В этом случае, например, качество загрязнений, соответствующее классификационному числу 18/13 по IS0-4406, может быть представлено следующими значениями коэффициента измельчения:
граничное нижнее Ки = 1300/80 = 16;
граничное верхнее Ки = 2500/40 = 62,5.
Код загрязнений с использованием коэффициента измельчения может быть записан в следующей более информативной форме.
Например: 12-5,2.
Здесь 12 - кодовое число класса чистоты по количеству частиц размерной группы 10-25 мкм по ГОСТ 17216 (в данном случае от 16 до 31,5 тыс.); 5,2 - кодовое число гранулометрического состава фактического загрязнения, соответствующее значению коэффициента измельчения Ки.
К середине 90-х годов прошлого столетия практика убедительно показала, что грубая и единая качественная граничная характеристика загрязнений по ГОСТ 17216-71 существенно снижает эффективность его применения, что стандарт уже не отвечает возросшим требованиям техники к контролю, нормированию и обеспечению промышленной чистоты гидроприводов. В новых условиях более эффективными могли быть более частные или отраслевые классификации чистоты, учитывающие количественные и качественные характеристики загрязнений. Поэтому Государственным комитетом СССР по стандартам и Министерством тракторного и сельскохозяйственного машиностроения был разработан на основе ОСТ 23.1.157-86 и введен ГОСТ 28028-89 «Промышленная чистота. Гидропривод. Общие требования и нормы». Стандарт включает четыре классификации чистоты рабочих жидкостей гидропривода, в том числе и по ГОСТ 17216, с типовыми предельно допустимыми качественными характеристиками загрязнений. Стандарт зарекомендовал себя положительно. В этой связи программой комплексной стандартизации «Повышение надежности и экономичности техники на основе чистых технологий производства и эксплуатации (промышленной чистоты)» был запланирован пересмотр ГОСТ 17216-71 с целью усовершенствования классификации и кодирования загрязнений с учетом ГОСТ 28028-89 и JS0-4406-87. Первая редакция пересмотренного стандарта была подготовлена Техническим комитетом по стандартизации ТК-184 «Обеспечение промышленной чистоты» совместно с Нижегородским филиалом ВНИИСОТ и Челябинским филиалом НАТИ в 1991 г. [1].
Однако после перестройки разработанный ТК-184 и введенный с 2003 г. ГОСТ 17216-2001 в основной своей части идентичен ГОСТ 17216-71, т.е. последний не пересмотрен, как собственно планировалось ранее комплексной программой государственной стандартизации. Следовательно, пересмотр ГОСТ 17216-2001 необходим. Кроме совершенствования классификаций промышленной чистоты, не меньшее значение в технике имеет разработка и совершенствование норм промышленной чистоты, гидропривода в частности. Нормы - это исходные, плановые, техникоэкономические показатели, представляющие оптимальные удельные величины наличия, расхода, потребления и т.п. чего-либо, это установленные количественные и качественные меры, предельно допустимые величины чего-либо, принятые в установленном порядке. Нормы, как экономическая категория, не только отражает уровень развития техники, но и активно влияют на нее, так как являются оптимальными мерами только на определенный период и подлежат периодическому пересмотру с целью, как правило, их ужесточения, для повышения качества техники.
Наряду с нормами на промышленную чистоту в нормативно-технической документации на технику действуют и требования к промышленной чистоте. Часто понятие «нормы промышленной чистоты» и «требования к промышленной чистоте» употребляются как синонимы. Однако, если нормы промышленной чистоты являются нормативными, базовыми, предельными и укрупненными показателями, устанавливаемыми на относительно длительный период на различные изделия, то требования к промышленной чистоте это, как правило, более частные допустимые уровни загрязнения на определенных стадиях производства или этапах жизненного цикла деталей, узлов, агрегатов, систем, рабочей жидкости или гидропривода в целом. По техникоэкономическим соображениям требования к чистоте составляющих элементов изделия могут отличаться от установленной нормы промышленной чистоты на изделие, но изделие в целом по промышленной чистоте должно соответствовать установленной норме. Это достигается выполнением определенных мер на различных этапах жизненного цикла техники. Требование к промышленной чистоте являются более динамичными, чем нормы.
