Контроль качества технологических жидкостей строительных машин

Новик А.С., Коваленко В.П. Московский государственный агроинженерный университет им. В.П.Горячкина.

Экспресс-контроль качества топлива, масел и гидравлических жидкостей при эксплуатации строительных и дорожных машин.

Одним из наиболее значимых показателей качества технологических жидкостей строительных машин, созданных на основе нефтепродуктов, является чистота этих продуктов, т.е. содержание в них механических загрязнений, мелкодисперсных примесей и эмульсионной воды. Эти показатели способны резко ухудшаться в процессе транспортирования и заправочных операций, при эксплуатации строительной, дорожной и транспортной техники, Наряду с массовым содержанием в топливах и маслах твердых и жидких загрязнений большое влияние на работоспособность агрегатов и систем мобильной техники оказывают размеры твердых частиц, от которых зависит интенсивность абразивного износа прецизионных пар и забивки калиброванных отверстий. До настоящего времени значение этого показателя не лимитировалось.

Для оценки геометрических размеров твёрдых частиц, являющихся основой загрязнения нефтепродуктов, целесообразно использовать эффект обтекания, возникающий в тонком ламинарном слое перетекающей жидкости (гидропривода, топлива, смазки) при наличии в ней указанных частиц, что позволяет существенно повысить эффективность фиксации мелких частиц без необходимости использования сложных и дорогостоящих оптических инструментов и устройств. Благодаря этому можно определить максимальный размер частиц загрязнения или примесей, содержащихся в технологической жидкости, что является наиболее актуальной задачей в области обеспечения чистоты нефтепродуктов при эксплуатации строительных, дорожных и транспортных машин.

Метод контроля чистоты жидкостей с использованием предложенного эффекта обтекания базируется на том, что при наблюдении в проходящем свете тонкого слоя жидкости, стекающего по наклонной поверхности, в случае оседания на этой поверхности твердых частиц над ними происходит утолщение стекающего слоя жидкости и возникают возмущения ламинарного течения этого слоя в виде завихрений и ряби. Определить размер находящейся в жидкости частицы можно по величине возникающего из-за нее возмущения, т.е. по высоте образующейся волны.

Для контроля чистоты жидкостей с применением эффекта обтекания разработан прибор ПОРЗ, состоящий из наклонного лотка с прозрачным дном и расположенного под ним источника света, смонтированных на регулируемой подставке. Принцип работы прибора основан на том, что при наблюдении в проходящем свете тонкого слоя жидкости, стекающего по наклонной поверхности, в случае оседания на этой поверхности твердых частиц над ними происходит утолщение стекающего слоя жидкости и возникают возмущения ламинарного течения этого слоя в виде завихрений и ряби.

Схема для расчёта длины волны потока жидкости при его обтекании частицы загрязнения: 1 - частица; 2 - слой проверяемой жидкости; 3 - поверхность с углом наклона γ, выполненная из светопрозрачного материала.

Зависимость между углом волнового склона фронтальной части волны α₀ и размером частицы δ устанавливается из предположения, что угол обтекания частицы α равен углу волнового склона α₀. Чем больше высота возникающей волны h_b, которая зависит от геометрии частицы δ, тем больше угол волнового склона фронтальной асти волны α₀ и, соответственно больше длина волны L. Ориентируясь на этот показатель можно с высокой степенью точности установить размер механической частицы, воздействие которой послужило причиной возникновения данной волны.

Таким образом, данный метод позволяет без помощи специальных оптических приспособлений фиксировать в рабочей жидкости частицы примесей и загрязнений размером от 10 мкм, что позволит в условиях эксплуатации машин и механизмов выявлять наличие в топливе, моторном масле или гидравлической жидкости загрязнений, размеры которых превышают существующие требования.