ДГМИ, г. Алчевск

УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОМЫВКИ ТРУБОПРОВОДОВ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Н.З. Бойко магистр

Долговечность гидросистем промышленного оборудования в первую очередь зависит от чистоты рабочих жидкостей. Только за счет снижения загрязненности можно в десятки и сотни раз увеличить срок службы гидравлических машин. Как показал многолетний опыт [1], наибольшее количество отказов и прогрессирующее изнашивание возникает на начальном этапе работы машины, когда в жидкость поступают частицы из деталей и комплектующих узлов, поступающих на сборку гидроузлов. Для снижения количества этих частиц необходимо решить следующие задачи: тщательная зачистка всех заусенцев при изготовлении; очистка отдельных деталей после изготовления; очистка и промывка всех отдельных гидроузлов после их сборки; промывка и тщательная очистка всех трубопроводов, особенно гибких, перед сборкой; тщательная промывка заливаемой в гидросистему рабочей жидкости; очистка жидкости в процессе промывки и испытаний гидросистем; с целью ускоренной очистки резервуаров от имеющихся там загрязнений необходимо особо обратить внимание на конструкцию этих резервуаров [1], а систему промывки и очистки при испытаниях располагать вне резервуаров; необходимо обеспечить нужную чистоту воздуха в помещении, где изготавливаются и испытываются гидроустройства.

Стоимость указанных выше работ чрезвычайно высока.

По данным В.М. Данилова [2], в себестоимости самолетов 12 % составляют затраты на промывку и очистку при изготовлении деталей и узлов гидравлического оборудования.

Среди всех задач, указанных выше, наибольшие трудности вызывает проблема очистки длинных трубопроводов. Решение ее требует выбора промывочной жидкости, соответствующих параметров промывочной гидросистемы и др.

Разрабатываемые различными организациями промывочные стенды отличаются принципами возбуждения колебаний давления, конструкцией блока акустической развязки (чтобы не возбуждать колебаний в насосе), частотой и амплитудой изменения давления и расходом жидкости.

Известны формулы В.М. Сапожникова [3] для определения скорости потока, отрывающего частицы от стенок, способы ультразвуковой и к авиационной очистки, но в силу тех или иных причин эти методы имеют ограниченный диапазон применения.

Развитием системы очистки явились разработка и применение промывочного стенда, позволяющего применять в одной системе две жидкости, различающиеся по вязкости, смазочным свойствам и химическому составу.

Промывочный стенд с пульсирующим потоком жидкости

На Горловском машиностроительном заводе была разработана и испытана установка пульсирующего потока, создаваемого бесклапанным насосом. В основу установки положена схема многофазных пульсирующих передач [4].

На валу приводного двигателя находится эксцентриковая шайба 1 (рис.1), воздействующая на противоположно расположенные поршни 2 и 11, прижатые к шайбе либо пружинами (рис.1а), либо давлением подпитки (рис.1б). При выталкивании жидкости из-под одного из поршней открывается один из обратных клапанов 4 или 5 и жидкость поступает на промывку. В подпоршневой полости второго поршня в этот момент происходит разряжение (рис.1а), открываются обратные клапаны 6, 10 или 7, 9, связанные с этой линией, и происходит всасывание.

При схеме, показанной на рис.1б, жидкость в подпоршневую полость поступает от подпитывающего насоса 13 через гидродинамический фильтр 12, на котором задерживаются частицы, попавшие в ванну после ее промывки.

В трубопроводах после поршней встроены подвижные диафрагмы 3 и 8 со ступенчатой перегородкой, повышающие расход жидкости, идущей на промывку при малом эксцентриситете.

Как и плунжеры, диафрагмы взводятся либо пружинами, либо под действием давления подпора. В последнем случае ступенчатая перегородка из-за неравенства сил движется в сторону меньшей площади.

Схема, показанная на рис. 1а, более простая, но требует очистки промывочной жидкости внесистемными фильтрами. Это вызывает потребность еще в одном приводе, каскаде фильтров, фильтроэлементы которых, как известно, не регенерируются.

При конструктивном выполнении промывочного устройства по схеме, показанной на рис. 1б, оба эксцентрика (основного и подпиточного насоса) располагаются на одном валу, гидродинамический фильтр [1] обеспечивает непрерывную очистку поверхности фильтроэлемента от осевших на нее частиц и складирование этих частиц в бункере. Объем бункера таков, что позволяет очищать его только при профилактических осмотрах стенда.