В настоящее время имеется ряд рекомендаций по нормам промышленной чистоты рабочих жидкостей гидропривода. Так, фирма Pall рекомендует никогда не эксплуатировать гидравлические системы с уровнем загрязнения масла хуже, чем 16/13 по JSO-4406 [3].
Одни из рекомендаций фирмы HYDAC, например, по выбору фильтров гидросистем общепромышленного назначения и мобильной техники приведены в табл. 7.
Таблица 7
| Гидравлические агрегаты | Класс чистоты | Рекомендуемый уровень абсолютной фильтрации, мкм | |
| NAS-1638 | JS04406 | ||
| Шестеренные насосы Цилиндры Распределители Предохранительные клапаны Дроссели | 10 | 19/16 | 20 |
| Поршневые насосы Пластинчатые насосы Напорные клапаны | 9 | 18/15 | 10 |
| Сервоклапаны | 7 | 16/13 | 3 |
Общим для этих рекомендаций является, в частности, единая качественная характеристика допускаемых уровней загрязнения (коэффициент измельчения Ки = 5,7 по NAS-1638 и Ки = 8 по JSO-4406).
По данным рекомендациям может сложиться мнение, что уж если не один, то три класса, три фильтра могут снять все проблемы, связанные с промышленной чистотой определенной части гидроприводов. С технической точки зрения возможно и могут, так как очевидно представляют тот абсолютный уровень чистоты или тот минимальный уровень загрязнения, ниже которого загрязнения уже не оказывают практического влияния на надежность агрегатов большой обобщенной группы гидроприводов, независимо от их назначения, конкретной конструкции, условий и режимов работы.
Так, по данным [3], например, при поддержании чистоты на уровне классов 11-12 по ГОСТ 17216-71, что обеспечивается фильтрами с номинальной тонкостью фильтрации 10 мкм, станочное гидрооборудование может работать без заметного снижения своих параметров. Так же известно [2], что повышение номинальной тонкости фильтрации с 25 до 5 мкм в 7-8 раз снижает интенсивность падения КПД авиационных насосов и гидромоторов и, соответственно, увеличивает их ресурс. В то же время не во всех случаях нужны вечные машины. Все это свидетельствует о том, что в конкретном гидроприводе должен поддерживаться его оптимальный уровень чистоты, обусловленный экономической целесообразностью. Абстрактному тезису: чем выше степень очистки, тем выше надежность агрегатов гидропривода, должно противостоять практическое правило: класс чистоты и фильтр настолько хороши, насколько необходимы. Разработанный Британской ассоциацией гидравлической мощности (BFPA) метод оптимального выбора фильтрующих средств учитывает семь технико-экономических параметров, определяющих в баллах значения так называемого «весового фактора» [2,4], в том числе: предполагаемый срок службы, режим работы и чувствительность гидрооборудования к загрязнению.
В настоящее время накопленный опыт эксплуатации гидрооборудования и материалы исследований позволяют более конкретно учитывать ряд факторов при оптимизации норм и требований к промышленной чистоте рабочих жидкостей и масел. В первую очередь, это относится к ресурсу насосов. Так как оптимизация чистоты является не самоцелью, а служит повышению, например, ресурса насосов до требуемого уровня, то для этого необходим прогноз потенциального ресурса насоса в конкретном случае. Такой прогноз возможен на основе следующих положений.
