автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.03, диссертация на тему:Совершенствование очистки рабочих жидкостей гидравлических систем на основе использования материалов пористой глобулярной структуры

кандидата технических наук
Королев, Игорь Александрович
город
Москва
год
2008
специальность ВАК РФ
05.20.03
цена
450 рублей
Диссертация по процессам и машинам агроинженерных систем на тему «Совершенствование очистки рабочих жидкостей гидравлических систем на основе использования материалов пористой глобулярной структуры»

Автореферат диссертации по теме "Совершенствование очистки рабочих жидкостей гидравлических систем на основе использования материалов пористой глобулярной структуры"

На правах рукописи

Королев Игорь Александрович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ОЧИСТКИ РАБОЧИХ ЖИДКОСТЕЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ ПОРИСТОЙ ГЛОБУЛЯРНОЙ СТРУКТУРЫ

Специальность 05.20.03 - технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

. - пги 1ППЯ О 3 ни'1 ь—

Москва 2008

003456584

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении профессионального высшего образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина» (ФГОУ ВПО МГАУ)

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Коваленко Всеволод Павлович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Пучин Евгений Александрович доктор технических наук, профессор Микипсрнс Юрий Анатольевич

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Московский государст-

венный университет природообустройства»

Защита состоится 15 декабря 2008 г. в 13.00 на заседании диссертационного совета Д 220.044.01 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П.Горячкина» по адресу: 127550, г. Москва, ул. Лиственничная аллея, д. 16а, корпус 3, конференц-зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО МГАУ.

Автореферат разослан « /,] » 1-Ц){ С 2008 г. и размещен

на сайте ФГОУ ВПО МГАУ www.msau.ru «■/> » /7(\<: V/- > 2008 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, доктор технических наук, профессор

А.Г. Левшин

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Широкое применение гидравлических приводов в сельскохозяйственных и других машинах объясняется их существенными преимуществами по сравнению с другими типами приводов (электрическими, пневматическими и т.п.). Однако конструкция современных гидравлических систем предъявляет повышенные требования к эксплуатационным показателям рабочих жидкостей, от чего в значительной степени зависит надежность гидравлической системы и работоспособность машины в целом.

Важным показателем качества рабочих жидкостей является их чистота, однако этот показатель может существенно ухудшаться в процессе эксплуатации сельскохозяйственной техники, что отражается на эффективности ее использования. Установленные в гидравлических системах фильтры не в полной мере обеспечивают требуемую чистоту рабочих жидкостей. В настоящее время организован выпуск принципиально новых фильтрационных материалов пористо-глобулярной структуры, имеющих высокие гидравлические и фильтрационные показатели.

Теоретическое обоснование и экспериментальное подтверждение возможности применения этих материалов для очистки рабочих жидкостей гидравлических систем тракторов и сельскохозяйственных машин является весьма актуальной задачей.

Нель работы заключается в повышении эффективности процесса очистки рабочей жидкости в гидравлических системах тракторов и сельскохозяйственных машин.

Объект исследования новые фильтрационные материалы пористой глобулярной структуры с оптимальными технико-экономическими характеристиками для использования в фильтрах гидравлических систем.

Методы исследовавши математическое и физическое моделирование, лабораторные эксперименты, стендовые и эксплуатационные испытания.

Научная новизна заключается в теоретическом обосновании обобщенных критериев оценки качества фильтрационных материалов для очистки рабочих жидкостей, в разработке физико-математической модели процесса фильтрации рабочей жидкости через фильтрационные материалы пористой глобулярной структуры, в теоретическом обосновании двухступенчатой конструкции фильт-роэлемента из этих материалов и в экспериментальном подтверждении целесообразности их использования для очистки рабочих жидкостей.

Практическая ценность работы состоит в разработке конструкции фильтроэлементов для очистки рабочих жидкостей гидравлических систем и рекомендаций по их применению.

Апробадия работы основные положения и результаты диссертации докладывались на 3-еи научно-практической конференции «Путевые машины», 1. Калуга, 2006 г.; на 2-ой Международной научно-технической конференции «Теория и практика повышения качества и рационального использования масел, смазочных материалов и технических жидкостей», Санкт-Петербург, 2007 г.; на Международной научно-технической конференции «Улучшение эксплуатаци-

онных показателей автомобилей, тракторов и двигателей», Санкт-Петербург, 2007 г.; на Международной научно-практической конференции «Современные проблемы технического сервиса в АПК», Москва, 2007 г.; на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава МГАУ, 2006 и 2007 гг.; на Международной научно-практической конференции «Научные проблемы развития автомобильного транспорта», Москва, 2008 г.

Публикации результаты исследования опубликованы в 7 научных статьях.

Структура и объем работы диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка использованной литературы из 82 наименований и 3 приложений. Работа включает 132 страницы основного текста, в том числе 26 таблиц, 31 рисунка, а так же 5 страниц приложений.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение содержит обоснование актуальности темы диссертации и изложение попожений, выносимых на защиту.

В первой главе «Состояние вопроса и постановка задач исследования» на основанни литературных источников рассмотрены существующие классификации загрязнений в нефтепродуктах и предложена уточненная их классификация применительно к рабочим жидкостям гидравлических систем, которая разработана на основе рассмотрения и систематизации процессов, протекающих в этих жидкостях на различных этапах их жизненного цикла.

Обобщены данные о фактической загрязненности рабочих жидкостей и ее изменении в процессе транспортно-складских операций и при эксплуатации гидравлических систем. Рассмотрены зависимости для описания гранулометрического состава загрязнений в виде функций распределения.

Изучены литературные данные о влиянии загрязненности рабочих жидкостей на функционирование гидравлических систем сельскохозяйственной техники и показано, что недостаточная степень чистоты этих жидкостей является одним из основных факторов, снижающих надежность гидравлических систем и уменьшающих ресурс работы их агрегатов. Сформулированы требования к чистоте рабочих жидкостей.

Рассмотрены современные методы очистки жидкостей и показано, что наиболее эффективным мегодом очистки рабочих жидкостей в гидравлических системах является фильтрование.

Исследованию процессов фильтрования нефтепродуктов и разработке соответствующего оборудования посвящены работы В.И. Алешина, В .И. Бары-шева, Г.Ф. Большакова, В.А. Жужикова, В.П. Коваленко, В.В. Лебедева, Ю.А. Микипориса, Е.А. Пучина и многих других ученых. На основании этих работ сформулированы требования к фильтрационным материалам для очистки рабочих жидкостей и предложена уточненная классификация этих материалов.

Рассмотрение свойств существующих фильтрационных материалов показало, что существенные преимущества имеют высокопористые полимерные материалы с пространственно-глобулярной структурой (ПГС-полимеры). Однако для квалифицированного заключения о целесообразности использования того или иного материала требуется всесторонняя оценка его качества. Принятые в

настоящее время единичные показатели качества фильтрационных материалов затрудняет их комплексную сравнительную оценку из-за несопоставимости этих разнохарактерных показателей. Это делает необходимым выбор и обоснование комплексных критериев качества фильтрационных материалов, объективно характеризующих свойства этих материалов. Рассмотрены попытки разработки таких критериев и показаны их недостатки.

На основании проведенного анализа сформулированы задачи, подлежащие решению при проведении исследований:

обосновать методики комплексной оценки совокупности функциональных свойств фильтрационных материалов и их экономических показателей с использованием критериальных зависимостей;

провести теоретические исследования процессов фильтрования рабочей жидкости с использованием фильтроэлементов, созданных на основе перспективных материалов, разработать физическую и математическую модели этих процессов;

провести экспериментальные исследования фактической загрязненности рабочих жидкостей и эксплуатационных свойств перспективных фильтрационных материалов;

разработать оптимальные конструкции фильтроэлементов, провести их лабораторные, стендовые и эксплуатационные испытания;

дать технико-экономическую оценку эффективности предложенных технических решений и разработать рекомендации по внедрению этих решений при эксплуатации сельскохозяйственной техники.

