Классификация, контроль и нормирование промышленной чистоты рабочих жидкостей и масел (стр. 5 из 5)

Рис. 1. Влияние номинальной тонкости фильтрации рабочей жидкости на ресурс насосов Г12 в зависимости от их номинальной мощности. Кривые равного значения ресурса (х103 час)

Прогнозирование ресурса гидромашины одного типоразмера в различных условиях эксплуатации (давление и частота вращения переменные) проводится аналогично по зависимости T • k = ... = T • k = const, где k - коэффициент загрузки гидромашины, представляющий отношение фактической работы, выполненной машиной за технический цикл, к потенциальной работе, которую бы выполнила машина за то же время технологического цикла при номинальных значениях давления и частоты вращения.

Справочный материал позволяет сделать и прогноз влияния на ресурс этих насосов номинальной тонкости фильтрации рабочей жидкости. Графическая интерпретация этого материала, в удобной для практического использования форме, представлена на рис. 1.

Из графика следует, например, что при замене фильтра номинальной тонкости фильтрации 25 мкм на фильтр тонкостью 10 мкм, ресурс насоса Г12-33М может увеличиться с 10 000 до 20 000 час, при прочих равных условиях. Графический материал позволяет более объективно подойти к назначению норм или требований к уровню чистоты рабочей жидкости для конкретных режимов нагружения насосов.

Отсюда вывод: оптимальные уровни чистоты в виде норм или требований, установленные разработчиками или эксплуатационниками гидроприводов, могут существенно отличаться от рекомендуемых разработчиками и поставщиками фильтров или отдельных гидроагрегатов. Другим фактором, который следует учитывать при оптимизации норм и требований к промышленной чистоте гидропривода, является объем рабочей жидкости.

Количество загрязнителя в рабочей жидкости, относительно его влияния на абразивный износ насосов, может проявляться двояко. Снижение или рост содержания загрязнителя в постоянном объеме рабочей жидкости гидропривода вызывает изменение его концентрации. При этом изменяется не только общее количество загрязнителя, участвующего в изнашивании насоса, но и количество той его части, которая поступает в зону контакта поверхностей пары трения в каждый момент времени. В другом случае, изменение объема рабочей жидкости в гидроприводе с постоянной концентрацией в ней загрязнителя, ведет лишь к изменению общего количества загрязнителя, участвующего в изнашивании насосов: количество загрязнителя, поступающего в зону контакта поверхностей пары трения в любой момент времени, остается постоянным.

Примеры влияния количества загрязнений и объема рабочей жидкости с постоянным уровнем загрязнения на снижение относительного объемного КПД шестеренных насосов показаны на рис. 2а, б. Данные зависимости были получены при стендовых ускоренных испытаниях насосов НШ-46У на абразивную износостойкость. В качестве искусственного загрязнителя использовались кварцевые микропорошки М10, М20 и М28 (кривые, соответственно 1,2 и 3 на рис. 2а). Рабочая жидкость - масло М10Г. Цикл нагружения - 6 с. Коэффициент загрузки k3 =0,75.

Очевидно, что повышение концентрации загрязнителя в рабочей жидкости, при постоянстве внешней нагрузки, приводит к снижению уровня контактных напряжений, создаваемых абразивными частицами в поверхностных слоях деталей, образующих пары трения, что и определяет параболический характер этой зависимости.

Установлено, что с повышением количества загрязнителя, участвующего в изнашивании насосов, но при условии постоянства его концентрации в рабочей жидкости, износ торцевых уплотнений идет интенсивней, чем при изменении его концентрации (см. рис. 2б, загрязнитель М20, концентрация 0,08% по массе).

Рис. 2. Влияние параметров загрязнения и режима нагружения на износ насосов НШ

Характер зависимости изменения коэффициента подачи насосов от режима их нагружения показан на примере насосов НШ-46У на рис. 2в. Насосы были испытаны при номинальном давлении 10 МПа на рабочей жидкости, содержащей 0,08 % загрязнителя М20. Установлено, что зависимость изменения коэффициента подачи от коэффициента загрузки носит сложный экспоненциальный характер, с экстремальной точкой для рассматриваемого случая в зоне к3 = 0,75.

Режим нагружения насосов номинальным давлением был цикличным, с продолжительностью цикла 6 с. В этом случае экстремальной точке изменения коэффициента подачи соответствует время работы насосов под давлением разгрузки, равное 1,5 с. Дальнейшее сокращение этого времени в цикле нагружения приводит к тому, что в парах трения и, в частности, в торцевых щелевых уплотнениях насосов, очевидно, не происходит обновление загрязнения, в связи с чем интенсивность их износа снижается. Так, при работе насосов без периодической их разгрузки, абразивный износ минимален и не превышает износ при работе насосов под давлением разгрузки, т. е. на холостом ходу.

Абразивная способность кварцевых частиц загрязнителя определяется уровнем контактных напряжений, которые могут быть созданы частицами в поверхностном слое деталей насосов.

Увеличение рабочего давления, т. е. нагрузки на детали насосов, приводит к пропорциональному увеличению износа; однако с превышением некоторой критической ее величины интенсивность износа насосов замедляется (рис. 2г).

В нашем случае для указанных насосов, вида искусственного загрязнителя и его содержания в рабочей жидкости, критическая величина рабочего давления, выше которого происходит интенсивное разрушение абразивных кварцевых частиц, составляет около 3 МПа.

Представленные результаты исследований лишний раз подтверждают, что рекомендации по использованию абсолютных фильтров и обеспечению абсолютной чистоты гидроприводов технически интересны, но экономически зачастую спорны. Целесообразность их применения, как какого-либо усовершенствования, определяется ценой, которую готов платить потребитель за достигнутый в этом случае эффект. А это требует, в свою очередь, проведения квалифицированных испытаний и подконтрольной эксплуатации техники.

Список литературы

Барышев В.И., Мосин А.И., Арташин А.С. Классификация и кодирование промышленной чистоты// Стандарты и качество. - 1989. - № 5. - С. 17-19.

Шабанов В.К. Васильченко В.А. Оптимальная фильтрация рабочих жидкостей и выбор фильтрующих устройств для гидросистем//Приводная техника. - 1989. - № 3-4. - С. 55-58.

Полянская Г. С., Гольдшмидт А.И. Чистота рабочих жидкостей гидроприводов, обеспечивающих надежную работу металлообрабатывающего оборудования// Приводная техника. - - № 1-2. - С. 45-49.

Свешников В.К. Фильтрование рабочих жидкостей в современных гидроприводах// Гидравлика и пневматика. - 2004. - № 11-12. - С. 15-17.