Последствия загрязнения рабочей жидкости

Надежность работы гидропривода находится в непосредственной зависимости от чистоты рабочей жидкости. В большинстве случаев наблюдаются следующие нарушения работы и повреждения, вызванные загрязнением:

• затруднённость движения или полная остановка,

• ошибки позиционирования привода,

• отклонения от заданной скорости движения гидродвигателя,

• скачкообразность движения привода при плавном изменении управляющего сигнала,

• уменьшение жёсткости системы из-за увеличения утечек в гидроагрегатах,

• порча поверхности штоков и валов гидродвигателей,

• порча поверхности сёдел клапанов.

Эти повреждения значительно ухудшают качество выполняемых оборудованием технологических операций и ведут к производству бракованных изделий.

Кроме этого, наличие загрязнения в жидкости необходимо учитывать при разработке элементов гидросистем. Например: силы, требуемые для перемещения плунжеров распределителей, измеряемые десятыми долями Ньютона, могут при наличии загрязнения возрасти в сотни раз, вызвав нарушение нормальной работы гидросистемы и даже выход из строя отдельных её участков. Чтобы гарантировать надёжную работу, для преодоления сил трения плунжеров применяют электромагниты с большим тяговым усилием, достигающим 150 Н. Такие устройства имеют большие размеры и массу, и малый срок службы, так как большие инерционные силы, развиваемые якорем при его втягивании, быстро разбивают электромагнит, что ведёт к увеличению затрат на обслуживание системы. В то же время, большие пусковые токи требуют мощных контактных устройств в системах электропитания.

Загрязнения в жидкости существенно влияют также на срок службы гидроаппаратов и гидромашин. Жидкость со взвешенными твёрдыми частицами при течении с большой скоростью, достигающей в некоторых участках систем 300 м/с, притупляет, подобно абразивной эмульсии, кромки распределительных отверстий. От этого с течением времени увеличиваются зазоры, уменьшаются перекрытия, изменяются коэффициенты расхода и сопротивления сопел и точных (калиброванных) отверстий.

Из вышеизложенного следует, что необходимо постоянно контролировать степень чистоты рабочей жидкости во время заправки и работы оборудования, т.к. это может способствовать своевременному предупреждению отказов в работе гидросистем. Для каждой гидросистемы в зависимости от её назначения и выполняемых функций, планируемой надёжности и срока службы аппаратуры должна быть назначена определённая степень чистоты рабочей жидкости.

Определение класса чистоты рабочей жидкости.

В большинстве случаев для оценки степени чистоты жидкости используются следующие показатели:

• масса частиц загрязнения в единице объема жидкости,

• объем механических включений в единице объема жидкости,

• количество частиц разных размеров в единице объема жидкости.

Степень чистоты рабочей жидкости определяется на основе нескольких стандартов: ГОСТ 6370 – 59, 10227 – 62, 10577 – 63 и других. Приведем пример некоторых из них. По ГОСТ 6370 – 59 жидкость считается чистой, если содержание загрязняющих частиц в ней не превышает 0,005 %, что составляет 50 мг/л. Общей массой частиц загрязнения нельзя до конца охарактеризовать степень загрязненности, так как при одинаковой массе количество частиц может сильно изменяться.

В ГОСТ 17216 – 2001 загрязненность определяется иначе. Этот стандарт устанавливает 19 классов чистоты рабочей жидкости (см. приложение), каждому из которых соответствует определенное число частиц различного размера, содержащихся в 0,1 л жидкости.

Международная ассоциация транспортной авиации рекомендует использовать в качестве рабочей среды жидкость с частицами загрязнения не больше 5 мкм и с ограниченным числом меньших размеров.

По проекту международной организации ИСО/ТК 131 классы чистоты жидкости устанавливаются по размерам частиц более 15 мкм.

Существуют и другие методы определения загрязненности рабочей среды.

Во всех случаях контроля чистоты жидкость должна быть перемешана, либо проба должна сниматься не позже одной минуты после остановки гидросистемы. Приспособление для извлечения пробы должно исключать проникновение в пробу частиц загрязнения извне как во время взятия, так и во время транспортирования, что обеспечивает проведение максимально точного анализа. Кроме перечисленных существует ещё целый ряд требований к проведению подобных анализов.

М етод анализа степени чистоты рабочей жидкости ориентирован на ГОСТ 17216-2001, который учитывает количество и размер частиц загрязнения в 100 см³ жидкости и классифицирует жидкость по 19 классам чистоты. Обычно такой анализ проводится следующим образом. С помощью специального заборного устройства, по внешнему виду и принципу действия напоминающему шприц, набирается проба жидкости в объёме 100 см³. Далее эта жидкость пропускается через фильтроэлемент, на котором остаются частицы загрязнения. После этого с помощью микроскопа проводится подсчёт частиц, осевших на фильтре с учетом их размеров. Такой метод - очень длительный и трудоёмкий процесс. При его использовании субъективная погрешность оператора может достигать 100%, а время, затрачиваемое на анализ одной пробы (одного фильтроэлемента), - нескольких часов.