Во второй главе «Теоретические основы создания фильтроэлементов из пористых, полимерных материалов для очистки рабочих жидкостей» рассмотрены результаты проведенных теоретических исследований, включающие разработку критериев комплексной оценки свойств фильтрационных материалов, изучение кинетики накопления загрязнений и очистки рабочей жидкости, построение физической и математической моделей фильтрования рабочей жидкости через пористый полимерный материал, и нахождение зависимости для оптимизации соотношений меяаду геометрическими соотношениями фильтроэле-мента.

При разработке комплексного критерия оценки качества фильтрационных материалов первоначально определялся перечень показателей, которые должны быть отражены в этом критерии. Прочностные и контактные показатели, выбираемые из конструктивных и технологических соображений, не требуют включения в комплексный критерий. Структурные показатели фильтрационного материала являются определяющими, так как от них непосредственно зависят фильтрационные, гидравлические и ресурсные показатели. В качестве количественной меры проницаемости фильтрационного материала использован коэффициент проницаемости, характеризующий гидравлические свойства фильтрационного материала - градиент давления на пористой перегородке и удельную пропускную способность. На основе анализа классических уравнений гидродинамики при совместном рассмотрении геометрической и математической модели материала пространственно-глобулярной структуры находим соотношение:

= 0Д06л/77, (1)

где Ки -- коэффициент проницаемости материала, м*; П - гюристос гь материала, %; dп - диаметр пор материала, м.

Параметр ~~ является характерным линейным размером в критериях

подобия гидравлических процессов фильтрационных материалов. Тогда комплексный критерий оценки можно представить в виде

<=«

мнкХ43

Ко-т^--(2)

1=1

1хН

где т - ресурс работы материала, с; я — удельная пропускная способность, м'/м2 с; ДР - перепад давления, Па; и - динамическая вязкость жидкости, Па-с; Н — толщина материала, м; кит — число размерных интервалов частиц загрязнений в жидкости до и после фильтрования; ё, - средний размер частиц загряз-

1~т ¡~к

нений в ¡-том интервале, мкм; Nн = ^ пн1 и Л'А- = ^ пК/ — общее количество

1=1 1=1

загрязнений в жидкости до и после фильтрования, шт.; пн / и пк1 - количество частиц загрязнений в ¡-тем размерном интервале до и после фильтрования, шт./см3.

Поскольку движущей силой процесса фильтрования является перепад давления на пористой перегородке, процесс фильтрования описывается критериальной зависимостью

Ей = 1"(Ко), (3)

где Ей = —Щ-— л—- критерий Эйлера; рл, - плотность жидкости, кг/мэ. Нд рж V П

Для вычисления части критерия К0, характеризующей тонкость очистки рабочей жидкости, использован закон распределения Вейбулла-Гнеденко, который интегральном и дифференциальном виде описывается соответственно выражениями:

= ; (4)

/(^а-Ь^'е"^, (5)

где X. и а - коэффициенты, характеризующие соответственно дисперсию и математическое ожидание распределения; 5 - размер частиц, мкм.

Для определения экономической эффективности применения фильтрационного материала использован интегральный показатель качества продукции, адаптированный для оценки фильтрационных материалов:

Кцнт ~ ^тах I $ФэЦотп + ^фэ > (*>)

где Vmax - объем очищенной рабочей жидкости, м3; S®3 - количество фильтрационного материала для изготовления фильтроэлемента, м2 или кг; Цотп - отпускная цена фильтрационного материала, р./м2 или р./кг; 3ФЭ - затраты на изготовление фильтроэлемента, р.

Процесс накопления загрязнений рабочей жидкости и их удаление путем очистки описывается дифференциальным уравнением материального баланса, решение которого позволяет определить количество загрязнений, задержанных фильтром за время г, откуда максимальная грязеемкость фильтроэлемента равна:

ДСтв = L + ^p}<P> (7)

где ДОт£< - максимальная грязеемкость, г; ск - конечная (предельно допустимая) концентрация загрязнений в жидкости, г/м3; тр - продолжительность работы (ресурс) фильтроэлемента, с; с„ - начальная концентрация загрязнений в жидкости, г/м3; а - скорость поступления загрязнений в рабочую жидкость из внешних и внутренних источников, г/с; Уж - объем жидкости в системе, м3; цд и q„ - соответственно интенсивность поступления рабочей жидкости в гидравлическую систему за счет долива и ее потерь из гидравлической системы за счет утечек, испарений и т.п., м3/с.

Выражение (7) позволяет оценить факторы, влияющие на грязеемкость фильтроэлемента, но его использование осложняется отсутствием достоверных данных о скорости поступления загрязнений в рабочую жидкость, поэтому для уточненного расчета параметров фильтроэлемента разработаны физическая модель процесса фильтрования рабочей жидкости и математическая модель, описывающая этот процесс в виде аналитических зависимостей.

Выражение, характеризующее интенсивность возрастания общего сопротивления фильтрационного материала при задержке загрязнений, являющейся основным уравнением процесса очистки жидкости фильтрованием, имеет вид:

~ = К-АРЬ при Уф = Уф0 = const, (8)

где ДР - гидравлическое сопротивление материала. Па; г - продолжительность фильтрования, с; к, - постоянная процесса (коэффициент пропорциональности), Па'1; b - показатель степени, определяемый характером закупоривания пор (при полном Ь=2, при постепенном Ь=3/2); Уф0 - начальная скорость фильтрования (фиктивная скорость), м/с.

Проинтегрировав выражение (9) и подставив значения показателя степени, находим, что частицами загрязнений интенсивность возрастания гидравлического сопротивления при постепенном закупоривании пор меньше, чем при полном закупоривании.

Ресурс работы фильтрационного материала можно увеличить, если обеепе-uHTi. ппм гЬиш.тпяпии пржим постепенного зякупопивания поп. Лля чего целесообразно использовать двухступенчатые фильтроэлементы с уменьшающимися по ходу потока размерами пор, выбранными, чтобы обеспечить в каждой ступени процесс фильтрования с постепенным закупориванием пор.

Оптимальное соотношение пор первой и второй ступеней определим, используя вероятностную формулу:

Ф, =1-^(0.

п - П,ф

где ф =--— коэффициент отфильтровываиия частиц 1-го размера; п,0 и

п,л - соответственно количество частиц ¡-го размера до и после фильтрования; п, - количество частиц ¡-го размера, прошедших через фильтроэлемент, шт.; Р(,)— вероятность прохода частиц 1-го размера через фильтроэлемент.

Известно, что вероятность прохода частиц загрязнений через поры составляет при различных соотношениях размеров частицы и поры: если с1ч/(5я более 1/3 то Р(,)=0; если с1ч/с1п=1/3 то Р(,,=0,75; если (.),,/<]„ менее 1/3 то Р(|)=1. Тогда условие задержки порами фильтроэлемента частиц загрязнений в режиме постепенного закупоривания пор описывается соотношением:

\dMdn- (Ю)

Поскольку тонкость очистки рабочей жидкости гидравлических систем должна составлять 5 мкм, вторая ступень фильтроэлемента должна иметь диаметр пор 15 мкм, а поступающие на нее частицы иметь размер менее 15 мкм, что обеспечивается, если диаметр пор первой степени составляет 45 мкм. При фильтровании происходит постепенное закупоривание пор фильтрационного материала частицами загрязнений. Для определения ресурса работы фильтроэлемента необходимо найти закономерности этого процесса, которые математически описываются уравнениями материального баланса, кинетики и гидродинамики.

