ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЧИСТКИ РАБОЧИХ ЖИДКОСТЕЙ ОТ МЕХАНИЧЕСКИХ ЗАГРЯЗНЕНИЙ ПУТЕМ СОХРАНЕНИЯ ЕЕ АДСОРБЦИОННЫХ СВОЙСТВ
В процессе эксплуатации строительных и дорожных машин до 70 % отказов происходит за счет поломок гидроприводов. Это является следствием быстрого износа их пар трения из-за высокой концентрации загрязнений в (РЖ). Так вследствие износных процессов в объеме РЖ количество продуктов износа может достигать 1012 штук в 1см3 [1]. До 80 % размерного ряда частиц загрязнений составляют частицы соизмеримые с зазором в парах трения. Загрязнители РЖ имеют различную природу (окислы металлов, кварц, краска, резина и прочие), поэтому реальная РЖ представляет собой многокомпонентную среду, основными компонентами которой являются базовое масло, присадки и загрязнители металлического и неметаллического происхождения. Все эти компоненты вносят свой вклад в процесс износа трибосопряжений элементов гидроприводов. Эффективность
очистки РЖ от загрязнителей в значительной мере определяет надежность и долговечность гидроприводов строительных и дорожных машин. Суть процесса очистки РЖ от загрязнителей состоит в разделении ее на несколько составляющих: твердая фаза; смолы; РЖ в состоянии пригодном для эксплуатации. Наиболее распространенными в строительных и дорожных машинах является очистка фильтрами и центробежными очистителями.
Данный метод основан на использовании центробежной силы для удаления загрязнений из рабочей жидкости. Центробежная сила (Gц) перемещает частицу на периферию поля, и осаждает ёё на стенке ротора. На частицу, в этом случае, действует сила сопротивления ее перемещению в вязкой жидкости (R), направленная противоположно центробежной силе [2]
, (1)
где соб – коэффициент объема, учитывающий форму загрязнителя и отклонение ее формы от сферической;
сп – коэффициент поверхности, учитывающий форму загрязнителя и характеризующий соотношение между ее поверхностью и поверхностью равнообъемного шара;
l – характерный линейный размер загрязнителя;
rж – плотность жидкости;
rт – плотность загрязнителя;
nж – кинематическая вязкость жидкости;
v – скорость движения загрязнителя в жидкости;
r – радиус вращения частицы.
На частицу действует также гравитационная сила, но она значительно меньше, чем центробежная и поэтому при расчете процессов очистки в центробежном поле ею обычно пренебрегают [1, 2]. Силовой анализ работы
центробежного очистителя (1) показывает, что эффективность работы очистителя при прочих равных условиях определяется величиной характерного линейного размера загрязнителя (l), его плотностью (rт) и коэффициентом поверхности (сп).
Известно, что загрязнители обладают относительно высокой удельной свободной поверхностной энергией, в результате чего на его поверхности адсорбируется значительное количество поверхностно-активных веществ (ПАВ) из состава рабочей жидкости рис.1 [3].
Плотность такого агрегата можно определить из выражения
, (2)
где тПАВ и VПАВ – масса и объем адсорбированных на поверхности загрязнителя ПАВ;
тт и Vт – масса и объем загрязнителя.
1 – ПАВ; 2 – частица загрязнения
Рисунок 1 – Структура загрязнителя
Это вызывает увеличение линейного размера загрязнителя (l) и коэффициента поверхности (сп) при одновременном уменьшении плотности загрязнителя ( 
). Такого рода изменения приводят к резкому росту силы
сопротивления перемещению частицы в вязкой жидкости (R), а значит к снижению эффективности разделения загрязнителя и РЖ.
Удаления загрязнителя с ПАВ очистителем неизбежно сопровождается уменьшением концентрации ПАВ в объеме РЖ, что приводит к уменьшению толщины адсорбированной пленки на поверхностях пар трения гидропривода. Это приводит к увеличению количества зон непосредственного контакта поверхностей трения, а значит к повышению интенсивности их износа.
Фильтрация рабочей жидкости осуществляется за счет искусственного задержания абразивных загрязнителей при прохождении РЖ через пористую среду (фильтр) и последующего его вынесения.
Количественная оценка эффективности разделения загрязнителя от РЖ выражается коэффициентом фильтрации (Кф)
, (3)
где dк – диаметр капилляра поры;
n – количество пор на единицу поверхности;
μ – динамическая вязкость жидкости.
Анализ работы пористого очистителя показывает, что эффективность работы очистителя при прочих равных условиях определяется величиной диаметр капилляра поры (dк), а значит величиной характерного линейного размера загрязнителя (l).
Адсорбционные процессы на поверхности загрязнителя, также как и в центробежных очистителях, приводят к процессу выноса ПАВ из состава РЖ. Чем выше темп поступления загрязнителя в гидросистему машины и чем эффективнее работа фильтра, тем быстрее протекает процесс выноса ПАВ из состава РЖ., тем выше скорость износа трибосопряжений.
Поскольку силы связи в молекулярных агрегатах “загрязнитель - ПАВ” имеют электростатический характер (Ван-дер-Ваальсовые силы), то возможно разделение загрязнителя и ПАВ путем воздействия на агрегаты “загрязнитель - ПАВ” полями той же природы. Исследования, проведенные в ХНАДУ показали, что приобработке внешним электростатическим полем РЖ, содержащую агрегаты “загрязнитель - ПАВ” (15 класс чистоты), с последующей ее очисткой противоизносные свойства РЖ не ухудшаются.
Обработка РЖ в процессе эксплуатации экскаватора внешним электростатическим полем привела к увеличению ресурса аксиально-поршневых гидронасосов до 1,6 раза.
Рисунок 2 – График изменения КПД насоса при обработке РЖ внешним электростатическим полем
Выводы
Существующие технологии удаления загрязнителей из состава РЖ неизбежно сопровождается ухудшением ее противоизносных качеств и сокращением срока службы
Возможно сохранение адсорбционной способности РЖ при ее обработке внешним электростатическим полем перед процессом очистки.
Обработка РЖ внешним электростатическим полем позволяет значительно увеличить срок службы РЖ
Дата добавления: 2015-05-28; просмотров: 847;