CC BY
2
УДК 53.04
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-3-308-309
ДИАГНОСТИРОВАНИЕ РАБОЧИХ ЖИДКОСТЕЙ ГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПО ПАРАМЕТРУ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОНИЦАЕМОСТИ
А.С. Алаев, Д.В. Сычев, Н.Н. Трушин
В статье рассматривается диэлектрическая проницаемость как одно из свойств минеральных масел, используемых в качестве рабочих жидкостей в гидравлических системах многих технологических и транспортных машин. В процессе эксплуатации гидравлических систем происходит ухудшение свойств рабочей жидкости, что требует периодическую ее замену. Определение оптимального периода эксплуатации рабочей жидкости и моментов ее замены является актуальной организационно-технической задачей. Представлены теоретические зависимости для расчета величины диэлектрической проницаемости жидкостей. Обосновывается метод диагностики состояния минерального масла или иной технической жидкости по величине диэлектрической проницаемости, которая изменяется в процессе насыщения жидкости загрязняющими частицами. Исходя из проведённых теоретических исследований, был изготовлен и испытан экспериментальный портативный микроконтроллерный прибор измерения диэлектрической проницаемости минерального масла, измеряющий ёмкость специального конденсатора, погруженного в испытуемое масло. Данный метод диагностирования позволяет производить замену рабочей жидкости по ее фактическому состоянию и увеличить период эксплуатации. Метод может быть применен и к другим видам рабочих жидкостей гидравлических систем.
Ключевые слова: минеральное масло, диэлектрическая проницаемости, диагностика.
Эффективность эксплуатации машин и оборудования, содержащего в своей структуре гидравлическое оборудование, определяется получаемой прибылью и зависит от надежной работы гидросистемы. В свою очередь работоспособность гидросистем машин существенно зависит от эксплуатационных свойств и чистоты рабочей жидкости, в качестве которой чаще всего используется минеральное масло [1, 2].
Замена рабочей жидкости в большинстве случаев производится в плановом порядке на основе интервалов, рекомендованных производителями. В крайних случаях выполняется лабораторный физико-химический анализ масла, который позволяет определить, пригодна ли рабочая жидкость к дальнейшей эксплуатации или же есть необходимость ее замены. Условия эксплуатации и режимы работы гидрофицированных машин чрезвычайно разнообразны, поэтому ресурс рабочей жидкости в гидроприводах технологического оборудования непостоянен. В связи с этим замена рабочей жидкости в плановом порядке оказывается не всегда эффективна.
Для проведения замены рабочей жидкости по фактическому ее состоянию необходим постоянный контроль состояния рабочей жидкости в процессе ее эксплуатации в гидроприводе. Существующие методы оценки состояния рабочей жидкости основаны на методах лабораторного анализа физико-химических свойств рабочей жидкости и спектрального анализа. Также применяются различные экспресс-методы, позволяющие быстро определить параметры рабочей жидкости в полевых условиях с помощью специальных портативных устройств [3, 4].
Существенными недостатками методов лабораторного анализа являются высокая трудоемкость, высокая стоимость технического оборудования и относительно длительное время ожидания результатов по сравнению с экспресс-методами. Экспресс-методы позволяют проводить быструю оценку показателей рабочей жидкости, однако они дают менее точные результаты по сравнению с лабораторным анализом. Данные методы также зависят от правильности выполнения отбора проб, что также может накладывать определенные погрешности на результаты анализа.
В этой связи для повышения эффективности работы технологического оборудования и получения правильного заключения о состоянии рабочей жидкости актуальной является задача оперативной диагностики фактического состояния рабочей жидкости в процессе ее эксплуатации. Для этого нужно оперативно получать информацию о состоянии рабочей жидкости в гидроприводе с помощью различных методов и инструментов оценки. По результатам такой диагностики будут приниматься решения о продолжении эксплуатации рабочей жидкости или ее замене [5].
Минеральное масло имеет ничтожно малую электропроводность, в нем нет свободных электронов, и поэтому оно является диэлектриком. Поведение электрического поля в веществе определяется, главным образом, его диэлектрической проницаемостью. В зависимости от природы базового масла (минеральное или синтетическое) и пакета вводимых присадок обладают определенными диэлектрическими свойствами, а, следовательно, и определенным значением параметра диэлектрической проницаемости s [6].