Первую ступень фильтроэлемента целесообразно изготавливать цилиндрической формы, поэтому указанные уравнения получены для пористой перегородки в виде полого тонкостенного цилиндра.

Рассмотрев соотношение между количеством загрязнений, задержанных в единице объема фильтроэлемента и их концентрацией в потоке, найдем уравнение материального баланса в виде:

где т, - количество загрязнений, задержанных в единице объема фильтроэлемента за время т, г/м3.

Отсюда найдем количество загрязнений за время т в единице объема пористой перегородки:

' дя

^

о

К-с-с/т

(12)

Ло '

к АР

где IV = ——----—--фиктивная скорость жидкости при входе в фильтроэле-

\n-JL

Кн

мент, м/с; Кн и И(п~ соответственно наружный и внутренний радиусы перего-

родкн, м.

Уравнения, описывающие кинетику задержки загрязнений в пористой перегородке, будут иметь вид:

Г*1 =-р.

чЗлл

дт, ^

ш)гР

■с;

т,

(13)

(14)

Уравнение гидродинамики процесса фильтоования через цилиндрическую перегородку будет иметь вид:

с!И'

К„.

и

г „

Г77 ]

по .По)

(15)

При рассмотрении процесса фильтрования рабочей жидкости через вторую ступень фильтроэлемента, которая имеет более высокую тонкость очистки следует учитывать, что пропускная способность первой и второй ступеней должна оыть одинаковой, но из-за меньшей удельной пропускной способности вследствие меньшего диаметра пор вторая ступень должна иметь более развитую рабочую поверхность. Предложено изготавливать эту ступень в виде пакета чечевицеобразных дисков с коническими рабочими поверхностями, состоящими из двух симметричных частей. Для определения рабочей поверхности пакета (рисунок 1) получена расчетная формула:

й = 2тс

'К + 4А +

(16)

Рисунок 1 - Расчетная схема определения рабочей поверхности полудиска второй ступени: с1н, 6т, и с!отв - соответственно диаметры диска (наружный и внутренний) и отверстия, м; Ьб> Ь„ соответственно высота боковой на-

клонной и опорной части полудиска, м: 1 - длина наклонной части м- 5 - угол наклона образующей конуса, град.

Полная рабочая поверхность второй ступени фильтроэлемента равна сумме поверхностей составляющих ее дисков.

Рисунок 2 - Схема соотношений размеров второй ступени фильтроэлемента (обозначения те же, что и на рисунке 1) Наиболее благоприятные условия эксплуатации и технического обслуживания фильтроэлементов обеспечиваются при равноресурсной работе обеих ступеней, когда соблюдается условие:

тз\-¥ф1 т,2'Уф2

(17)

где и С, - грязеемкость фильтрационного материала соответственно первой и второй ступеней, г/м2; 81 и 82 - рабочая поверхность соответственно первой и второй ступеней, м2; шз! и гпз2 - количество загрязнений, задержанных в единице объема соответственно первой и второй ступеней, г/м3; Уф1 и Уф2 - объем фильтрационного материала соответственно первой и второй ступеней, м3.

Для нахождения закономерностей фильтрования через пакет дисков чечевичной формы сделаем допущение, что процесс движения жидкости не будет существенно отличаться от картины, наблюдаемой при ее движении через плоскую перегородку толщиной (6, м). Тогда описание этого процесса в математической форме будет иметь вид:

уравнение материального баланса

уравнения кинетики задержки загрязнений

или 09)

уравнение гидродинамики

2, (20)

где х - координата, перпендикулярная поверхности перегородки, (0<х<5) м.

Эти уравнения аналогичны по структуре уравнениям (11), (13), (14), (15).

В третьей главе «Обоснование методик экспериментальных исследований» показано, что в качестве оценочных показателей рабочих жидкостей следует принять массовую концентрацию загрязнений, их гранулометрический состав и массовое содержание воды в рабочей жидкости. Приведенные методики

-10-

исследования этих показателей в жидкостях, хранящихся на нефтескладах предприятий, заправляемых в гидравлические системы через раздаточные краны и доливаемые в эти системы с помощью заправочной тары, а также описание модернизированного оборудования и приборов, применяемых при этих исследованиях.

При лабораторных исследованиях фильтрационных материалов определялась их гидравлическая характеристика, тонкость и полнота очистки рабочих жидкостей от твердых частиц загрязнений и эффективность удаления из них свободной воды, а также стойкость фильтрационных материалов к вымываемо-сти компонентов и их совместимость с очищаемыми жидкостями.

Для исследования опытных образцов фильтроэлементов определялись гидравлическая характеристика образца, его номинальная тонкость фильтрования и ресурс работы.

Окончательная оценка фильтрационных материалов проводилась по комплексному критерию очистки, описываемому выражением (2). Для определения эффективности очисгки рабочей жидкости фильтрационным материалом использовался закон распределения Вейбулла-Гнеденко, функция плотности распределения и функция распределения, согласно которому описываются выражениями (4) и (5).

В четвертой главе «Результаты экспериментальных исследований» приведены результаты анализа проб рабочих жидкостей на всех этапах жизненного цикла от нефтеперерабатывающего завода до гидравлических систем сельскохозяйственной техники. Установлено, что на всех этапах загрязненность жидкости существенно увеличивается. Поскольку в гидравлических системах тракторов и сельскохозяйственных машин достаточно широко используются моторные масла исследовалась также загрязненность этих продуктов и выявлено возрастание в них количества загрязнений во время транспортно-складских и заправочных операций. Для выявления источников загрязнения рабочих жидкостей (в том числе и рабочих масел) производился анализ химического состава неорганической части загрязнений, который показал, что в пробах из товарно-сырьевого парка превалируют соединения железа, что связано с коррозией технологического и складского оборудования, однако при транспортировке рабочих жидкостей, хранении на складах предприятий и заправке в гидравлические системы значительно возрастает количество загрязнений атмосферного происхождения (соединения кремния, алюминия, кальция и магния). При эксплуатации гидравлических сисгем увеличивается содержание в рабочей жидкости меди и железа, что связано с износом деталей из медных сплавов и стали. Для определения содержания в рабочих жидкостях загрязнений органического происхождения использовалась инфракрасная спектроскопия. В свежих рабочих жидкостях продукты окисления и полимеризации углеводородов практически отсутствуют, а после 100 часов работы наблюдается некоторое увеличение указанных продуктов. Это подтверждается данными анализа физико-химических свойств рабочей жидкости, приведенными в таблице 1.

Таблица 1 - Физико-химические свойства рабочей жидкости

Показатель Единица измерения мгКОН/г Наработка, ч

0 1000 2000 2500

Кислотное число %(мгКОН/г) 0,03 0,13 0,18 0,3

Зольность %( мгКОН/г) 0,004 0,03 0,06 0,05

Коксуемость %(мгКОН/г) од - 0,16 0,16

Содержание асфальтенов %( мгКОН/г) Отс - 0,07 0,07

Содержание смол %(мгКОН/г) 1,0 - 3,0 4,0

Совместимость рабочих жидкостей с фильтрационными материалами на основе ПГС-полимеров исследовались п>тем их взаимодействия с рабочей жидкостью в течении 7 и 14 суток. Инфракрасные спектры рабочей жидкости до и после контактирования практически идентичны. Изменения массы и прочностных показателей ПГС-полимеров не произошло.

Результаты исследования прочностных свойств материалов, приведенные в таблице 2.

