Очистка масел в гидравлических системах на примере КИ-28286.50

УДК 621.899

В.П. Лялякин, д.т.н.,

(ГНУ ГОСНИТИ Россельхозакадемии)

Н.А. Петрищев, к.т.н,

А.О. Капусткин, инж.

Аннотация

В статье приведены основные причины  низкой надежности гидроагрегатов тракторов и самоходных сельскохозяйственных машинах. Даны рекомендации по поддержанию необходимой чистоты рабочей жидкости в процессе эксплуатации и техническом обслуживании.

Ключевые слова

Рабочая жидкость гидросистем, очистка гидравлического масла, надежность гидропривода, мобильная установка для фильтрации гидравлического масла

В современных конструкциях самоходных сельскохозяйственных машин и тракторов применяемых в АПК для привода рабочих органов широкое распространение получил гидропривод. Проведённый анализ, показывает, что надежность гидравлических систем зависят от целого ряда факторов: класс чистоты рабочей жидкости; режимов и условий эксплуатации гидросистемы; своевременного и качественного проведения технического обслуживания гидроагрегатов.

Практика показывает, что повышение надежности гидроагрегатов на 70...90 % зависит от степени очистки рабочей жидкости. Наличие механических примесей в рабочих жидкостях гидросистем интенсифицирует снижение ресурса гидроагрегатов и приводит к внезапным отказам. На процесс износа гидроагрегатов оказывает влияние, как общее количество, так и размер частиц механических примесей. Наибольшее негативное влияние оказывают частицы: с размером 7...10 мкм на золотниковые пары распределителя, (способствующие износу и заклиниванию золотниковых устройств, нарушению герметичности клапанов); а частицы размером 10...25 мкм  на  шестерённые насосы.

При эксплуатации гидросистем в рабочих жидкостях основную часть механических примесей составляют частицы кварца – 70...85 %, окиси алюминия -10...15 %, окиси железа – 5...10 %. По данным ГОСНИТИ гранулометрический состав частиц находящихся в рабочей жидкости: от 5 до 10 мкм – 30 %; от 10 до 25 мкм – 60 %; от 25 до 50 мкм – 10 %.

Наличие загрязнений в рабочей жидкости нарушает гидравлические характеристики предохранительных и регулирующих клапанов, что способствует возникновению резких перегрузок и вызывает значительное снижение надёжности гидропривода.    Неоспорим и тот факт, что при  заправке гидросистемы свежим маслом непосредственно из бочки или цистерны загрязненность может в 50 раз превышать допустимую с точки зрения нормальной эксплуатации  степень очистки (по данным фирмы « Pall »).

Решение важной технико-экономической задачи по обеспечению чистоты рабочей жидкости должно вестись поэтапно. Основными этапами попадания загрязнений  рабочую жидкость являются:

- неправильная транспортировка рабочей жидкости и заправка гидросистемы в процессе эксплуатации;

-  некачественная фильтрация рабочей жидкости в гидравлической системе машины;

-  загрязнение гидроагрегатов и гидросистемы в производственных условиях металлической пылью и частицами притирочных паст на заводе-изготовителе гидроагрегатов и ремонтных мастерских при обкатке и испытании гидроагрегатов;

- загрязнение при установке гидроагрегатов в производственных условиях заводов-изготовителей и ремонтных мастерских.

В реальных условиях эксплуатации гидропривода  тракторов и сельскохозяйственных машин мерами по поддержанию чистоты рабочей жидкости пренебрегают под предлогом того, что рабочую чистоту рабочей жидкости обеспечивает фильтр. Отсутствие индикации о состоянии  фильтра гидросистемы не позволяет механизатору оперативно реагировать на изменение состояния чистоты рабочей жидкости. Оценку состояния фильтра возможно получить только путем подключения к сливной магистрали гидросистемы специального приспособления и манометра.

