Совершенствование очистки рабочих жидкостей гидравлических систем на основе использования материалов пористой глобулярной структуры
|
Введение 6
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Загрязненность рабочих жидкостей гидравлических систем машин,
эксплуатирующихся в машиностроительном производстве 6
1.2. Влияние загрязненности рабочих жидкостей на работу гидравлических
систем производственных машин 11
1.3. Современные методы очистки жидкостей в технике 7
1.4. Конструкции устройств для очистки рабочих жидкостей 11
1.5. Фильтрационные материалы для очистки рабочих жидкостей 16
1.6. Выводы по главе и постановка задач исследования 28
2 Теоретическая основы создания фильтроэлементов из пористых
полимерных материалов для очистки гидравлических масел 31
2.1 Критерии оценки эффективности использования фильтрационных
материалов 31
2.2. Кинетика процессов накопления загрязнений в рабочей жидкости и ее
очистки в гидравлической системе 39
2.3. Физическая модель процесса фильтрования рабочей жидкости через
пористый полимерный материал 43
2.4. Закономерности фильтрования рабочей жидкости через
цилиндрические фильтроэлементы из полимерных материалов с пористой глобулярной структурой 8
2.5. Выводы по главе 10
Заключение 4
Список используемой литературы 4
1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ
1.1 Загрязненность рабочих жидкостей гидравлических систем машин,
эксплуатирующихся в машиностроительном производстве 6
1.2. Влияние загрязненности рабочих жидкостей на работу гидравлических
систем производственных машин 11
1.3. Современные методы очистки жидкостей в технике 7
1.4. Конструкции устройств для очистки рабочих жидкостей 11
1.5. Фильтрационные материалы для очистки рабочих жидкостей 16
1.6. Выводы по главе и постановка задач исследования 28
2 Теоретическая основы создания фильтроэлементов из пористых
полимерных материалов для очистки гидравлических масел 31
2.1 Критерии оценки эффективности использования фильтрационных
материалов 31
2.2. Кинетика процессов накопления загрязнений в рабочей жидкости и ее
очистки в гидравлической системе 39
2.3. Физическая модель процесса фильтрования рабочей жидкости через
пористый полимерный материал 43
2.4. Закономерности фильтрования рабочей жидкости через
цилиндрические фильтроэлементы из полимерных материалов с пористой глобулярной структурой 8
2.5. Выводы по главе 10
Заключение 4
Список используемой литературы 4
На современном этапе развития машиностроения добиться рентабельности производства можно только при высокоэффективном использовании техники. Однако следует учитывать, что в настоящее время большинство производственных предприятий находится в сложной экономической ситуации в связи, с чем их оборудование практически не обновляется. Поэтому эффективность проведения производственных работ зависит от технического состояния существующих оборудований на производстве, работоспособности ее узлов и агрегатов, среди которых важную роль играет гидрооборудование.
Гидравлические приводы получили широкое распространение в различных областях техники, в том числе и для обеспечения функционирования рабочих органов машиностроительного оборудования. Преимуществами гидравлических приводов являются более низкие энергетические затраты по сравнению с другими типами приводов, возможность передачи значительных усилий с высоким передаточным отношением, обеспечение бесступенчатой работы, уменьшение массы и габаритных размеров агрегатов, упрощение их конструкции, достаточно надежная защита от перегрузок и т.п.
В то же время сложность конструкции гидравлических приводов обуславливает повышенные требования к эксплуатационным показателям масел, используемых в качестве рабочих жидкостей гидравлических систем печей, автоматических формовочных линии и другого оборудования, от чего зависит в значительной степени надежность гидравлического привода и работоспособность машины в целом. Важным показателем качества рабочих жидкостей является их чистота, однако этот показатель может существенно снижаться в процессе использования рабочей жидкости по прямому назначению, то есть при функционировании гидравлической системы во время эксплуатации производственного оборудования. Это приводит к интенсивному износу деталей гидромашин (гидронасосов, гидромоторов, гидроцилиндров), а также распределительных и регулирующих устройств, к забивке фильтров, засорению или зависанию клапанов.