Масла можно рассматривать только как относительно неполярные жидкости, так как они содержат иногда такие молекулярные группы, которые обладают некоторым дипольным моментом. Несмотря на это, диэлектрическая проницаемость масел невелика. Диэлектрические свойства базовых масел обусловлены наличием полярных и неполярных молекул, а также характером связей между ними. Большинство молекул базовых масел нефтяного происхождения, а также синтетических на основе полиальфаолефинов состоят из атомов, связанных неполярной связью, что обуславливает хорошие диэлектрические свойства этих базовых масел [7-13].
На значение диэлектрической проницаемости s минеральных масел оказывает влияние также и пакет вводимых присадок. Они добавляются для повышения качества масла. Различают антиокислительные, антифрикционные, загущающие, моющие, антипенные и другие виды присадок. Большинство из них содержат в своем составе металлы и кислородсодержащие соединения с диэлектрической проницаемостью, резко отличающейся (в сторону увеличения) от диэлектрической проницаемости компонентов базовых минеральных или синтетических масел. Таким образом, присадки существенным образом влияют на ухудшение диэлектрических свойств масел и приводят к росту их диэлектрической проницаемости.
Рассматривать диэлектрики в электрическом поле целесообразно по диэлектрической проницаемости, разделив их на два класса: полярные и неполярные [14-19].
Неполярные молекулы при отсутствии внешнего поля электрически нейтральны, т. е. центры положительных и отрицательных электрических зарядов совпадают. Только в результате смещения зарядов под действием внешнего поля образуются небольшие индуцированные диполи, значение которых зависит от напряженности поля. К неполярным молекулам относятся углеводороды, а также минеральное масло.
Полярные молекулы при отсутствии поля могут считаться слабыми диполями. В полярных веществах центры положительных и отрицательных электрических зарядов не совпадают, и даже при отсутствии электрического поля они обладают постоянным дипольным моментом. Электрическое поле упорядочивает и деформирует диполи без существенного изменения дипольных моментов отдельных молекул, стремясь ориентировать их в направлении поля, чему препятствуют столкновения при тепловом движении. К полярным относятся молекулы с электровалентной или полной связью, например, молекулы воды.
К настоящему времени многие исследования неполярных и слабо--полярных жидких диэлектриков сводятся к их использованию в технике в качестве изоляционных материалов. Диэлектрическая проницаемость неполярных жидких диэлектриков находится в пределах 2,0 - 2,5. К данному классу диэлектриков относится основная группа товарных нефтепродуктов (бензины, дизельные топлива, минеральные рабочие и смазочные масла и др.) Для этих диэлектриков изменение диэлектрической проницаемости при изменении температуры, давления, а также при изменении фазового состояния вещества обусловливается почти исключительно изменением плотности. Для всех неполярных жидкостей температурный коэффициент диэлектрической проницаемости меньше нуля, то есть с увеличением температуры диэлектрическая проницаемость уменьшается за счет уменьшения числа молекул в 1 см3. Все полярные жидкости (вода, продукты диссоциации масел) обладают повышенной диэлектрической проницаемостью.
Под действием электрического поля неполярные молекулы базового масла смещаются, что вызывает появление поляризационных токов или токов смещения. Полярные молекулы базового масла стремятся повернуться так, чтобы их оси совпадали с направлением действия поля, что приводит к возникновению поляризационных зарядов и поляризации молекул базового масла. Чем больше величина поляризационных зарядов, возникающих в масле при наложении на него электрического поля, тем больше величина диэлектрической проницаемости базового масла.
Диэлектрическая проницаемость каждого диэлектрика не является строго определенной и неизменной, а зависит от целого ряда факторов: наличия примесей, температуры, влажности и т.п.
Во многих теоретических и практических работах по свойствам технических жидкостей отмечается, что прибавление одной неполярной жидкости к другой (например, бензин к маслу) слабо изменяет диэлектрическую проницаемость смеси, так как 8 неполярных жидкостей очень близки между собой по величине. А прибавление полярной жидкости (например, воды), молекулы у которой имеют большой дипольный момент, к неполярной жидкости (например, к маслу), сильно увеличивает значение диэлектрической проницаемости 8.
