Підвищення ресурсу гідравлічних агрегатів колійних машин шляхом удосконалення електричної очистки олив від води

Abstract

UA: Метою дослідження є забезпечення енергозбереження процесу очистки гідравлічної оливи та підвищення на основі цього ресурсу прецизійних пар агрегатів гідравлічного приводу засобів транспорту, а також встановлення закономірностей процесу зношування деталей агрегатів гідравлічного приводу в залежності від концентрації води, що може потрапити до гідросистеми. Для оцінки зносу агрегатів гідравлічного приводу було отримано вираз, який враховує як концентрацію води в оливі, так і її дисперсність. Очистка гідравлічної оливи досягається шляхом обробки електричним полем, внаслідок чого пришвидшується явище коалесценції води в оливі. Отримана математична модель, що відображає залежність часу освітлення емульсії від параметрів зовнішнього електричного поля. У дисертаційній роботі вирішено актуальне наукове завдання – підвищення ресурсу прецизійних пар агрегатів гідравлічного приводу шляхом додавання додаткової циркуляційної системи на бак гідравлічного приводу, яка безперервно очищає оливу від води. Ресурс збільшується внаслідок зменшення негативного впливу води, що відіграє ключову роль при проходженні трибо-хімічних реакцій. RU: Целью исследования является обеспечение энергосбережения процесса очистки гидравлического масла и повышение на основании этого ресурса прецизионных пар агрегатов гидравлического привода средств транспорта. Достигается это путем обработки электрическим полем гидравлического масла, в результате чего ускоряется явление коалесценции воды в масле. В диссертационной работе решена актуальная научно-прикладная задача - повышение ресурса прецизионных пар агрегатов гидравлического привода путем добавления дополнительной циркуляционной системы на бак гидравлического привода, которая непрерывно очищает масло от воды. Ресурс увеличивается вследствие уменьшения негативного влияния воды, что играет ключевую роль при прохождении трибохимических реакций. Износ прецизионных пар гидравлического привода, который происходит при эксплуатации средств транспорта, имеет в своем составе несколько составляющих: механический, коррозионный и водородный износ. Наиболее существенными являются первые две составляющие. Механический износ линейно увеличивается с увеличением наработки. В свою очередь коррозионный износ растет с ускорением. Это объясняется образованием перекисей в масляной среде. Увеличение количества перекиси вызывает автоускорение окисления масла и износа прецизионных пар агрегатов средств транспорта. Так уменьшение концентрации воды в гидравлическом масле средств транспорта на ранних этапах может увеличить срок службы масла и увеличить ресурс агрегатов гидравлического привода. В работе оценивалось теоретическое влияние воды на поверхности трения в абсолютных величинах, в результате чего была получена зависимость ресурса аксиально-плунжерного насоса от концентрации воды в масле. Достоверность полученных теоретических данных подтверждается результатами экспериментальных испытаний. Важно принимать во внимание, что при работе гидравлического привода происходит активное перемешивание масла. Вследствие этого вода приходит в мелкодисперсное состояние и образуется достаточно устойчивая эмульсия, которая не может разделиться за междусменный период работы машины. При таких условиях не могут быть применены такие традиционные методы удаления воды, как вакуумная сушка, отстаивание и центрифугирование. Вакуумная сушка не может быть применена в силу необходимости обеспечения атмосферного давления в баке и энергоемкости процесса, а отстаивание и центрифугирование – из-за увеличения роли сил броуновского движения и уменьшения роли гравитационных сил. Электроочистка, в свою очередь, имеет существенные преимущества по сравнению с традиционными методами очистки: малая энергоемкость и возможность удалять мелкодисперсную воду. Эффект поляризации капель воды в среде углеводородных соединений был давно замечен. Между поляризованными каплями воды в масле возникают электрические силы взаимодействия, в результате чего капли притягиваются и происходит слияние капель воды (присходит процесс коалесценции). Такой метод удаления применяется в нефтеперерабатывающей отрасли, но дегидратация невозможна без добавления неметаллических механических примесей, которые ускоряют процесс коалесценции. Поскольку ранее электроочистка требовала использования вспомогательных веществ, то она не могла быть применена на средствах транспорта. Поэтому в данной работе рассматривается возможность адаптации метода и поиска оптимальных параметров электроочистки для дегидратации гидравлических масел на средствах транспорта. Рациональными параметрами внешнего электрического поля является напряженность около 500 кВ / м, и частота 1-3 МГц. При таких условиях процесс коалесценции протекает максимально быстро. Например достаточно стабильная эмульсия «вода в масле 10 %» освещается за время около 14 с. EN: The research aims to ensure energy conservation in the process of hydraulic oil purification and thus to extend life of precision pairs of machine hydraulic gears, as well as to establish the dependence of deterioration of hydraulic parts on the concentration of water that can come to the hydraulic system. To evaluate the deterioration of the hydraulic gear, a formula has been developed that takes into account both water concentration in the oil and its dispersion. Purification of hydraulic oil is achieved by electric field processing, resulting in accelerated water coalescence in oil. A mathematical model has been elaborated that shows the dependence of the emulsion purification time on the parameters of an external electric field. The research has solved the pressing scientific and practical problem - to extend life of precision pairs of hydraulic gear by connecting an additional circulation system to the hydraulic gear tank, which continuously purifies oil from water. Life of hydraulic gear increases as a result of reducing the negative impact of water, which plays a key role in of tribo-chemical reactions.