Таблица 2 - Результаты исследования прочностных свойств материалов

№ Состав материала ПГС- Удельная разрушающая нагрузка, МПа

образца полимера При растяжении При сжатии

1 Резорцин+формальдегид 19,0 2,4

2 Стирол+дивинилбензол 20,0 2,3

3 Карбамид+формальдегид 21,0 4,4

Результаты исследования гидравлических и фильтрационных свойств ПГС-полимеров, приведенные в таблице 3, свидетельствуют о высоких показателях этих материалов, лучшим из которых является образец №1.

Проведенный спектральный анализ рабочей жидкости свидетельствует о удалении из нее при фильтровании образовавшихся в ней продуктов окисления.

Приведенные данные подтверждают высокую эффективность применения ПГС-полимеров для очистки рабочих жидкостей гидравлических систем, при их комплексной оценке первоначально определялось соответствие их прочностных и контактных показателей нормативным требованиям, затем производилось вычисление критериев подобия гидродинамических процессов и нахождение критериальной зависимости Еи=Г(11е). Установлено, что при фильтровании критическое значение критерия Рейнольдса Яекр-3,75, а соответствующее ему

критическое значение критерия Эйлера Еикр~2,5-103, то есть при заданной пропускной способности фильтроэлементов скорость фильтрования находится в допустимых пределах. Для сравнительной комплексной оценки эксплуатационных свойств испытанных образцов фильтрационных материалов использовался критерий очистки Ко, значения которого определялись по формуле (3) с учетом выражений (4 и 5). Установлено, что для образца №1 Ко=2,78 • 108 №2 Ко=1,24-10° №3 Ко= 1,49-106. Таким образом, из исследованных ПГС-лолимеров лучшими эксплуатационными свойствами обладает образец, изготовленный из композиции розерцина и формальдегида.

Таблица 3 - Результаты исследования гидравлических и фильтрационных _________свойств ПГС-полнмеров___

Ла образ- Удельная Воздухопроницаемость, м3/м2 • с Топкосп. фильтрования, мкм Полнота фильтрования^

ца(толщина 5мм) пропускная способность, м'/м2-с абсолютная номинальная

1 0,069 0,545 10 5 95

2 0,027 0,210 10 5 93

3 0,025 0,206 10 5 92

Определение сравнительной экономической эффективности применения исследованных материалов по формуле (6) показало, что все три образца ГТГС-полимеров имеют практически одинаковое значение интегрального показателя качества, что объясняется незначительными различиями в стоимости исходного сырья и одинаковыми затратами на изготовление фильтроэлементов.

В пятой главе «Внедрение результатов работы и оценка ее экономической эффективности» рассмотрены результаты эксплуатационных испытаний, для проведения которых были спроектированы и изготовлены фильтроэлемен-ты, устанавливаемые в корпуса фильтров гидравлических систем тракторов. Эксплуатационные испытания проводились в аэропорте «Домодедово» при работе тракторов МТЗ-80, гидравлические системы два из которых были оснащены фильтроэлементами, изготовленными из ПГС-полимеров, а два эксплуатировались с штатными устройствами для очистки рабочих жидкостей.

Установлено, что фильтроэлементы, изготовленные из ПГС-полимера (образец №1) очищают рабочую жидкость в гидравлической системе трактора в среднем на 11,2% эффективнее, чем штатные устройства. При этом наибольший эффект наблюдается при удалении из рабочей жидкости частиц загрязнений, соизмеримых с зазорами в сопряженных деталях гидравлической системы: для частиц с размерами до 10 мкм этот эффект составляет до 22%. Износ пар трении гидравлической системы определялся для пары «поршень-иилинпр» на основании существующих зависимостей между загрязненностью рабочей жидкости и износом сопряженных деталей. Полученные значения для опытного и штатного вариантов очистки рабочей жидкости составляют соответственно 0,93 • 10"к м3/с и 0,56-10"12 м3/с, откуда расчетный ресурс этой пары трения увеличивается в 1,8 раза.

Разработана техническая документация на изготовление фильтроэлемен-тов для очистки рабочей жидкости в гидравлических системах тракторов и сельскохозяйственных машин.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Загрязнения, содержащиеся в рабочих жидкостях гидравлических систем мобильных машин, являются одной из основных причин отказов узлов и агрегатов этих систем при их эксплуатации в сельском хозяйстве. Разработана уточненная классификация загрязнений в рабочих жидкостях, позволяющая систематизировать процессы загрязнения рабочей жидкости на различных этапах ее жизненного цикла и оценить влияние на эти процессы внутренних и внешних факторов, исследованы закономерности кинетики процесса 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 на основании анализа функциональных и структурных свойств этих материалов разработаны соответствующие комплексные показатели — критерий очисгки Ко, являющийся критерием подобия фильтрационных материалов, и интегральный показатель качества Кичт, характеризующий экономическую эффективность использования фильтрационных материалов.

3. Проведенные исследования показали перспективность использования для очистки рабочих жидкостей гидравлических систем принципиально нового класса высокопористых полимерных материалов с пространственно-глобулярной структурой - ПГС-гюлимеров, имеющих высокие технико-экономические показатели и несложных в производстве. Обоснована целесообразность изготовления фильтроэлементов из этих материалов двухступенчатыми.

4. Разработана физическая модель процесса фильтрования рабочей жидкости через пористый полимерный материал, позволившая обосновать требуемую тонкость очистки первой и второй ступеней фильтроэлемента и выбрать для его изготовления ПГС-полимеры с размером пор 45 мкм для первой ступени и 15 мкм для второй ступени.

5. Предложена математическая модель в виде системы уравнений материального баланса, кинетики процесса фильтрования рабочей жидкости и гидродинамики этого процесса, найденных для первой ступени фильтроэлемента -полого цилиндра, и для второй ступени - пакета чечевично-дискового типа, что позволяет определить основные параметры и характеристики каждой ступени (грязеемкость, ресурс работы, максимально допустимый перепад давления).

6. Разработаны методики проведения экспериментальных исследований, включающих исследование фактической загрязненности рабочих жидкостей гидравлических систем при транспортно-складских, заправочных операциях и в процессе эксплуатации сельскохозяйственной техники, исследование физико-химических и эксплуатационных свойств ПГС-полимеров, комплексную оцен-

ку качества фильтрационных материалов по критерию очистки Ко с применением закона распределения Вейбулла-Гнеденко. Разработано и изготовлено ла-бораюрто-стендовое оборудование для проведения указанных исследований.

7. Анализ проб рабочих жидкостей гидравлических систем и применяемых в этих системах моторных масел на всех этапах их жизненного цикла показал, что их загрязненность постоянно увеличивается, причем в заводских условиях превалируют продукты коррозии оборудования, при транспортно-складских операциях значительно возрастает количество атмосферных загрязнений, а при эксплуатации гидравлических систем появляются продукты износа деталей системы, а также загрязнения органического происхождения.

8. Исследования свойств ПГС-полимеров показали их высокую прочность (около 20 МПа при растяжении свыше, 2,4 МПа при сжатии), совместимость с рабочими жидкостями, требуемые гидравлические и фильтрационные показатели — удельную пропускную способность 0,069 м3/м2*с при тонкости фильтрования 5мкм и 0,201 м3/м2'с при тонкости фильтрования 15 мкм, а также способность удалять из продукта свободную воду и органические загрязнения. Комплексная оценка по критерию очистки Ко показала преимущества образца из композиции розерцина и формальдегида.

9. Эксплуатационные испытания опытных образцов фильтроэлементов для очистки рабочих жидкостей гидравлических систем показал, что загрязненность рабочей жидкости при их использовании снижается в среднем на 11,2%, а по наиболее износоопасным частицам - более чем на 20%, что позволяет уменьшить износ сопряженных деталей в 1,8 раза.