При рассмотрении зависимости диэлектрической проницаемости от влажности необходимо отметить, что все жидкие диэлектрики, диэлектрическая проницаемость которых меньше диэлектрической проницаемости воды, в большей или меньшей степени гигроскопичны, то есть обладают способностью поглощать (впитывать) влагу при смачивании водой или при нахождении в воздухе, содержащем водные пары. Присутствие даже малых количеств воды способно значительно увеличить диэлектрическую проницаемость диэлектрика. Это объясняется тем, что присутствие имеющей высокую диэлектрическую проницаемость воды может способствовать диссоциации молекул самого вещества.
В неполярных и слабополярных жидких диэлектриках, например, в минеральном масле, примесная электропроводность играет весьма важную роль. Их электропроводность в основном определяется примесями, загрязнениями, так как степень диссоциации основных молекул очень мала. Она зависит от концентрации примесей, от структуры молекул примесей и от диэлектрической проницаемости растворителя.
В процессе эксплуатации гидропривода масло выполняет функции накопителя продуктов окисления, изнашивания и загрязнений, образующихся при работе двигателя, а это приводит к изменению химических и электрофизических свойств рабочей жидкости в гидроприводе. Эти изменения вызывают деградацию рабочей жидкости, называемую также «старением». Так, в процессе эксплуатации происходит насыщение рабочей жидкости частицами загрязнений, продуктами окислений, а также наблюдается изменение ее физико-химических свойств. Скорость деградации рабочей жидкости непосредственно связано с продолжительностью работы гидропривода под нагрузкой. В этом случае работающее масло, помещенное в область электрического поля Е при напряжении и, будет характеризоваться параметрами диэлектрической проницаемости е.
Рассматривая влияние окисления масла следует отметить, что продуктами окисления углеводородов являются альдегиды и оксикислоты, для которых характерно наличие карбонильной группы СО. Эта группа особенно подвержена поляризации, что приводит к росту величины диэлектрической проницаемости масла.
В свежем масле молекулы базовой основы нефтяных масел имеют ковалентные связи и распределяют заряды между атомами равномерно, т.е. обладают неполярной связью. В процессе окисления основа масла разрушается, ковалентные связи разрушаются, заряды смещаются в ту или иную сторону молекулы или молекулярного соединения, образуется полярная связь.
Рост величины диэлектрической проницаемости масла также наблюдается в зависимости от увеличения в ней относительной массовой концентрации проводящих примесей, попадающих в него во время эксплуатации гидро-филированного оборудования [20].
Диэлектрическая проницаемость неполярных диэлектриков, которым является минеральное масло, способна меняться при воздействии на него полярным диэлектриком. Поэтому любое изменение физико-химического состава рабочей жидкости в процессе работы (например, ее загрязнение примесями) влечет изменение диэлектрической проницаемости 8 рабочей жидкости. На рис. 1 представлены факторы, влияющие на диэлектрическую проницаемость масла.
Диэлектрическая проницаемость минерального масла определяется непосредственно химическим составом масла, который определяется физико-химическими показателями, а также наличием и концентрацией загрязняющих примесей, присутствующих в масле.
Так, при рассмотрении вопроса по определению зависимости диэлектрической проницаемости от влажности следует исходить из того, что жидкие диэлектрики, у которых диэлектрическая проницаемость меньше, чем у воды, потенциально считаются гигроскопичными веществами. Значит диэлектрическая проницаемость при увеличении влажности работающего масла будет возрастать.
По имеющимся справочным данным различные вещества характеризуются своим индивидуальным значением диэлектрической проницаемости. Следовательно, изменения в составе диэлектрика или в строении его молекул сопровождаются изменением его диэлектрической проницаемости, что позволяет использовать диэлектрические изменения для оценки отклонений от базовых значений масла, обнаружения химических процессов и для определения наличия примесей.
