Материал: Методы расчета изнашивания рабочих органов гидравлических машин

, кг/с, (5.75)

или, при ;

, кг/с. (5.76)

Для удобства оценки расчетных данных уравнения (5.75) и (5.76) для получения размерности  в г/ч можно записать:

, г/ч (5.77)

или, при ;

. (5.78)

Предложенная методика расчета гидроэрозионного изнашивания подтверждена экспериментальными данными [16, 17, 18].

Объяснение увеличения изнашивания пар трения при повышении содержания воды и воздуха в смазке имеется во многих работах, однако авторы расходятся во мнении относительно причин изнашивания сталей в присутствии воды. Предлагаемая модель гидроэрозионного изнашивания учитывает происходящие в указанных условиях тепловые процессы со значительным повышением температуры, а также усталостные процессы на поверхности стали, связанные с многократным ударным воздействием «взорвавшихся» капель воды. Модель позволяет также объяснить появление питтинга на внешней и внутренней поверхности поршней насосов и усиление воздействия поверхностно-активных веществ, связанные с локальным повышением температуры. Кроме того, модель гидроэрозионного изнашивания позволяет объяснить уменьшение износа при увеличении давления в гидросистеме тем, что при этом уменьшается разность между давлением в гидросистеме и давлением внутри газовых пузырьков и, соответственно, скорость бомбардировки, определяющей скорость гидроэрозионного изнашивания. К недостаткам модели следует отнести то, что другие возможные виды изнашивания (коррозия под напряжением, кавитация, трение) учтены лишь посредством эмпирического коэффициента.

Из результатов расчетов по предложенной методике следует, что влажность воздуха почти не сказывается на величине гидроэрозионного износа, который при этом на 2…5 порядков меньше, чем в случае непосредственного попадания воды в масло в минимальных количествах (например, ). Кроме того, если содержание воздуха в масле находится в пределах 5…9%, то гидроэрозионный износ увеличивается в среднем на 20%. Изменение содержания воды от 0 до 0,4% увеличивает износ в 30…60 раз, а при изменении  от 0,4 до 5% износ увеличивается в полтора с лишним раза. Таким образом, вода, содержащаяся в рабочих жидкостях гидросистем, более опасна, чем газ, если последний содержится в сравнительно небольшом количестве.

Ниже приводятся графические зависимости интегральной интенсивности изнашивания по слою , в зависимости от давления  при отсутствии воды в масле и с относительной влажностью воздуха  (рис.2) и с содержанием воды в масле (рис.3). Содержание воздуха принято равным 5% по объему.

Рис.2.  при  и Рис.  при

Как видно из рис.2 и 3, при расчетном давлении в поршневой камере, равном 3 МПа, интегральная интенсивность изнашивания в обводненном масле в 2 000 раз больше, чем в чистом. Кроме того, при повышении давления в поршневой камере насоса до 21 МПа, при отсутствии воды или при ее содержании  интегральная интенсивность гидроэрозионного изнашивания близка к нулю.

Следует отметить, что вопрос о наиболее опасных с точки зрения гидроэрозионного износа диапазонах давлений требует дополнительных исследований. Во многом износ зависит от различных сочетаний эксплуатационных факторов, например, давления на всасывающей линии насоса и давления в его поршневой камере. Можно предположить, что в лопастных гидромашинах также возможен гидроэрозионный износ по предложенной модели.

. Прогнозирование ресурсных показателей гидромашин

На основе экспериментальных или расчетных данных по скорости изнашивания прецизионных пар достаточно просто вычисляется технический ресурс гидромашины. Для этого необходимо задать вероятность Р(Т), с которой объект безотказно проработает Т часов и решить относительно Т следующее уравнение:

 , (6.1)

где  - нормированная функция Лапласа;- предельно допустимое значение параметра объекта, например, зазора в поршневой паре;

 - среднее значение скорости процесса повреждения или изменения выходного параметра, например, скорости изнашивания блока поршней;

 - среднее квадратичное отклонение скорости процесса (скорости изнашивания).

Если расчет ведется по скорости изнашивания объемного насоса, то за Xmax принимают значение зазора, вызывающего снижение подачи насоса на 20-25%. Следует отметить, что надежность привода в целом в большой степени определяется работоспособностью насоса и гидродвигателя или гидромотора. Поэтому расчетное значение технического ресурса гидромашины приблизительно соответствует техническому ресурсу гидропривода.

Список литературы

1. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика: Справочник.- М.: Машиностроение, 1971.- 672 с.

. ЛойцянскийЛ.Г.Механика жидкости и газа: учебник для вузов / Л.Г.Лойцянский. - М.:Дрода, 2003. - 840с.