10. Разработана техническая документация на изготовление фильтроэлементов для очистки рабочей жидкости в гидравлических системах тракторов и сельскохозственных машин. На конструкцию фильтроэлемента подана заявка на изобретение №2008123496/15 (028434) от 17.06.2008 года. Рассм. ЭЗС. от 10.09.2008, www.fips.ru.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Королев, И.А. Пути повышения чистоты рабочей жидкости гидросистем сельскохозяйственной техники / И.А.Королев // «Молодые ученые - сельскому хозяйству»: сб. научных трудов. - М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2006. - С. 87- 90. КВК 978-5-86785-193-4.

2. Королев, И.А. Изменение эксплуатационных свойств рабочих жидкостей гидравлических систем и пути восстановления этих свойств / И.А. Королев // «Теория и практика повышения качества и рационального использования масел, смазочных материалов и технических жидкостей»: сб. трудов 11 Международной научно-практическои конференции. - СПб: Академия Прикладных Исследований, 2007.-С. 102-103.

3. Королев, И.А. Экспресс-метод контроля загрязненности рабочих жидкостей гидравлических систем / И.А. Королев, В.П. Коваленко, Е.А. Улюкина // «Улучшение эксплуатационных показателей автомобилей, тракторов и двига-

телей»: сб. научных трудов международной научно-технической конференции. - СПб: СПбГАУ, 2007. - С. 361-364.

4. Королев, И.А. Очистка рабочих жидкостей в гидравлических системах тракторов и сельскохозяйственных машин / И.А. Королев, В.П. Коваленко, Е.А. Улюкина // ««Улучшение эксплуатационных показателей автомобилей, тракторов и двигателей»: сб. научных трудов международной научно-технической конференции. - СПб: СПбГАУ, 2007. - С. 365-373.

5. Королев, И.А. Пути повышения эффективности применения смазочных материалов и гидравлических жидкостей при эксплуатации техники на железнодорожном транспорте и в других отраслях / В.П. Коваленко, В.В. Остриков, И.А. Королев // «Современные проблемы совершенствования работы железнодорожного транспорта»: сб. научных трудов. - М.: РГОТУПС, 2007. - С. 130— 133.

6. Королев, И.А. Разработка филътроэлементов для очистки рабочих жидкостей в гидравлических системах сельскохозяйственной техники / И.А. Королев, В.П.Коваленко, Е.А. Улюкина // Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. Серия «Агроииженерия», №1 (26) - М: ФГОУ ВПО МГАУ, 2008. - С. 47-52. ISSN 1728-7936.

7. Королев, И.А. Восстановление экспчуатационных свойств фильтрующих элементов для очистки рабочих жидкостей гидравлических систем сельскохозяйственных машин /В.П. Коваленко, Е.А.Улюкина, И.А. Королев //Вестник ФГОУ ВПО МГАУ. Серия «Агроинженерия» №3 (28) - М.: ФГОУ ВПО МГАУ, 2008.-С. 107-111. ISSN 1728-7936.

Подписано к печати 12.11.2008 г.

Формат 60x84/16

Печать трафаретная

Уч.-изд. л. 1,0

Усл-печ. л. 1,2

Тираж 100 экз.

Ззказ Л1? 23 6

Отпечатано в издательском центре

ФГОУ ВПО МГАУ

127550, Москва, Тимирязевская, 58

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Королев, Игорь Александрович

Введение.

1. Состояние вопроса и постановка задач исследования.

1.1 Загрязненность рабочих жидкостей гидравлических систем машин, эксплуатирующихся в сельскохозяйственном производстве.

1.2 Влияние загрязненности рабочих жидкостей на работу гидравлических систем тракторов и сельскохозяйственных машин.

1.3 Современные методы очистки жидкостей в технике.

1.4 Конструкции устройств для очистки рабочих жидкостей.

1.5 Фильтрационные материалы для очистки рабочих жидкостей.

1.6 Выводы по главе и постановка задач.

2. Теоретические основы создания фильтроэлементов из пористых полимерных материалов для очистки гидравлических масел.

2.1 Критерии оценки эффективности использования фильтрационных материалов.

2.2 Кинетика процессов накопления загрязнений в рабочей жидкости и ее очистки в гидравлической системе.

2.3Физическая модель процесса фильтрования рабочей жидкости через пористый полимерный материал.

2.4 Закономерности фильтрования рабочей жидкости через цилиндрические фильтроэлементы из полимерных материалов с пористой глобулярной структурой.

2.5 Особенности фильтрования рабочей жидкости через пакетированный фильтроэлемент чечевично-дискового типа.

2.6 Выводы по главе.

3. Обоснование методик экспериментальных исследований.

3.1 Методика исследования загрязненности рабочих жидкостей гидравлических систем тракторов и сельскохозяйственных машин.

3.2 Методики лабораторных исследований фильтрационных материалов.

3.3 Методика исследований опытных образцов фильтроэлементов.

3.4 Методика определения эффективности очистки рабочих жидкостей фильтрационным материалом с использованием закона Вейбулла-Гнеденко.

3.5 Выводы по главе.

4. Результаты экспериментальных исследований.

4.1 Загрязненность рабочих жидкостей гидравлических систем тракторов и сельскохозяйственных машин.

4.2 Оценка физико-химических свойств и эксплуатационных показателей фильтрационных материалов на основе ПГС-полимеров.

4.3 Комплексная оценка показателей качества фильтрационных материалов для очистки рабочих жидкостей гидравлических систем.

4.4 Выводы по главе.

5. Внедрение результатов работы и оценка ее экономической эффективности.

5.1 Проектирование двухступенчатых фильтрующих элементов фильтров для очистки рабочих жидкостей гидравлических систем.

5.2 Результаты эксплуатационных испытаний фильтров с двухступенчатыми фильтрующими элементами.

5.3 Оценка экономической эффективности применения фильтров для очистки . рабочих жидкостей с двухступенчатыми фильтрующими элементами.

5.4 Выводы по главе.

Введение 2008 год, диссертация по процессам и машинам агроинженерных систем, Королев, Игорь Александрович

На современном этапе развития агропромышленного комплекса добиться рентабельности сельскохозяйственного производства можно только при высокоэффективном использовании техники. Однако следует учитывать, что в настоящее время большинство сельскохозяйственных предприятий находится в сложной экономической ситуации, в связи с чем их машинно-тракторный парк практически не обновляется. Поэтому эффективность проведения сельскохозяйственных работ зависит от технического состояния имеющейся в наличии сельскохозяйственной техники, 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 сельскохозяйственных машин. 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, снижение инерционности системы, 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 тракторов и сельскохозяйственных машин, 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 сельскохозяйственной техники. 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 могут носить предупредительный характер, т.е. предотвращать попадание загрязнений в рабочую жидкость, и подготовительный, который заключается в очистке рабочей жидкости от загрязнений перед ее заливом в гидравлическую систему. Восстановительные мероприятия предусматривают очистку рабочей жидкости непосредственно в гидравлических системах в процессе эксплуатации сельскохозяйственных машин.