Выбраковка и слив масел производиться в большинстве случаев  из-за несоответствия класса чистоты масла (рабочей жидкости) требованиям  ОСТ 23.1.92-88 и требованиям заводов-производителей гидрооборудования, согласно которым рабочая жидкость применяемая в гидросистемах строительно-дорожных и сельскохозяйственных машин эксплуатирующихся при давлении 8...14 МПа должна соответствовать 14...17 классу чистоты рабочей жидкости по ГОСТ 17216-2001, и если гидросистемы машин эксплуатируются при давлении 16...25 МПа,  то соответственно,  рабочая жидкость должна иметь  12...16 класс чистоты. В свою очередь это влечёт за собой повышенную потребность в дорогостоящих гидравлических маслах, величина которых может достигать 50...60 % от общего количества закупаемых масел. При этом необходимо отметить следующее, что выбракованные рабочие жидкости при этом имеют большой  запас работоспособности и по основным физико-химическим показателям (вязкость, температура застывания, температура вспышки, кислотное число КОН, коррозионное действие на металлы) находятся в допустимых пределах.

Техническое обслуживание гидросистем в большинстве случаев производиться без учёта специфики режима их работы в условиях эксплуатации: сельскохозяйственный режим работы характеризуется кратковременной  работой (до  6 % общего времени) гидросистемы под нагрузкой с низкой частотой чередования рабочих циклов (5 – 45 циклов в час); промышленный режим  - время работы гидросистемы под нагрузкой значительно увеличивается  (до 70 % общего времени) при высокой частоте чередования рабочих циклов (20 – 200 циклов в час). Графическая интерпретация влияния режима нагрузки и класса чистоты рабочей жидкости согласно ГОСТ 28028-89 на ресурс насоса приведен на рисунке 1  для  насоса с коэффициентами загрузки (Кз) 15% и 10 %  при использовании рабочей жидкости с классом промышленной чистоты 14 и 17 соответственно.

Рисунок 1. Теоретическая зависимость ресурса насосов гидропривода
от режима загрузки и класса чистоты рабочей жидкости,
где точка А – ключ номограммы

Как видно из рис.1 ресурс гидравлических насосов может отличаться более чем в 1,5 раза. Так,  прогнозируемый ресурс насоса составляет более 5 000 мото-ч при Кз равным 15% и использовании рабочей жидкости класса 14, а использование рабочей жидкости класса чистоты 17 и Кз равным 10% ресурс насоса составляет около 2 500 мото-ч. Однако на практике ресурс насоса в лучшем случае составляет  до 1000 часов, что свидетельствует о эксплуатации гидравлических насосов на рабочей жидкости не соответствующей требованиям  заводов изготовителей по параметру промышленный класс чистоты.

Для повышения надежности гидропривода и экономного расходования гидравлических масел за счет своевременного проведения очистки и заправки рабочей жидкости при проведении  технического обслуживания тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин на предприятиях АПК необходимо иметь оборудование  и технологию очистки гидравлических масел отвечающие следующим критериям:

- обеспечения минимальных издержек при проведении процесса очистки (фильтрации) рабочих гидравлических жидкостей в процесс ремонта и технического обслуживания.

- обеспечение очистки масла до 14-17 класса чистоты за счет использования фильтров с номинальной тонкостью фильтрации 5, 10, 35 мкм;

- обеспечение очистки гидравлических баков и ёмкостей тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин с интенсификацией процесса за счет пульсации гидродинамических струй;

- обеспечение заправки гидросистем с предварительной фильтрацией рабочей жидкости с целью уменьшения нагрузки на штатную систему фильтрации масла;

- возможность проведения технологического процесса очистки и заправки гидравлического масла в стационарных и полевых условиях;

- обеспечение норм охраны труда, пожарной безопасности и производственной санитарии при проведении работ.