Рис. 1. Факторы, влияющие на диэлектрическую проницаемость минерального масла
В процессе аналитических исследований было сделано предположение, что свежее масло, имея базовую основу и комплект присадок, однородно. Приобретенные свойства работающего масла за счет продуктов окисления и загрязнения, свидетельствуют о неоднородности его состояния.
Согласно свойству аддитивности, состоящем в том, что значение величины, соответствующее целому объекту, равно сумме значений величин, соответствующих его частям, изменения свойств работавших масел можно описать математическими зависимостями через приращение параметра Ах к первоначальному значению аргумента хо,
то есть х = Хо + Ах . Если полагать, что приращение Ах есть загрязняющие компоненты, образующиеся в процессе
эксплуатации гидропривода относительно исходного состояния свежего масла хо, то величина х будет показывать
текущее значение загрязнения на момент его измерения.
Таким образом, если работающее масло рассматривать как бинарную смесь, представляющую собой сумму свежего масла и компонентов загрязнений, то разница между значениями текущего периода х{+1 и прошлого периода
х{ будет являться величиной, которая характеризует загрязнение масла. Причем, если причина, вызывающая загрязнение, не устранится, то будет наблюдаться рост загрязняющих веществ при последующих анализах масла.
Таким образом, если свежее масло имеет диэлектрическую проницаемость 8м, то в связи со свойствами аддитивности работающее масло имеет диэлектрическую проницаемость, которая находится по формуле (1):
8р =8м +Ае (1)
Масло и большинство загрязняющих компонентов (вода, продукты окисления и износа, частицы пыли),
обладая диэлектрическими свойствами, образуют статистическую смесь с эффективной диэлектрической проницае-*
мостью 8 . Для ее расчета было положено, что отдельные компоненты не вступают друг с другом в химические реакции, т.е. смесь чисто физическая.
Практика показывает, что условия эксплуатации различных диэлектрических материалов очень часто приводят к образованию смесей с новыми приобретенными свойствами. Как правило, это двухкомпонентные (или более) смеси, диэлектрическая проницаемость которых неизвестна. В большинстве случаев композиционные диэлектрики представляют собой хаотические (статистические) смеси, в которых зерна компонентов расположены в пространстве неупорядоченно, хаотически. Истинное значение диэлектрической проницаемости надо определять между статистическими значениями смесей, определяемыми с помощью неравенства Винера (2):
* т , (2)
-<8 <
XV 8) 1=1
г=1
*
где 8 - эффективная диэлектрическая проницаемость смеси, 8у - диэлектрические проницаемости компонентов смести, у- - объемные концентрации компонентов в смеси, т - число компонентов в смеси.
*
Работающее масло является бинарной смесью с эффективной диэлектрической проницаемостью 8 , которая складывается из диэлектрической проницаемости свежего масла 81, принимаемого за эталон, и диэлектрической
проницаемости загрязняющего компонента 82, концентрацию которого требуется оценить.
*
Для расчета эффективной диэлектрической проницаемости 8 статистической смеси (хаотической, неупорядоченной в пространстве) предложено большое число формул, вывод которых основан на различных теоретических
предпосылках и экспериментальных данных. Они приведены в следующей таблице.
*
В приведенных зависимостях 8 - эффективная диэлектрическая проницаемость смеси, 81 и 82 - диэлектрические проницаемости компонентов смеси, ^ и у 2 - объемные концентрации первого и второго компонента в смеси соответственно.