Профилактические мероприятия играют важную роль в обеспечении чистоты рабочих жидкостей, поскольку в процессе нефтескладских, транспортных и заправочных операций загрязненность этих жидкостей может существенно возрасти. Это происходит за счет контактирования рабочей жидкости с запыленным и влажным атмосферным воздухом, коррозии внутренних поверхностей неф-тескладского и транспортного оборудования, некачественной зачистки этого оборудования от отложений перед заливом в него рабочей жидкости и т.п. Устранение указанных причин попадания в рабочие жидкости загрязнений относится к мероприятиям предупредительного характера, которые способны значительно снизить загрязненность рабочих жидкостей путем установки на складских и транспортных емкостях воздушных фильтров и влагоотделителей, применения при изготовлении этих емкостей внутренних антикоррозионных покрытий или использования корозионностойких материалов, регулярной зачистки и промывки складских резервуаров и трубопроводов, транспортных цистерн и расходной тары. Однако эти мероприятия, снижая загрязненность рабочих жидкостей, не в состоянии полностью ее устранить. Подготовительные мероприятия включают в себя очистку рабочих жидкостей различными методами в силовых полях (гравитационном, центробежном, электрическом, магнитном и т.п.) и с помощью пористых перегородок (путем фильтрования). На практике в сфере сельскохозяйственного производства используются очистка рабочих жидкостей от загрязнений в гравитационном поле (отстаивание) и фильтрование жидкостей через пористые перегородки из различных материалов, другие методы очистки жидкостей на подготовительном этапе не получили распространения. Максимальная эффективность профилактических мероприятий достигается путем комплексного использования предупредительных и подготовительных методов. Однако даже при высокой эффективности профилактических мероприятий они не в состоянии обеспечить необходимый уровень чистоты рабочих жидкостей в процессе эксплуатации гидравлических систем из-за образования при работе гидроагрегатов или попадания в систему извне загрязнений различного характера. В связи с этим широкое распространение получили восстановительные мероприятия, заключающиеся в постоянной или периодической очистке рабочей жидкости в гидравлической системе во время работы этой системы. Для очистки рабочих жидкостей в гидравлических системах могут применяться такие методы, как центрифугирование, магнитная очистка, электроочистка, фильтрование через пористые перегородки, а также комбинации этих методов. Выбор типа очистителя зависит, в первую очередь, от конструкции гидравлической системы и условий ее эксплуатации, однако на современном этапе повсеместное распространение для очистки рабочих жидкостей получили фильтры, которые обладают рядом преимуществ по сравнению с другими средствами очистки жидкостей — простотой устройства, отсутствием потребности в посторонних источниках энергии, широким диапазоном рабочих давлений и температур. Эффективность работы фильтров практически не зависит от свойств частиц загрязнений, находящихся в очищаемой рабочей жидкости, и определяется только соотношением между размерами этих частиц и размерами пор фильтрующей перегородки, то есть функциональные характеристики фильтров непосредственно зависят от свойств фильтрующих материалов, используемых при очистке рабочих жидкостей.

Вопросам очистки нефтепродуктов методом фильтрования для повышения надежности техники посвящены работы В.И.Алешина, В.И. Барышева, Г.Ф. Большакова, Г.В. Борисовой, М.А. Григорьева, Ю.И. Дмитриева, В.П. Зезекало,

Б.С. Квашнина, В.П. Коваленко, Г.П. Кичи, Ю.А Микипориса, Е.А. Пучина, A.C. Полякова, А.И.Руденко, К.В. Рыбакова, И.В. Титова, Э.И. Удлера, 3.JI. Фин-кельштейна и многих других ученых. Особо следует отметить фундаментальные работы В.А. Жужикова [1],давшего подробный анализ процессов фильтрования различных жидкостей через пористые среды. В трудах перечисленных авторов и других работах содержатся результаты глубоких теоретических и экспериментальных исследований в рассматриваемой области. В указанных трудах подчеркивается, что для эффективной работы фильтров необходимо использовать высококачественные фильтрационные материалы, обеспечивающие высокую степень очистки жидкости при достаточно низком гидравлическом сопротивлении. Однако в настоящее время многие предприятия, выпускавшие достаточно эффективные фильтрационные материалы, прекратили их изготовление в связи с экономическими и организационными затруднениями. Это вынуждает зачастую использовать для укомплектования фильтров гидравлических систем фильтро-элементы зарубежного производства, а при изготовлении отечественных фильт-роэлементов применять импортные фильтрационные материалы, что значительно удорожает процесс очистки рабочих жидкостей.

В последнее время в данной области наметился определенный прогресс, 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 тракторов и сельскохозяйственных машин является весьма актуальной задачей.

Целью работы является повышение эффективности процесса очистки рабочей жидкости в гидравлических системах тракторов и сельскохозяйственных машин.

Объектом исследования служат новые фильтрационные материалы отечественного производства с оптимальными технико-экономическими характеристиками для использования в фильтрах гидравлических систем.

Предметом исследования являются процессы тонкой очистки рабочих * жидкостей в гидравлических системах тракторов и сельскохозяйственных 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 , а также в экспериментальном подтверждении целесообразности использования новых фильтрационных материалов при создании фильтроэлементов для очистки рабочих жидкостей.

Практическая ценность работы состоит в разработке конструкции и создании типоразмерного ряда фильтроэлементов с требуемыми характеристиками для очистки фильтрованием рабочих жидкостей гидравлических систем и в разработке рекомендаций по их подбору и применению.

Заключение диссертация на тему "Совершенствование очистки рабочих жидкостей гидравлических систем на основе использования материалов пористой глобулярной структуры"

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Загрязнения, содержащиеся в рабочих жидкостях гидравлических систем мобильных машин, являются одной из основных причин отказов узлов и агрегатов этих систем при их эксплуатации в сельскомхозяйстве. Разработана уточненная классификация загрязнений в рабочих жидкостях, позволяющая систематизировать процессы загрязнения рабочей жидкости на различных этапах ее жизненного цикла и оценить влияние на эти процессы внутренних и внешних факторов, исследованы закономерности кинетики процесса 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 на основании анализа функциональных и структурных свойств этих материалов разработаны соответствующие комплексные показатели — критерий очистки Ко, который является критерием подобия фильтрационных материалов, и интегральный показатель качества Кинх, характеризующий экономическую эффективность использования фильтрационных материалов.

3. Проведенные исследования показали перспективность использования для очистки рабочих жидкостей гидравлических систем принципиально нового класса высокопористых полимерных материалов с пространственно-глобулярной структурой - ПГС-полимеров, имеющих высокие технико-экономические показатели и несложных в производстве. Обоснована целесообразность изготовления фильтроэлементов из этих материалов двухступенчатыми.

4. Разработана физическая модель процесса фильтрования рабочей жидкости через пористый полимерный материал, позволившая обосновать требуемую тонкость очистки первой и второй ступеней фильтроэлемента и выбрать для его изготовления ПГС-полимеры с размером пор 45 мкм для первой ступени и 15 мкм для второй ступени.

5. Предложена математическая модель в виде системы уравнений материального баланса, кинетики процесса фильтрования рабочей жидкости и гидродинамики этого процесса, найденных для первой ступени фильтроэлемента, выполненной в виде полого цилиндра, и для второй ступени, выполненной в виде пакета чечевично-дискового типа, что позволяет определить основные параметры и характеристики каждой ступени (грязеемкость, ресурс работы, максимально допустимый перепад давления).

6. Разработаны методики проведения экспериментальных исследований, включающих исследование фактической загрязненности рабочих жидкостей гидравлических систем при транспортно-складских, заправочных операциях и в процессе эксплуатации сельскохозяйственной техники, исследование физико-химических и эксплуатационных свойств ПГС-полимеров, комплексную оценку качества фильтрационных материалов по критерию очистки Ко с применением закона распределения Вейбулла-Гнеденко. Разработано и изготовлено лабораторно-стендовое оборудование для проведения указанных исследований.

7. Анализ проб рабочих жидкостей гидравлических систем и применяемых в этих системах моторных масел на всех этапах их жизненного цикла показал, что их загрязненность постоянно увеличивается, причем в заводских условиях превалируют продукты коррозии оборудования, при транспортно-складских операциях значительно возрастает количество атмосферных загрязнений, а при эксплуатации гидравлических систем появляются продукты износа деталей системы, а также загрязнения органического происхождения.