Для повышения долговечности и безотказности агрегатов гидравлического привода за счет обеспечения чистоты рабочих жидкостей осуществляют ряд мероприятий профилактического и восстановительного характера. Профилактические мероприятия играют важную роль в обеспечении чистоты рабочих жидкостей, поскольку в процессе нефтескладских, транспортных и заправочных операций загрязненность этих жидкостей может возрасти существенно. Это происходит за счет контактирования рабочей жидкости с влажным и запыленным атмосферным воздухом, коррозии внутренних поверхностей нефтескладского и транспортного оборудования, некачественной зачистки этого оборудования от отложений перед заливом в него рабочей жидкости и т.п.
На практике в сфере машиностроительного производства используются очистка рабочей жидкости от загрязнений в гравитационном поле (отстаивание) и фильтрование жидкостей через пористые перегородки из различных материалов.
В последнее время в данной области совершился определенный прорыв, так как некоторые отечественные производители занялись организацией выпуска фильтрационных материалов, как традиционных (бумага, картон и т.п.), так и альтернативных, ранее не применявшихся в гидравлических системах (главным образом пористых полимеров различного состава). Теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение возможности применения этих материалов для очистки рабочих жидкостей гидравлических систем производственных машин является весьма актуальной задачей.
Целью работы является повышение эффективности процесса очистки рабочей жидкости в гидравлических системах производственных машин.
Предметом исследования являются процессы тонкой очистки рабочих жидкостей в гидравлических системах производственных машин с применением фильтроэлементов из новых фильтрационных материалов с пористой глобулярной структурой.
Научная новизна работы заключается в теоретическом обосновании уточненной классификации загрязнений в рабочих жидкостях и обобщенных критериев оценки фильтрационных материалов для очистки этих жидкостей, в разработке физико-математической модели процесса фильтрования рабочей жидкости через полимерные материалы с пористой глобулярной структурой
Гидравлические приводы получили широкое распространение в различных областях техники, в том числе и для обеспечения функционирования рабочих органов машиностроительного оборудования. Преимуществами гидравлических приводов являются более низкие энергетические затраты по сравнению с другими типами приводов, возможность передачи значительных усилий с высоким передаточным отношением, обеспечение бесступенчатой работы, уменьшение массы и габаритных размеров агрегатов, упрощение их конструкции, достаточно надежная защита от перегрузок и т.п.
В то же время сложность конструкции гидравлических приводов обуславливает повышенные требования к эксплуатационным показателям масел, используемых в качестве рабочих жидкостей гидравлических систем печей, автоматических формовочных линии и другого оборудования, от чего зависит в значительной степени надежность гидравлического привода и работоспособность машины в целом. Важным показателем качества рабочих жидкостей является их чистота, однако этот показатель может существенно снижаться в процессе использования рабочей жидкости по прямому назначению, то есть при функционировании гидравлической системы во время эксплуатации производственного оборудования. Это приводит к интенсивному износу деталей гидромашин (гидронасосов, гидромоторов, гидроцилиндров), а также распределительных и регулирующих устройств, к забивке фильтров, засорению или зависанию клапанов.
Для повышения долговечности и безотказности агрегатов гидравлического привода за счет обеспечения чистоты рабочих жидкостей осуществляют ряд мероприятий профилактического и восстановительного характера. Профилактические мероприятия играют важную роль в обеспечении чистоты рабочих жидкостей, поскольку в процессе нефтескладских, транспортных и заправочных операций загрязненность этих жидкостей может возрасти существенно. Это происходит за счет контактирования рабочей жидкости с влажным и запыленным атмосферным воздухом, коррозии внутренних поверхностей нефтескладского и транспортного оборудования, некачественной зачистки этого оборудования от отложений перед заливом в него рабочей жидкости и т.п.
На практике в сфере машиностроительного производства используются очистка рабочей жидкости от загрязнений в гравитационном поле (отстаивание) и фильтрование жидкостей через пористые перегородки из различных материалов.
В последнее время в данной области совершился определенный прорыв, так как некоторые отечественные производители занялись организацией выпуска фильтрационных материалов, как традиционных (бумага, картон и т.п.), так и альтернативных, ранее не применявшихся в гидравлических системах (главным образом пористых полимеров различного состава). Теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение возможности применения этих материалов для очистки рабочих жидкостей гидравлических систем производственных машин является весьма актуальной задачей.
Целью работы является повышение эффективности процесса очистки рабочей жидкости в гидравлических системах производственных машин.
