Содержание к диссертации
Введение
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЙ
1.1. Накопление продуктов загрязнения в рабочих жидкостях строительных и дорожных машин. Состав и структура механических загрязнений 10
1.2. Влияние загрязненности рабочей жидкости на работу гидроагрегатов* Сроки службы рабочих жидкостей, методы и средства их увеличения 22
1.3. Влияние високодисперсних частиц загрязнений на эксплуатационные свойства рабочих жидкосте
1.4. Методы диспергирования частиц загрязнений 43
1.5. Выгоды, Дели к задачи исследований ». 46
2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНСШ ЩРОДЮШНЕСКОГО ДИСПЕРГИРОВАНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ В РАННЕЙ ЖИДКОСТИ 49
2.1, Теоретические основы определения минимально необходимых скоростей для гидродинамического диспергирования 49
2.2, Определение размеров экспериментальных образцов гидродинамических диепергаторов 61
2.3, Выводы 62
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ДИСПЕРГИРОВАНИЯ 65
3.1, Лабораторные исследования процесса диспергирования механических загрязнений в рабочей жидкости 65
3,1,1, Цель и задачи исследований 65
3,1,2. Влияние гидродинамического диспергирования на гранулометрический состав частиц загрязненнй 67
3.1.3, Влияние гидродинамического диспергирования на антифрикционные и противонэнооныв свойства рабочих жидкостей 77
3.1.4« Химическая активность свободных радикалов при гидродинамическое диспергировании .
3.2. Эксплуатационние испытания гидроприводов строительных вадорожннх машин с гидродинамическим диспергатором 107
3.2.1. Цель и задачи эксперимента 107
3.2.2. Методика и программа эксплуатационных испытаний 108
3.2.3. Результаты эксплуатационных испытаний
3.3. Выводы 136
4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЩОНАЛШХ ПАРАМЕТРОВ ТЕШШСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ даПЕРГИРОВАННОЙ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ 138
4.1. Анализ закономерности изменения индекса загрязненности диспергированной рабочей жидкости 138
4*2. Определения рациональных параметров технического обслуживания диспергированной
рабочей жидкости І4І
4.3« Пример расчета допускаемого и предельного индекса загрязненности и меж контрольной наработки диспергированной рабочей жидкости 163
4*4. Выводы 167
5. ПРАКТИЧЕСКИЕ РШШЩАДОИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ПЩРСЩЙНАЙЙЧЕСКЙХ ДИШШРГАТОРОВ ЩЕРШРИВОДЕ 0ІРШШШХ И ДОРОЖНЫХ МАШИН 168
5.1. Выбор и обоснование места встройки гидродинамического диспергатора в гидравлической системе 168
5.2. Рекомендации по выбору размера гидр динамического диспергатора .
5.3. Рекомендации по техническому обслуживанию рабочих жидкостей и гидродинамических диспергаторов
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
- Накопление продуктов загрязнения в рабочих жидкостях строительных и дорожных машин. Состав и структура механических загрязнений
- Теоретические основы определения минимально необходимых скоростей для гидродинамического диспергирования
- Лабораторные исследования процесса диспергирования механических загрязнений в рабочей жидкости
- Анализ закономерности изменения индекса загрязненности диспергированной рабочей жидкости
- Выбор и обоснование места встройки гидродинамического диспергатора в гидравлической системе
Накопление продуктов загрязнения в рабочих жидкостях строительных и дорожных машин. Состав и структура механических загрязнений
Загряз нениями называют инородные включения, находящиеся в рабочей жидкости (РЖ) в виде взвеси и влияющие на ее эксплуатационные свойства. Загрязнения могут быть твердыми (все посторонние механические частицы, включая органические продукты глубокой полимеризации углеводородов, колоний бактерий и продукты их жизнедеятельности), жидкими (вода, находящаяся в механически смешанном или свободном состояниях) и газообразными (растворенный и нерастворенный воздух). По химическому составу загрязнения подразделяются на органические, имеющие углеводородное или микробиологическое происхождение,и неорганические, куда входят минеральные вещества, вода и воздух.
Рассмотрим пути накопления продуктов загрязнения в РЖ строительных и дорожных машин (СД№)«
Механические загрязнения классифицируются на операционные, производственные и эксплуатационные /4,69/.