8. Исследования свойств ПГС-полимеров показали их высокую прочность (около 20 МПа при растяжении свыше 2,4 МПа при сжатии) совместимость с рабочими жидкостями требуемые гидравлические и фильтрационные показатели - удельную пропускную способность 0,069 м3/м2*с при тонкости фильтрования 5мкм и 0,201 м /м *с при тонкости фильтрования 15 мкм, а так же способность удалять из продукта свободную воду и органические загрязнения. Комплексная оценка по критерию очистки Ко показала преимущества образца из композиции розерцина и формальдегида.

9. Эксплуатационные испытания опытных образцов фильтроэлементов для очистки рабочих жидкостей гидравлических систем показал, что загрязненность рабочей жидкости при их использовании снижается в среднем на 11,2%, а по наиболее износоопасным частицам — более чем на 20%, что позволяет уменьшить износ сопряженных деталей в 1,8 раза тем самым снижает затраты на очистку рабочих жидкостей. Годовой экономический эффект составляет 1531 руб. на одну гидравлическую систему в год.

10. Разработана техническая документация на изготовление различных типоразмеров фильтроэлементов для очистки рабочей жидкости в гидравлических системах тракторов и сельскохозяйственных машин. На конструкцию фильтроэлемента подана заявка на изобретение №2008123496/15 (028434) от 17.06.2008 года. Рассм. ЭЗС. от 10.09.2008, www.fips.ru.

Библиография Королев, Игорь Александрович, диссертация по теме Технологии и средства технического обслуживания в сельском хозяйстве

1. Жужиков В.А. Фильтрование. М., Химия, 1980. 400 с.

2. Коваленко В.П., Турчанинов В.Е.Очистка нефтепродуктов от загрязнений. М.,Недра,1990 г.,- 160 с.

3. Матвеев А.С.Влияние загрязненности масел на работу гидроагрегатов. М.:Россельхозиздат, 1976.- 207 с.

4. Коваленко В.П. Загрязнения и очистка нефтяных масел. М.: Химия, 1998.-302 с.

5. Коваленко В.П., Шупилов A.B., Лесников И.А. Повышение чистоты рабочих жидкостей для гидравлических систем. «Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья». 1975, №4, с. 15-19.

6. Барышев В.И. Повышение надежности и долговечности гидросистем тракторов и дорожно-строительных машин в эксплуатации. -Челябинск: Южно-Уральское книжное изд., 1973, — 110 с.

7. Смышников Р.В. Повышение надежности гидроагрегатов привода управления землеройной машиной на основе использования эффекта трибоэлектризации. Дис., канд. тех. наук. — Ковров; КГТА, 2004. — 161 с.

8. Никитин Г.А., Чирков C.B. Влияние загрязненности жидкости на надежность работы летательных аппаратов. — М.: Транспорт, 1969 г. 184 с.

9. Григорьев М.А., Пономарев H.H. Распределение размеров частиц загрязнений в рабочих жидкостях.// Автомобильная промышленность. 1981 г. №10. с. 23 - 24.

10. Удлер Э.И. Фильтрация нефтепродуктов. Томск: Изд. во ТГУ, 1988 г.,-215 с.

11. Коваленко В.П., Ильинский A.A. Основы техники очистки жидкостей от механических загрязнений. М., Химия. 1982 г., 270 с.

12. Крагельский И.В. и др. Основы расчета на трение и износ. М., Машиностроение, 1977 г., 480 с.

13. Микипорис Ю.А. Повышение работоспособности аксиально-поршневых гидромашин.// Вестник машиностроения. 1996 г., с. 10 — 12.

14. Рыбаков К.В., Коваленко В.П. Очистка топлива и масла от загрязнений — одно из важнейших направлений повышения надежности и ресурса ДВС.// Двигателестроение, 1985 г., №7, с. 6 — 8.

15. Белянин.П.Н., Черненко Ж.С. Авиационные фильтры и очистители гидравлических систем. М.: Машиностроение, 1964 г., 296 с.

16. Белянин.П.Н., Данилов.В.Н. Промышленная чистота. М.: Машиностроение, 1982 г., 144 с.

17. Коновалов В.М., Скрицкий В.Я., Рокшевский В.А. Очистка рабочих жидкостей в гидроприводов станков. М.: Машиностроение, 1976 г. -288 с.

18. Карнаухов H.H. Повышение эффективности работы машин в условиях Севера и Сибири. Дисс. д-ра техн. наук. — Тюмень, ТГУНГ. 1994 г.-480 с.

19. Микипорис Ю.А. Эксплуатация технических жидкостей. Владивосток, ДВГУ, 1991 г., 108 с.

20. Микипорис Ю.А., Смышников Р.В. Анализ надежности и ресурса гидрооборудования машин.// Проблемы машиностроения и надежности машин. РАН, 2003 г., №1, с. 37 42.

21. Комаров A.A. Надежность гидравлических систем. М.: Машиностроение. 1989 г., 225 с.

22. Финкельштейн 3.JI. Расчет износа гидроузлов при загрязненности жидкости. // В кн. Пневматика и гидравлика. М.: Машиностроение, 1982 г.,-225 с.

23. Кондратов В.В., Солтицкий В.Б., Лисовский В.И. К вопросу о хранении дизельного топлива на нефтескладах совхозов Ленинградской области//Труды ЦНИИТА 1998 г., Вып. 82, с. 55 -57.

24. Пат. РФ. Фильтр-заборник топлива из бака. B.C. Лоскутов, В.П. Коваленко. №213815. Госреестр изобр. РФ, 27.8.1999 г.

25. A.c. СССР. Центрифуга для очистки жидкостей. Г.А. Седлуха, Ю.А. Микипорис, Ф.К. Будагов, H.H. Климов. №484896. Бюлл. изобр. №35, 25.08.1975 г.

26. Мартыненко А.Г., Коноплев В.П., Ширяева Г.П. Очистка нефтепродуктов в электрическом поле постоянного потока. М.: Химия, 1974 г., 88 с.

27. Грановский М.Г., Лавров И.С., Смирнов О.В. Электрообработка жидкостей. Л.: Химия, 1976 г., 216 с.

28. Красиков H.H. Электрические процессы при производстве и применении ГСМ // В кн. Химмотология, теория и практика использования ГСМ в технике. М.: МДНТП, 1990 г., с. 45 50.

29. Никитин Г.А. Методика расчета электроочистителя жидкостей гидросистем и моторных масел. Киев.: Знание. 1980 г., 122 с.

30. Пат. РФ. Устройство для очистки диэлектрических жидкостей Ю.Г. Баранец, В.П. Добровольсков, Д.В. Жулидов, В.П. Коваленко, C.B. Худынин. №2202417 Бюлл. изобр. №11 20.04.2003.

31. A.c. СССР. Устройство для очистки жидкостей. H.H. Красиков. №1685483, Бюлл. изобр. №17, 15.04.1989.

32. Пат. РФ. Электроцентробежный очиститель жидкости Ю.А. Микипорис, Б.А. Русаков. №2014153, Бюлл. изобр. №4, 15.06.1994.

33. Пат. РФ. Электроцентробежный очиститель жидкости. Ю.А. Микипорис, H.H. Красиков. №2056951. Бюлл. изобр. №9. 27.03.1996.

34. Свид. на полезную модель РФ. Самоэлектризующийся фильтр. Микипорис Ю.А., Смышников Р.В. Гос. Регистр.27.3.2003 г.

35. Коваленко В.П. Разработка системы обеспечения чистоты нефтепродуктов в сельском хозяйстве. Дисс. д.т.н. М.,1989 г.

36. Удлер Э.И. Повышение эффективности очистки нефтепродуктов в сельском хозяйстве средствами фильтрации. Дисс. д.т.н. Томск, 1998.