Схема, показанная рис. 1в, предназначена для работы на разных жидкостях.

Поскольку поршни находятся в противофазах, подача жидкости в систему носит синусоидальный характер. Мгновенное изменение производительности насоса

где - площадь поршня; - эксцентриситет; - частота вращения вала насоса.

За время одного оборота подача жидкости в систему будет происходить дважды.

Подача жидкости за один оборот

Минутная подача насоса

Средняя секундная производительность

Отношение максимальной производительности к средней

Если не учитывать ступенчатость диафрагмы, то можно принимать, что подача жидкости осуществляется обычным двухплунжерным эксцентриковым насосом с вынесенными клапанами.

Расход жидкости на промывку

где - кратность диафрагмы.

Регулировка частоты пульсации осуществляется изменением частоты вращения вала приводного двигателя, амплитуды расхода - соотношений площадей диафрагм, амплитуды давления - сопротивлением дросселя на выходе промываемых трубопроводов.

На рис. 1в дан вариант гидравлической схемы для тех случаев, когда в качестве промывочной жидкости необходимо применить кислоту, сильный щелочной раствор или другую химически активную жидкость. Подача такой жидкости под большим давлением, как правило, технически трудно осуществима, так как пропускать ее через насос с обычными материалами, подшипниками, уплотнениями невозможно, а переход на каменное литье для всех деталей насоса означал бы снижение во много раз к. п. д. при требуемых давлениях.

Рисунок 1 - Схемы работы промывочных устройств

Поэтому обычно в таких жидкостях детали “намокались”, выдерживались определенное время, нейтрализовались, а затем только промывались. Не говоря уже о низкой эффективности химической реакции в застойной среде, промывка резко удорожалась и удлинялась во времени.

В стенде по схеме (см. рис.1в) можно подавать непрерывно под давлением любую жидкость с высоким пульсирующим давлением и расходом. Жидкости в гидросистеме разделяются колеблющимися с частотой вращения привода диафрагмами. Отличие одной схемы (см. рис.1,в) от другой (см. рис.1а) заключается в том, что в момент всасывания клапаны 6 и 9 (или 7 и 10) всасывают разные жидкости: первый - минеральное масло, наиболее благоприятное для работы насоса, второй - химически активную промывочную жидкость. При этом первый (9 или 10) клапан только пополняет утечки, второй - заполняет правую (по рисунку) подпоршневую полость диафрагмы. Поскольку во втором варианте промывочная жидкость после очистки не идет в насос и, кроме того, основную роль играет химическая реакция, значение фильтрования не столь велико, как в первом варианте.

Надежность насоса, работающего на чистом минеральном масле средней вязкости (мм²/с), значительно выше, чем на промывочной жидкости. Если же проблема очистки промывочной жидкости и в этом случае стоит достаточно остро, то решается она присоединением подпиточного насоса по типу выполненного для промывки (разнесенные клапаны, диафрагмы) с запиткой загрязненной жидкости из системы клапанами по правую сторону диафрагмы (аналогично клапанам 6 и 7) и с подачей выпрямленного потока на фильтр, изготовленный из нержавеющих деталей и подсоединенный к клапанам 6 и 7.

Промывочный стенд с потоком жидкости, создаваемый двухфазным пульсирующим насосом, обеспечил высокий к.п.д. системы (до 0,97), возможность промывки трубопроводов маловязкими специальными жидкостями (кислотами, щелочами) при работе самого гидронасоса на высококачественных минеральных маслах. Во много раз снижается время промывки и повышается его качество.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Финкельштейн З.Л. Применение и очистка рабочих жидкостей для горных машин.-М.: Недра, 1986.-232 с.

Белянин П.Н., Данилов В.М. Промышленная чистота машин.- М.: Машиностроение, 1976. - 328 с.

Сапожников В.М. Монтаж и испытание гидравлических и пневматических систем летательных аппаратов. - М.: Машиностроение, 1979. -215 с.

Финкельштейн З.Л., Бойко Н.З. Использование двухфазных пульсирующих гидроприводов в горных машинах / Наукові праці ДонНТУ. - Донецьк: ДонНТУ, 2001. - Вип.27. - С.442-452.