Операционными называются те загрязнения, которые попадают в РЖ в результате заправки, дозаправки, а также в процессе хранения или транспортировки. Согласно /14,15,58,68/ источники и причины поступления механических загрязнений в гидросистему можно систематизировать следующим образом:
- попадание пыли и примесей из атмосферы через не плотности, фильтры -сапуны и т.д.;
- налив РЖ в плохо очищенные или случайные емкости, пере качка по грязным трубопроводам;
- использование уже загрязненных РЖ в результате неправильного хранения или транспортировки.
Так, например, было установлено /63/, что в FK, находящей ся в железнодорожных цистернах в южной зоне Среднеазиатского региона, содержатся около 50 г/т загрязнений. По мере транспорт титрования железнодорожной цистерны в нефтебазе ее загрязненность увеличивалась. Так при транспортировке РЖ в автоцистернах загрязненность аовнсглась до 200 r/т из -за остаточного загрязнения автоцистерн. После слива PS в резервуары на нефтескладах в управлениях механизации, в дорожно-строительных организациях и т.н., ее загрязненность достигла 250 г/т. В результате отстань вания в резервуарах загрязненность снизилась до 120-130 г/т . При заправке Ш в баки СДМ заправочные фильтры задерживали до 100 г/т механических примесей. Таким образом, в баки машин с PHt попадает до 20-30 г/т загрязнителя /63/.
В ряде работ по обследованию РЖ, предназначенных для заправки гидравлических систем СДМ /14,68,107/ .установлено, что концентрация загрязнений в складском резервуаре предприятия составляет в среднем 110,7 г/т при максимальном размере частиц до 50 мкм, а в заправочной таре весовое содержание загрязнений достигает 165 г/т, причем встречаются частицы размером свыше 60 мкм. В качестве примера, на рис.І.I приведена гистограмма изменения уровня загрязненности РЖ челюстных лесопогрузчиков в процессе ее технологического движения /43/.
Теоретические основы определения минимально необходимых скоростей для гидродинамического диспергирования
Гидродинамическому диспергированию подвергаются все частицы загрязнений, беспрепятственно прошедшие через фильтр. Доя этого им необходимо обеспечить требуемую скорость, а следовательно, перепад давления на ГД Рассмотрим некоторые физические аспекты процесса измельчения тел в. жидких средах. При ударе частиц о твердое тело (неподвижную преграду) возникают следующие- процессы сильная упругая деформация, приводящая к изменению длины связей, при этом время удара весьма мало, этому возникающие в частицах напряжения велики;
- после превышения предела упругости появляется пластическая деформация;
- первоначальная пластическая деформация сменяется появлением трещин;
- в процессе появления трещин преодолеваются силы межатомных связей и образуется "свежая поверхность". Если трещина целиком пересекает частицу, происходит ее разрушение.
В основном, частицы износа представляют неидеальные кристалдическиб твердые тела. Такие твердые тела часто имеют поры /154/. При ударе пористость частиц увеличивается» в связи с чем большое влияние на измельчение оказывает жидкая среда, в которой находятся частицы, В результате адсорбции поверхностно активных веществ (ПАВ) увеличивается подвижность дислокации, уменьшается поверхностная энергия, повышается твердость и хруп кость частиц /7,144,154/. Согласно уравнению Гриффитса критическая сила пропорциональна квадратному корню из поверхностной энергии, в связи с чем в среде ПАВ обеспечивается хрупкое раскалывание /154/. При очень сильном уменьшении поверхностной энергии, например, до ІСГ9 дж/см2, может произойти самопроизвольное диспергирование, при котором появляются частицы размером 0,1 - 0,01 мкм /164/«
В связи с вышеизложенным теоретическое решение задачи об ударе диспергируемой частицы о жесткую преграду представляет значительные трудности В /25/ приведена упрощенная методика и результаты расчета, минимально необходимой скорости струи моторного масла в ГД, при которой наступает разрушение частиц загрязнений. Однако, эта методика не учитывает наличие продольных волновых колебаний, происходящих с частицами при ударе их о преграду.
В связи с этим была предпринята попытка учесть это явление и создать более приближенную модель удара» При этом учитывая приведенные в первой главе сведения о формах частиц, принимаем следующие Допущения:
- частица износа (чешуйки, лепестки) имеет вид линейно деформируемого стержня правильной формы (рис.2.1.а);
- частица пыли является шаром с радиусом Ri (рис.2.1.6);
- преграда абсолютно недеформируемая.