В настоящее время  в лаборатории №14 ГОСНИТИ разработана установка КИ-28286.50 для механизированной  заправки и фильтрации рабочей жидкости гидросистем (гидравлического, моторного масла) автомобилей, тракторов и самоходных сельскохозяйственных, дорожно-строительных, коммунальных машин при техническом обслуживании и экспресс-ремонте гидросистем в полевых и стационарных условиях. Насос установки приводиться в работу от сжатого воздуха  штатного компрессора ДВС (от компрессора передвижной ремонтной мастерской) - в полевых условиях или от пневмосети предприятия – в стационарных условиях. Установка может применяться: для перекачки масла из ёмкости в ёмкость; очистки стенок гидравлических баков,  циркуляционной очистке РВД при их ремонте; фильтрации масла при проведении испытаний и обкатке КПП, ДВС, гидроагрегатов на специализированных стендах. Областью применения установки могут быть: передвижные ремонтные мастерские;

предприятия по  ремонту и техническому обслуживанию КПП, ДВС и гидроагрегатов; сервисные и дилерские центры.

Техническая характеристика и внешний вид разработанной мобильная установки для  заправки и фильтрации гидравлического и моторного масла КИ-28286.50 представлены  в табл. 1 и рис. 2.

Таблица 1. Техническая характеристика установки

Рисунок 2. Мобильная установка для  заправки и фильтрации
гидравлического и моторного масла КИ- 28286.50 ГОСНИТИ:

панель управления -1, индикаторы загрязненности фильтров -2,  краны для управления потоков очищаемой рабочей жидкости -3, фильтр-редуктор -4,  мембранный насос -5,  фильтры -6,  термометр -7,  напорные и всасывающие рукава установки -8, сменная ёмкость для гидравлического масла -9,  пыльники  насадков  -10, пневматические колёса -11,  ремень с замком для крепления ёмкости -12.

Выводы:

1. Отсутствие у эксплуатационных и ремонтных предприятий установки для очистки рабочей жидкости ведет к низкому ресурсу гидроагрегатов и финансовым затратам на поддержание надёжности тракторов и машин в период их эксплуатации.
2. Для обеспечения бесперебойной и надежной работы гидросистем тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин необходимо обеспечивать 12...17 класс чистоты рабочей жидкости и  осуществлять заправку гидравлического масла закрытым способом.
3. Разработанный технологический процесс  и установка  для фильтрации позволяет поддерживать требуемый уровень чистоты рабочей жидкости гидросистем тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин в условиях рядовой эксплуатации при проведении сезонного технического обслуживания, ТО-2 и после проведения текущего или капитального ремонта.

Литература:

1. А.И.Золотарь, А.И.Гольдбух, Г.А. Соколова. Развитие методов технического диагностирования неисправности насосов, гидромоторов и другого гидрооборудования мобильных машин.- М.:ЦНИНТИХХИМНЕФТЕМАШ, 1991.-65с.

2. Б.И.Барышев. Диагностика гидропривода. –Челябинск: изд-воЧГГУ,1994, -114с.

3. ГОСТ 17216-2001 Чистота промышленная. Классы чистоты жидкостей.

4. ГОСТ 28028-89 Промышленная чистота. Гидропривод. Общие требования и нормы.

5. ОСТ 23.1.92-88. Насосы шестеренные объемного гидропривода. Технические условия.

6. А.В. Ленский, А.П.Быстрицкая, С.В.Руднев. Технологические указания по очистке масел при техническом обслуживании трансмиссий и гидросистем. –М.:ГОСНИТИ,1985, - 48с.

7. А.С. Матвеев Влияние загрязненности масел на работу гидроагрегатов. М.: Росельхозиздат, 1976, - 48с.

UDC 621,899

Mobile unit for charging and filtration of hydraulic and

motor oil  CI-28286.50 GOSNITI

Doctor of technical science V.P.Lyalyakin,

Candidate of technical science N.A.Petrishchev,

engineer A.O.Kapustkin (SSU GOSNITI),

Abstract

The article presents the main reasons for the low reliability of generating units of tractors and self-propelled agricultural machines. Recommendations for the process to maintain the required purity of the working fluid during the operation and maintenance.

Keywords

Working fluid hydraulics, purification of hydraulic oil, the reliability of the hydraulic drive, a mobile unit for filtration of hydraulic oil.