37. Коваленко В.П., Гаркуша И.Д., Лесной К.Я. Полимерные фильтрующие материалы. // Материально-техническое снабжение, сер. 1, 1983., вып. 10,с.т.24 - 26.

38. Коваленко В.П., Лесной К.Я., Гусев С.С., Леонов И.Н. Использование ПГС-полимеров для очистки жидкостей в сельскохозяйственном производстве. // Вестник МГАУ, сер. «Технический сервис в АПК», вып.1, М.: 2003 г.

39. Коваленко В.П., Писарев В.В., Лесной К.Я. Оценка качества фильтрующих материалов для очистки топлив и масел на транспорте. // Транспорт — наука, техника, управление. 2003 г., №12, с. 57 60.

40. Фомин В.И. Техническая эксплуатация гидравлических приводов машин путеремонтных комплексов железных дорог. М.: МГУПС, 2003 г., 140 с.

41. Поляков A.C., Димитров H.A. Комплексный показатель оценки фильтрующих свойств материалов для очистки нефтепродуктов. Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. 1982 №9, с. 29-31.

42. Довжик В.Л. Рабочие жидкости (масла) для гидравлических систем и гидроприводов. «Гидравлика и пневматика» 2002 г., № 4, c.l 1 - 13.

43. Макаров P.A., Соколов A.B. Диагностика строительных машин. М.: Стройиздат, 1984 г. 335 с.

44. Карнаухов А.П. Геометрическое строение, классификация и моделирование дисперсных пористых сред. // В кн. Адсорбция и пористость. М.: Госгортехиздат, 1976 г., с. 7 15.

45. Радушкевич J1.B. Статистическое описание структуры волокнистых фильтров. // Журнал физической химии, 1966 г., № 4, с. 956 966.

46. Аюкаев Р.И., Киврян В.К. Исследование структуры пористых тел методом математического моделирования. Доклад А.н. СССР, 1972 г., -215, №5, с. 1142- 1145.

47. Kozeny I. (1927 a) S. Ber. Wiener Akag.,abt., 136, 271.

48. Carman P. Fluid flow troigh granular beds «Tpasaction inst. Chem" Eng.». 15.,1937,pp. 150- 166.

49. Коваленко В.П., Турчанинов B.E., Сизов А.Б. Определение гранулометрического состава загрязнений в нефтепродуктах. «Нефтепереработка и нефтехимия» 1989 г., № 7, с. 10 12.

50. Амиров Ю.Д. Квалиметрия и сертификация продукции. М.: Изд. Стандартов, 1996 г., 102 с.

51. Удлер Э.И. Фильтрация углеводородных топлив. Томск, Изд. ТГУ, 1981 г., 152 с.

52. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Наука, 1969 г., 742 с.

53. Рыбаков К.В., Коваленко В.П. Фильтрация авиационных масел и специальных жидкостей. М.: Транспорт, 1977 г., 192 с.

54. Козловский В.П. Надежность гидравлических агрегатов. М.: Машиностроение, 1974 г.

55. Удлер Э.И., Рыбаков К.В., Зуев В.И. Гидравлический расчет гофрированного бумажного фильтра В кн.: Вопросы авиационной химмотологии. Киев, КНИГА, 1978 г., с. 58 — 68 .

56. Дерффель К. Статистика в аналитической химии. М.: Мир. 1994 г., -268 с.

57. Алназарова С.Л., Кафаров В.В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии. М.: Высшая школа, 1985 г., 327 с.

58. Рыбаков К.В., Дмитриев Ю.И., Поляков А. С. Авиационные фильтры для топлив, масел, гидравлических жидкостей и воздуха. М, Машиностроение, 1982. 103 с.

59. Рыбаков К.В., Поляков A.C., Нгуен Ван Тхам. Определение ресурса работы фильтров для углеводородных горючих. Транспорт и хранение нефтепродуктов и углеводородного сырья. М. 1976. с 21-24.

60. Лашхи В.Л., Гришин H.H. Новое в химмитологии смазочных материалов. Химия и технология топлив и масел. 2004 г., № 2 с. 41 — 45.

61. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. М.: Высшая школа, 1977 г., 479 с.

62. ГОСТ Р50554-93.Промышленная чистота. Фильтры и фильтрующие элементы. Методы испытаний. М., изд. стандартов, 1993.

63. Рындин В.В. Горюче-смазочные материалы в сельском хозяйстве. М.: Знание, 1981 г., 64 с.

64. Никифоров А.Н., Рындин В.В., Крипе М.М. Расход моторных масел при эксплуатации тракторов. Химия и технология топлив и масел. 1978 г., № 11, с. 12-14.

65. Остриков В.В., Тупотилов H.H., Коваленко В.П., Жилин В.В. Смазочные материалы и изменение их свойств при эксплуатации сельскохозяйственной техники. Тамбов, ВИИТиН, 2003г., 68 с.

66. Петров Г.Г. Совершенствование методов контроля и средств очистки дизельного топлива в условиях нефтехозяйств совхозов и колхозов в Сибири. Дис. канд. техн. наук. -М.: 1987 г., 211 с.

67. Шевченко H.H. Моделирование процессов и методы, расчета масляных фильтров машин. Дисс. канд. техн. наук. Томск, 1990 г., -217 с.

68. Удлер Э.И., Шевченко H.H., Какушкин Ю.А. Гидравлический расчет фильтров. Деп. в ЦНПТИХИМНЕФТЕМАШ, 26. 07.86, № 1580.

69. Бродский Г.С. Фильтры и системы фильтрации для мобильных машин. М.: Горн, пром, 2004 г., 360 с.

70. ОСТ 24.162.23-83.Элементы фильтрующие полиопоточных фильтров тонкой очистки масла. Типы. Основные размеры и параметры. М.: Изд. Стандартов, 1983 г.

71. ГОСТ Р 50554 -93. Промышленная чистота. Фильтры и фильтрующие элементы. Методы испытаний. М.: Изд. Стандартов, 1993 г.

72. ГОСТ Р 50552 -93. Промышленная чистота. Материалы фильтрующие. Общие технические требования. М.: Изд. стандартов, 1993 г.

73. Рыбаков К.В., Коваленко В.П. Фильтрация авиационных масел и специальных жидкостей. М.: Транспорт 1977 г., 192 с.

74. Дероберти С.С. Обоснование экономической эффективности машин и оборудования. Томск, ТГАСУ, 1997 г., 223 с.

75. Жерова О.М. Типовые задачи по экономике автотранспорта. М.: высшая школа, 1991 г., 223 с.

76. Киевский В.Г. Экономическая эффективность новой техники в строительстве. М.: Стройиздат, 1991 г., 220 с.

77. Гусев С.С. Восстановление качества отработанных нефтяных масел с помощью ПГС-полимеров на сельскохозяйственных предприятиях. Дисс. к.т.н. М. 2006 159 с.

78. Королев И.А. Пути повышения чистоты рабочей жидкости гидросистем сельскохозяйственной техники. Молодые ученые — сельскому хозяйству. Сб. научных трудов. М., ФГОУ ВПО МГАУ, 2006.-с216.

79. Королев И.А. Пути повышения эффективности применения смазочных материалов и гидравлических жидкостей при эксплуатации техники на железнодорожном транспорте и в других отраслях. Сб. научных трудов. Москва, РГОТУПС, 2007. С. 130 -133.

80. Королев И.А. Обоснование эксплуатационных параметров фильтроэлемента для очистки рабочих жидкостей в гидравлических системах сельхозмашин. Сб. материалов Международной научно-практической конференции. СПб, СПбГАУ, 2007. С. 45 - 48.