Лабораторные исследования процесса диспергирования механических загрязнений в рабочей жидкости
Для проведения лабораторных исследований был разработан и смонтирован специальный стенд (рис.3.1 и 3.2), предназначенный для обработки РЖ ГД при различных ее расходах и перепадах давления» Принцип работы стенда следующий (рис.3.2). РЖ из гид-робака X емкостью О.Ш м3 подается насосом 2 типа НГ-І2-4, про изводнтвлъноотью 10 дм5/мин в ГД 3. откуда поступает обратно в гидробак. Давление РЖ перед ГД регулируется дросселем 4 типа ДР-І2 и регистрируется манометром 5 типа МГ 4. Для предохранения насоса от перегрузки в системе предусмотрен предохранительный клапан 6 типа МЮМ2.
Настоящий стенд был использован для обработки ГД РЖ как свежих, так и ранее работавших различное время в гидроприводах СЩЛ с целью их последующих лабораторных испытаний,
Целью лабораторных исследований являлось; установление влияния гидродинамического диспергирования на изменение гранулометрического состава РЖ;
- установление влияния гидродинамического диспергирования на антифрикционные и противоизносные свойства РЖ;
- установление влияния гидродинамического диспергирования на химическую активность РЖ.
Таким образом, для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:
- выбор объекта исследований;
- разработка методики исследований;
- постановка и проведение исследовании;
- обработка и анализ полученных результатов.
Анализ закономерности изменения индекса загрязненности диспергированной рабочей жидкости
Необходимым условием оптимального управления надежностью СМ в эксплуатации является установление динамики изменения параметров технического состояния РЖ.
Изменение концентрации механических загрязнений в гидросистемах ОМ имеет свои особенности. В процессе эксплуатации, как уже было указано в первой главе, накопление загрязнений в РЖ происходит за счет внешних и внутренних источников. Доя определения изменения индекса загрязненности РЖ, обрабатывав мой ГД в процессе эксплуатации, были сделаны следующие допущения:
- гидросистема работает при постоянном объеме РЖ, то есть утечки последней немедленно компенсируются доливкой;
- доливаемая РЖ имеет постоянную концентрацию механиче-ских загрязнений;
- скорости поступления механических загрязнений, а также утечек и доливок РЖ, постоянны во времени;
- механические загрязнения удаляются только фильтром;
- диспергирование механических загрязнений ГД происходит непрерывно.
Исследования динамики загрязненности РЖ СДМ нашли отражение в работах В.И.Барышева, А.Г.Торопова /11,149/ и других ученых. Аналитические зависимости, хшиведенйые в данных работах, позволяют определить динамику массовой концентрации меха нических загрязнений.
Выбор и обоснование места встройки гидродинамического диспергатора в гидравлической систем
Выбор места встройки ГД в ту или иную гидросистему ОМ должен осуществляться только лишь после анализа ее схемы с учетом особенностей эксплуатации гидропривода в целом и обеспечения эффективной обработки РЖ.
В простейших случаях ГД можно устанавливать в нагнетатель-» ной магистрали после насоса и фильтра. При этом необходимо, чтобы на ГД был такой перепад давления, который обеспечит эффективность его работы (но не ниже 0,21 МПа) и не вызовет заметного снижения скорости перемещения исполнительных органов машины. Это достигается путем подбова соответствующего диаметра выходного отверстия сопла.
В тех случаях, когда требуемый перепад давления на ІД мо жет привести к замедлению скорости рабочих органов установку ГД целесообразно осуществлять вне основного контура гидросистем мы, например, в линии разгрузки насоса, в системе управления, работающей от дополнительного насоса, или к индивидуальному источнику питания.
Установку ГД в сливной линии можно осуществлять при условии, если это не приведет к образованию повышенного противодавления, приводящего к снижению усилия или крутящего момента на исполнительном органе.
В тех случаях, когда невозможно установить ГД таким образом, чтобы он постоянно обвабатывал РЖ не влияя на выходные пава мет вы гидвопвивода, присоединение его осуществляется за предохва -нительнкм клапаном. Яви этом давление срабатывания клапана должно быть меньше на величину перепада давления на ГД (обеспечивается соответствующей настройкой клапана).
Возможно также применение ГД в индивидуальной установке для певиодического дяспевгивования механических примесей РЖ в группе машин или испытательных стендах ремонтных мастерских. При этом индивидуальная установка присоединяется к емкости с РЖ и диспергирование осуществляется без остановки гидросистем.
Возможно использование ГД в в гндвосхеме стационарных и мобильных постов для технического обслуживания РЖ.В этом случае частицы» не сепарированные центрофугой, либо случайно попавшие в РЖ в процессе очистки будут пводнспевгивованны и не ока-жутся опасными для узлов трения обслуживаемой -машиной
