Силовые очистители жидкости гидропривода строительных машин

Г.А. Гурьянов, Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д.Серикбаева. УДК 62-82:665.7.067

Сравнительные исследования силового очистителя рабочей жидкости гидропривода.
При техногенном сценарии развития цивилизация степень использования разнообразной техники и оборудования постоянно растет, при этом для развития строительных, дорожных и технологических машин огромное значение имеет гидравлический привод.

Долговечность гидропривода прямо зависит от эффективности системы очистки рабочей жидкости, которая в современных гидросистемах должна быть весьма чистой, в противном случае это приведет к преждевременному выходу из строя гидрооборудования. За последнее время проблема обеспечения чистоты рабочих жидкостей не утратила своей актуальности, поскольку до сих пор ни один из существующих методов и ни одно из устройств не в состоянии в полном объёме обеспечить требуемую эффективную очистку. Следовательно, невозможно говорить и об обеспечении заданной степени надежности функционирования агрегата или машины в целом.

Анализ показывает, что в условиях увеличивающихся расходов и давлений в гидросистемах строительных и дорожных машин устранить возникшее противоречие между потенциальными возможностями существующих методов, способов и средств очистки и все возрастающими требованиями к уровню чистоты, а значит, и надежности функционирования гидросистем, можно только на основе использования силовых полей и комбинирования разных способов очистки. Одной из таких комбинаций является сочетание в одном очистителе центробежного и электростатического поля. Такой метод очистки характеризуется потенциальной возможностью обеспечения 7...10 класса чистоты по ГОСТ 17216-2001, малым гидравлическим сопротивлением, комбинированным действием на все частицы, находящиеся в жидкости, возможностью работать при больших расходах жидкости и регулировать величину силового воздействия в зависимости от условий работы.

На основе исследований электростатической и центробежной очистки автором разработан комбинированный электроцентробежный очиститель, позволяющий добиться повышения эффективности очистки за счет сонаправленного действия электростатических и центробежных сил.

В процессе теоретических исследований разработанного комбинированного очистителя с применением специальной компьютерной программы выполнено прогнозирование повышения эффективности очистки при дополнительном действии электростатического поля. В процентах была рассчитана вероятность осаждения различных групп частиц загрязнений при комбинированной и при чисто центробежной очистке. Расчет показал, что сравнительная эффективность осаждения частиц загрязнений при комбинированной очистке теоретически может быть увеличена в среднем на 15...20%.

Для определения основных параметров и эффективности работы выявления влияния дополнительной электростатической силы на эффективность очистки и проверки результатов теоретического прогнозирования на стенде для исследования центрифуг были проведены экспериментальные исследования комбинированного электроцентробежного очистителя. Работу очистителя исследовали в двух режимах при совместном действии центробежного и электростатического поля (комбинированный режим) и при отсутствии последнего (центробежный режим), что обеспечивали, отключая питание электрода. В общем случае, пропуская рабочую жидкость через очиститель, меняли один параметр и, отбирая пробы после центрифуги, определяли другой параметр, получая соответствующие зависимости. Основные результаты, полученные при исследованиях комбинированного очистителя:

1. Производительность (расход жидкости через ротор с требуемой тонкостью очистки). В комбинированном режиме очиститель обладает достаточно высокой тонкостью очистки (9...10 мкм) при расходе жидкости от 150 до 250 л/мин. При центробежном режиме очиститель при таких же значениях расхода показывал тонкость очистки 15...18 мкм, т.е. эффективность электроцентробежной очистки по этому показателю возросла в 1,6...1,8 раза.

2. Удерживающая способность (удержание загрязнений, осевших на стенку ротора). Характеризуется зависимостью от расхода отношения весовых концентраций загрязнений в жидкости, подаваемой в центрифугу (КВИ), и в жидкости, обработанной центрифугированием (КВЦ), которая при комбинированном режиме равна 0,95...0,97 для диапазона расхода жидкости от 150 до 250 л/мин. Для центробежного режима отношение концентраций для данного диапазона расходов составляет 0,8...0,85, т.е. комбинированный очиститель удерживает загрязнения в 1,15...1,2 раза лучше.

3. Коэффициент очистки (весовое содержание загрязнений в очищенной жидкости в зависимости от расхода). В комбинированном режиме очиститель показывает достаточно высокий коэффициент очистки, равный 0,9...0,92, при диапазоне изменения расхода от 150 до 250 л/мин. Для тех же значений расхода коэффициент очистки при центробежном режиме составляет 0,75...0,8, т.е. электроцентробежная очистка по этому показателю эффективнее в 1,1...1,15 раза.

4. Интенсивность выделения частиц загрязнений (изменение весовой концентрации загрязнений в рабочей жидкости в зависимости от числа ее проходов через очиститель). При комбинированном режиме весовая концентрация загрязнений в рабочей жидкости достигает нормального значения 0,005% по весу при исходной загрязненности 0,1% после 2...3 проходов жидкости через очиститель. При центробежном режиме жидкость очищалась до допустимого уровня за 3...5 проходов, т.е. в 2 раза дольше.

5. Количество выделенного осадка за один проход через очиститель. При комбинированном режиме количество выделенного осадка составило 48% по весу от исходного количества загрязнителя, а при центробежном режиме 35% от исходного количества. Т.е. дополнительная электростатическая сила повышает эффективность очистки на 13% по сравнению с чисто центробежной очисткой.

Выводы.
1. Одним из резервов повышения долговечности гидроагрегатов дорожных и строительных машин, подъёмно-транспортного оборудования является совершенствование системы очистки рабочих жидкостей, в т.ч. на основе использования сочетания центробежной и электростатической сил.
2. Автором разработана конструкция комбинированного электроцентробежного очистителя, позволяющая повысить эффективность очистки.
3. Результаты экспериментов подтвердили теоретический прогноз и показали, что комбинированный очиститель обладает высокой эффективностью работы по всем параметрам и за счет дополнительного воздействия электростатического поля позволяет повысить сравнительную эффективность очистки в среднем на 13...17% по сравнению с обычным центробежным очистителем.