. Лепешкин А.В., Михайлин А.А., Шейпак А.А. Гидравлика и гидропневмопривод: учебник. - М.: МГИУ, 2003 . - 352 с.

. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: Учебник для вузов /Т.М.Башта, С.С.Руднев, Б.Б.Некрасов и др.- М.: Машиностроение, 1982.- 423 с.

. Галдин Н.С. Элементы объемных гидроприводов мобильных машин. Справочные материалы: Учебное пособие. - Омск: Изд-во СибАДИ, 2008. - 127 с.

. Галдин Н.С., Кукин А.В. Атлас гидравлических схем мобильных машин и оборудования: Учеб.пособие. - Омск: Изд-во СибАДИ, 2010. - 91с.

. Галдин Н.С. Задания для выполнения курсовой работы по дисциплинам «Гидравлика и гидропневмопривод», «Гидравлические и пневматические системы»/ Н.С. Галдин, И.А. Семенова. - Омск: СибАДИ, 2008. - 56 с.

. Галдин Н.С. Расчет объемного гидропривода мобильных машин при курсовом и дипломном проектировании: Методические указания / Н.С. Галдин. - Омск: СибАДИ, 2008 - 28 с.

. Галдин Н.С. Основы гидравлики и гидропривода: Электронное учебное пособие. - Омск: ЦДО СибАДИ, 2005. - 131 с.

. Галдин Н.С. Гидравлические и пневматические системы (комплекс методических указаний к курсовой работе по гидроприводу: Электронное учебное пособие. - Омск: ЦДО СибАДИ, 2006. - 159 с.

. Галдин Н.С. Гидравлические и пневматические системы: Электронное учебное пособие. - Омск: ЦДО СибАДИ, 2007. - 234 с.

. Галдин Н.С., Семенова И.А. Гидравлические схемы мобильных машин: учеб.пособие. - Омск :СибАДИ, 2010. - 203 с.

. Галдин Н.С., Семенова И.А. Тесты по гидравлике и объемному гидроприводу: учебное пособие. - Омск: СибАДИ, 2009. - 114 с.

. Гидравлика, гидромашины и гидропневмопривод : Учебное пособие/ Т. В. Артемьева [и др.] ; ред. : С. П. Стесин. - М.: Академия, 2005. - 336 с.

. Гиргидов А.Д. Механика жидкости и газа: Учебник для вузов / А.Д. Гиргидов; СПб.- СПбГПУ, 2002.- 545с.

. Задачник по гидравлике, гидромашинам и гидроприводу: Учеб пособие / Б.Б.Некрасов и др. - М.: Высшая школа, 1989. - 191 с.

. Краткий иллюстрированный русско-английский словарь по дорожно-строительным машинам /Н.С.Галдин, И.Н.Ефименко, Л.Ф.Рахуба, Т.Н.Шоколова. - Омск: СибАДИ, 2006. - 45 с.

. Лабораторные работы по гидравлике (технической гидромеханики) на установках типа ГД /Сост. С.П.Лупинос, Ш.К.Мукушев, И.А.Угрюмов, Д.В.Поступинских. - Омск: Изд-во СибАДИ, 2003. - 34 с.

. Попов Д.Н., Панаиотти С.С., Рябинин М.В. Гидромеханика : Учеб. Для вузов. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2002. - 384 с.

. Ухин Б. В. Гидравлика учебное пособие / Б. В. Ухин. - М. : Форум, 2010. - 464 с.

. Чугаев Р. Р. Гидравлика (техническая механика жидкости): учебник / Р. Р. Чугаев. - М.: Бастет, 2008. - 672 с.

. Семенова И.А., Галдин Н.С. Сборник задач по гидравлике, гидропневмоприводу: Учебное пособие. - Омск: Изд-во СибАДИ, 2008. - 105 с.

. Лабораторные работы по гидроприводу. Часть I: Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплинам «Гидравлика и гидропневмопривод», «Гидравлические и пневматические системы» / Сост. Н.С.Галдин . - Омск: СибАДИ, 2007. - 50 с.

. Лабораторные работы по гидроприводу. Часть II: Методические указания для выполнения лабораторных работ по дисциплинам «Гидравлика и гидропневмопривод», «Гидравлические и пневматические системы» / Сост. И.А.Угрюмов. - Омск: СибАДИ, 2008. - 25 с.

. Галдин Н.С., Семенова И.А. Словарь основных терминов по технической гидромеханике: Методическая разработка для тестирования студентов. - Омск: СибАДИ, 2009. - 40 с.