Магистерский диплом (ВКР) на тему Разработка установки для повышения качества процессов очистки, заправки и замены рабочей жидкости в гидросистемах горных машин и оборудования.

Содержание:

Введение. 4

1. Состояние вопроса и задачи исследований. 7

1.1. Характеристики загрязненности рабочих жидкостей. 7

1.2 Влияние загрязненности жидкости на надежность
систем и агрегатов. 12

1.3. Современные методы и средства очистки жидкости в
системах приводов. 18

1.4. Технические требования к фильтрам. 32

Выводы. 34

2. Закономерности формирования загрязнений в рабочих
жидкостях гидроприводов при изготовлении и эксплуатации горной техники. 36

2.1. Источники и интенсивность поступления
загрязнений. 36

2.2 Физический состав и форма загрязнений. 36

2.3. Фактический уровень загрязненности. 39

Выводы. 40

3. Влияние загрязненности рабочей жидкости на
надежность и экономичность горных машин. 41

3.1. Качественные закономерности влияния загрязнений
на надежность агрегатов и приводов горных машин. 41

3.2. Исследование чувствительности агрегатов к
загрязнению. 44

3.3. Типовые требования изготовителей агрегатов к
показателям загрязненности и экономически оптимальный уровень чистоты жидкости. 47

4. Исследование и разработка систем фильтрации для
гидроприводов горных машин. 63

4.1. Назначение, особенности и состав систем
фильтрации применительно к приводам горных машин. 63

4.2 Разработка методики расчета систем фильтрации. 70

4.3 Рациональные конструктивные решения при разработке
и модернизации систем фильтрации. 72

4.4 Исходные данные для расчета систем фильтрации. 76

Выводы. 77

5. Разработка системы фильтрации гидроприводов горных
машин. 78

5.1 Течение жидкости через пористые перегородки. 78

5.2 Осаждение частиц загрязнений в структуре пористой
перегородки. 79

5.3 Характеристики поровой структуры и эффективность
фильтрования. 84

5.4. Изменение эффективности фильтрования в процессе
работы очистителей в составе привода горных машин. 86

5.5 Некоторые особенности работы фильтров для очистки
воздуха. 86

5.6 Компоновочное решение промышленного фильтра. 87

Выводы.. 87

Заключение. 89

Литература. 91

Введение:

На современном этапе развития техники добиться
рентабельности горного производства можно только при высокоэффективном
использовании техники. Однако следует учитывать, что в настоящее время
большинство горных предприятий находится в сложной экономической ситуации, в
связи с чем их машинно-бульдозерный парк практически не обновляется. Поэтому
эффективность проведения горных работ зависит от технического состояния
имеющейся в наличии горной 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 горных 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 бульдозеров
и горных 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 горной техники.
Это приводит к интенсивному износу деталей гидромашин (гидронасосов,
гидромоторов, гидроцилин4 дров), 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 горных 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
нефтескладского 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 горного 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

Заключение:

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 горной
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 Кинт , 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).

Фрагмент текста работы:

1. Состояние вопроса и задачи исследований.

1.1. Характеристики загрязненности рабочих
жидкостей.

Физико-химические и эксплуатационные свойства современных
гидравлических масел значительно улучшаются при введении в них функциональных
присадок- антиокислительных, антикоррозионных, противоизносных, антипенных, вязкостно-
температурных и др.

В составе гидравлических масел крайне нежелательно наличие
механических примесей и воды. В результате очень малых зазоров рабочих пар
гидросистем (особенно, оснащенных аксиально-поршневым механизмами) наличие
загрязнений может привести не только к износу элементов гидрооборудования, но и
к заклинивания деталей. Для очистки рабочей жидкости от загрязнений в
гидросистемах применяют фильтры различных типов. Даже незначительное количество
(0,05 … 0,1%) воды негативно влияет на работу гидросистем. Вода, попадающая в
гидросистему в процессе эксплуатации, ускоряет процесс окисления рабочей
жидкости, вызывает гидролиз гидролитически нестабильных компонентов масла (в
частности, присадок-солей металлов). Продукты гидролиза присадок вызывают
электрохимическую коррозию металлов гидросистемы. Вода способствует образованию
шлама неорганического и органического происхождения,

Система обозначения гидравлических масел

Принятая в мире классификация минеральных гидравлических
масел основана на их вязкости и наличии присадок, обеспечивающих необходимый
уровень эксплуатационных свойств. Обозначение отечественных гидравлических
масел состоит из групп знаков, первая из которых обозначается буквами «МГ»
(минеральное гидравлическое), вторая — цифрами и характеризует класс
кинематической вязкости, третья — буквами и показывает на принадлежность масла
к группе эксплуатационных свойств. По ГОСТ 17479.3-85 (аналогично международному
стандарту ISO 3448) гидравлические масла по значению вязкости при 40 ° С
делятся на 10 классов (табл. 2). В зависимости от эксплуатационных свойств и состава (наличия соответствующих
функциональных присадок) гидравлические масла делят на группы А, Б и В.

Группа А (группа НН по
ISO) — нефтяные масла без присадок применяемые в малонагруженных гидросистемах
с шестеренными или поршневыми насосами, работающих при давлении до 15 MПа