с отверстиями. Для измерения температуры использовали шкальный термометр с датчиком. К крышке бачка был смонтирован краник с мячиком 6 для герметизации и обеспечения дыхания гидросистемы. Давление нагнетания создавалось дросселированием потока рабочей жидкости с дросселем-расходометром II.
При испытаниях применяли индустриальное масло И-40А. Режим испытания: частота вращения вала насоса ТІ - 1400 мин""х , давление нагнетания 6,0 МПа, температура рабочей жидкости 323 К, продолжительность испытания 3 ч . Концентрация растворенного кислоро-да равновесна и низка. Низкую концентрацию кислорода получали при продувке бачка азотом в течении 30 мин ,расходом 0,033 10"3м3/с (2 л/мин). Во время продувки рабочая жидкость циркулировала при малых оборотах вала насоса. При равновесном состоянии после прогрева масла содержание кислорода составляло 1,2$ объема, при низком содержании - 0,01$ объема.
После испытаний измеряли шероховатость поверхностей статоров (рис.4.4). Как видно из рис.4.4 , при высокой концентрации растворенного кислорода поверкность трения выглубляется, при пониженной - становится гладким. Однако при повышении скорости скольжения при давлении. 3»0 Ша отмечается заедание трущихся поверхностей (рис,4,4 а, линия 4 и б).
Результаты испытаний показали, что снижение концентрации кислорода растворенного в рабочих жидкостях гидросистем способствует улучшению их смазочных свойств и повышению работоспособности поверхностей трения. Для конкретных режимов трения имеются оптимальные концентрации растворенного кислорода, за их пределами процесс трения переходит к заеданию трущихся поверхностей.
Испытания проводились в Учебно-экспериментальном хозяйстве ТИЙИМСХ и в опытном хозяйстве им.5-летия УзССР Госкомсельхозтех-ники.
В связи с тем, что количество кислорода, растворенного в рабочих жидкостях, в основном определяет интенсивность окислитель ных процессов, нами были изучены растворимость воздуха в отработанных рабочих жидкостях и изменение их свойств при использовании устройства ( см.рис.4,2 ) для снижения концентрации растворенного кислорода.
На рис#4.5 приведены растворимости газов в пробах отработанной рабочей жидкости. Пробы масла М10В2 , отработанного 50-2150 мото-ч , сливались из гидробаков гидравлической системы навесного оборудования тракторов МТЗ-80Х, использованных в весенне-летний период при обработке междурядий хлопчатника Отрицательная линейная связь ( Т я -0,87) между содержанием механических примесей ( по ГОСТ 6370-59) и растворимостью кислорода, видимо, обусловлена повышением плотности и изменением химического состава рабочей жидкости, т.е. накоплением в ней поверхностно-активных веществ. Следовательно, растворимость газов косвенно может характеризовать физико-химические свойства рабочих жидкостей в эксплуатации.
Применимость устройства для снижения концентрации растворенного кислорода к гидробакам изучали путем сравнения результатов испытаний модернизированного гидробака гидроусилителя рулевого управления (ІУР) МТЗ-80Х-(по a.c.Jfc 971729) (рис.4.6) и серийной конструкции.
Исследованиями В.Ф.Іфзнецова 78j был определен состав выхлопного газа в зависимости от режима работы двигателя Д37Е: при коэффициенте избытка воздуха 0,8...1,2 содержание кислорода составило 4,5...9$ объема, окиси углерода - 0,3...0,1$ , углекислого газа - 10,5...9$ объема.
По данным /"140_7, состав выхлопного газа для дизельных и карбюраторных двигателей в зависимости от режимов работы изменяется в широких пределах (табл.4.1).