Предметом исследования являются процессы тонкой очистки рабочих жидкостей в гидравлических системах производственных машин с применением фильтроэлементов из новых фильтрационных материалов с пористой глобулярной структурой.
Научная новизна работы заключается в теоретическом обосновании уточненной классификации загрязнений в рабочих жидкостях и обобщенных критериев оценки фильтрационных материалов для очистки этих жидкостей, в разработке физико-математической модели процесса фильтрования рабочей жидкости через полимерные материалы с пористой глобулярной структурой
1. Загрязнения, содержащиеся в рабочих жидкостях гидравлических систем производственных машин, являются одной из основных причин отказов узлов и агрегатов этих систем при их эксплуатации в машиностроительстве. Разработан уточненная классификация загрязнений в рабочих жидкостях, позволяющая систематизировать процессы загрязнения рабочей жидкости н различных этапах ее жизненного цикл и оценить влияние н эти процессы внутренних и внешних факторов, исследованы закономерности кинетики процесс накопления загрязнений в рабочей жидкости и разработаны требования к ее чистоте.
2. Из способов очистки рабочих жидкостей при эксплуатации сельскохозяйственной техники наиболее пригодным является фильтрование этих жидкостей, однако выбор перспективных фильтрационных материалов затрудняется отсутствием критериев для их комплексной оценки, поэтому н основании анализ функциональных и структурных свойств этих материалов разработаны соответствующие комплексные показатели - критерий очистки Ко, который является критерием подобия фильтрационных материалов, и интегральный показатель качеств Кинх, характеризующий экономическую эффективность использования фильтрационных материалов.
3. Проведенные исследования показали перспективность использования для очистки рабочих жидкостей гидравлических систем принципиально нового класс высокопористых полимерных материалов с пространственно-глобулярной структурой - ПГС-полимеров, имеющих высокие технико-экономические показатели и несложных в производстве. Обоснован целесообразность изготовления фильтроэлементов из этих материалов двухступенчатыми.
4. Разработан физическая модель процесс фильтрования рабочей жидкости через пористый полимерный материл, позволившая обосновать требуемую тонкость очистки первой и второй ступеней фильтроэлемент и выбрать для его изготовления ПГС-полимеры с размером пор 45 мкм для первой ступени и 15 мкм для второй ступени.
5. Анализ проб рабочих жидкостей гидравлических систем и применяемых в этих системах гидравлических масел н всех этапах их жизненного цикл показал, что их загрязненность постоянно увеличивается, причем в заводских условиях превалируют продукты коррозии оборудования, при транспортно-складских операциях значительно возрастет количество атмосферных загрязнений, при эксплуатации гидравлических систем появляются продукты износ деталей системы, также загрязнения органического происхождения.
2. Из способов очистки рабочих жидкостей при эксплуатации сельскохозяйственной техники наиболее пригодным является фильтрование этих жидкостей, однако выбор перспективных фильтрационных материалов затрудняется отсутствием критериев для их комплексной оценки, поэтому н основании анализ функциональных и структурных свойств этих материалов разработаны соответствующие комплексные показатели - критерий очистки Ко, который является критерием подобия фильтрационных материалов, и интегральный показатель качеств Кинх, характеризующий экономическую эффективность использования фильтрационных материалов.
3. Проведенные исследования показали перспективность использования для очистки рабочих жидкостей гидравлических систем принципиально нового класс высокопористых полимерных материалов с пространственно-глобулярной структурой - ПГС-полимеров, имеющих высокие технико-экономические показатели и несложных в производстве. Обоснован целесообразность изготовления фильтроэлементов из этих материалов двухступенчатыми.
4. Разработан физическая модель процесс фильтрования рабочей жидкости через пористый полимерный материл, позволившая обосновать требуемую тонкость очистки первой и второй ступеней фильтроэлемент и выбрать для его изготовления ПГС-полимеры с размером пор 45 мкм для первой ступени и 15 мкм для второй ступени.
5. Анализ проб рабочих жидкостей гидравлических систем и применяемых в этих системах гидравлических масел н всех этапах их жизненного цикл показал, что их загрязненность постоянно увеличивается, причем в заводских условиях превалируют продукты коррозии оборудования, при транспортно-складских операциях значительно возрастет количество атмосферных загрязнений, при эксплуатации гидравлических систем появляются продукты износ деталей системы, также загрязнения органического происхождения.