Общим законом считается: износ пар трения прямо пропорционален выполненной работе. Это положение является основой для прогнозирования ресурса многих машин. В полной мере это относится к агрегатам станочного гидропривода и гидропривода тракторов, сельскохозяйственных и дорожно-строительных машин. Дело в том, что агрегаты гидроприводов этих машин являются серийной или массовой продукцией, а следовательно, отвечают высшим требованиям типизации, унификации и стандартизации деталей и узлов. Так, типажи объемных гидромашин представляют совокупность конструктивно и технологически подобных физических моделей (типоразмеров). Главные параметры (рабочий объем) базовых гидромашин в типоразмерном ряду представляет, как правило, геометрическую прогрессию с модулем 2. Все машины типоразмерного ряда унифицированы по давлению, частоте вращения, рабочей температуре, марке масла, промышленной чистоте и тонкости фильтрации масла и т.п.
Так как гидромашины являются трибосистемами, то при указанных условиях такие группы их параметров, как свойства взаимодействующих элементов, многие рабочие параметры и механизм изнашивания пар трения практически идентичны. Отличаются эти трибосистемы в основном лишь относительной скоростью движения (трения), пропорциональной рабочим объемам машин. Поэтому в основу прогноза ресурса гидромашин одного типоразмерного ряда может быть положено их подобие по рабочему объему (характерному размеру D = 3q ), коэффициенту скорости Cn = n • D , коэффициенту мощности CN = Cn • Ap или коэффициенту работоспособности CT = T • CN , в зависимости от того, какой параметр в типоразмерном ряду принят постоянным (T - ресурс машины).
В станочном гидроприводе широко используются, например, пластинчатые насосы Г12-2М, Г12-3М. Исходные данные по этим насосам, необходимые для прогноза ресурса производных моделей насосов, достаточно полно представлены в справочниках В.К. Свешникова «Станочные гидроприводы». Порядок расчета (прогноз) ресурса насосов, на примере насосов Г12-2М, Г12- 3М, приведен в табл. 8.
Таблица 8
| Параметры | Габаритно-весовая группа | ||||||||||
| 1 | 2 | 3 | |||||||||
| Типоразмер (модель) насоса | |||||||||||
| Г12-3 | Г12-2 | ||||||||||
| 1АМ | 1М | 2АМ | 2М | 3АМ | 3М | 4АМ | 4М | 5АМ | 5М | 6АМ | |
| m, кг | 8,2 | 20 | 30 | ||||||||
| 3 q, см | 8 | 12,5 | 16 | 25 | 32 | 40 | 63 | 80 | 125 | 160 | 224 |
| D = | 2 | 2,3 | 2,5 | 2,9 | 3,2 | 3,4 | 4,0 | 4,3 | 5,0 | 5,4 | 6,0 |
| nHOM , мин-1 | 960 | ||||||||||
| THOM , час> не менее фильтр 40 мкм | 7000 | 3000 | 2000 | ||||||||
| Cn = n • D | Cn = D-103 | ||||||||||
| CT = Thom ' Cn | 23,8106 | 15106 | 12106 | ||||||||
| Tnp = Ct/Cm(x103) | 12 | 10 | 9,5 | 8,3 | 7,5 | 7 | 3,8 | 3,5 | 3 | 2,2 | 2 |
| Thom , час. не менее фильтр 25 мкм | 10 000 | 4000 | 2500 | ||||||||
| Ct = Thom ' Cn | 34106 | 20-106 | 15106 | ||||||||
| Tnp = Ct/C„(x 103) | 17 | 15 | 13,8 | 12 | 10,5 | 10 | 5,0 | 4,7 | 4,0 | 2,8 | 2,5 |
Расчет показывает, что каждый насос типоразмерного ряда имеет свой ресурс, при прочих равных условиях. Например, производный насос Г12-31АМ I габаритно-весовой группы имеет ресурс 17000 час, против ресурса 10 000 час базового насоса Г13-33М этой группы, принятого как нормативный (номинальная тонкость фильтрации 25 мкм). Поэтому требование к чистоте рабочей жидкости первого насоса могут быть значительно ниже, чем последнего, тем более, что ресурс насосов должен быть сопоставим с ресурсом станка или машин.