1
Формулы для расчета ээффективной диэлектрической проницаемости статистических смесей
Зависимость Формула зависимости Условия применения
Лихтенекера ^е* =^е! +V2lgе2 Для двух компонентов
* т г=1 Для т компонентов
* 1 * Р Л ^е =—^е Р Для вспененного материала
Ландау-Лифшица з е т 3 е Vе = Ту, 3 ег г=1 Для т компонентов
Беера гт _ ■Vе = ег г=1 Для т компонентов
Лорентца - Лоренца * е -1 т е, -1 -= Ту, - е* +2 ¡=1 ег + 2 Для смесей неполярных диэлектриков
Винера е* -1 т е. -1 V1 =2У ^ е * г=1 е + г Для смесей неполярных диэлектриков, г * 2
Брюггемана * е1 е =-4—^ (1 -У2 )3 Для металлических частиц (проводников)
Максвелла = е 2е1 + е2 - 2у2 (е2 -е1) 2е1 +е2 +у(е2 -е1) Для матричного расположения частиц шарообразной формы
Оделевского е* = Л ^Л2 + ее А = 1 [(3п - 1)е1 +(3У2 - 1)е2] Для двухкомпонентных статистических смесей с хаотически расположенными частицами в смеси
* е =е1 Г Л 1 У2 1 + 1-2- 1 -у2 + у2 1 3 е2 -е1 ) Для матричного расположения частиц в смеси
Выбор формулы для описания диэлектрической проницаемости статистической смеси выполнялся при соблюдении следующих условий:
1) «постулат пропорциональности» - если значения всех компонентов смеси е^ изменяются в одном и том
*
же соотношении, то и значение диэлектрической проницаемости смеси е должно изменяться в том же соотношении. В частности, формула должна оставаться справедливой, если в нее будут проставлены значения соответствующих
абсолютных диэлектрических проницаемостей ее и еде ;
*
2) Формула должна быть симметричной в отношении всех компонентов, то есть значение е не должно
изменяться при изменении номеров г, которыми нумеруются те или иные компоненты. Если значения еу для всех
*
компонентов одинаковы, то е должно совпадать с этим единственным значением. Если в смеси имеется лишь один
*
компонент, то есть т=1 и V = 1, значение е также должно совпадать со значением еу ■
Иногда при расчете приходится иметь дело не с объемными содержаниями компонентов в смеси V, а с их массовыми содержаниями с . В этом случае пересчет делается на основании элементарных формул, полученных из арифметического закона смещения (3):
VI =С Р с, Р' (3)
Рг
р
где р и р, - соответственно плотности смеси и компонентов.
Условием применения массовых концентраций является предположение, что смесь - это физическое вещество, и ее компоненты (например, частицы износа) не вступают в химическое взаимодействие друг с другом.
Поскольку основными видами загрязнений масел в гидравлических приводах технологических машин являются вода, частицы атмосферной пыли и металлические частицы, то были рассмотрены зависимости, определяющие влияние каждого вида загрязнений на диэлектрическую проницаемость масла в гидравлической системе.
При загрязнении масла загрязнениями в виде частиц атмосферной пыли эффективная диэлектрическая проницаемость смеси аппроксимируется эмпирической зависимостью Оделевского для матричного расположения части в смеси. В данном случае предполагается, что загрязняющие частицы пыли не соприкасаются друг с другом.
--81
1 +
^2
1 -У 2 3
^2 82 -81
(4)
В этом случае изменение эффективной диэлектрической проницаемости 8 связано с нарушением герметичности соединений гидропривода и возможностью свободного доступа частиц пыли в масло через неплотности в соединениях сопрягаемых деталей.
График зависимости диэлектрической проницаемости масла от концентрации частиц атмосферной пыли в нем приведен на рис. 2.
3.7
л
С 3 5
0 X
1 3.3 =
1 3 1
с
^ 2.9
0 Ф
1 2.7
Ё
ш
5 25
5 О 0.02 0 04 О.Ов оое 0 1
Содержание пыли
Рис 2. График зависимости диэлектрической проницаемости масла от концентрации частиц
атмосферной пыли
Для оценки загрязнений работающего масла водой, которая не образует никаких регулярных структур в масле, выбрана формула Оделевского для двухкомпонентных статистических смесей с хаотически расположенными загрязняющими компонентами в смеси:
8* = А + „I А2 + 8182
2
(5)
А = 1 [(3У1 -1)81 +^2 -1)82 ]
где 82 = 81 - диэлектрическая проницаемость воды; ^ и у2 - объемные концентрации свежего масла и воды соответственно. При этом должно выполняться условие + У 2 = 1.
График зависимости диэлектрической проницаемости масла от воды в нем приведён на рис. 3. Для оценки влияния концентрации загрязнений металлическими износными частицами была выбрана формула Брюггемана, поскольку данные частицы являются проводниками и для них диэлектрическая проницаемость 82 ^ да:
8 = -
81
_ (6) (1 ^2 )3
При применении данной зависимости должно выполняться условие, что диэлектрическая проницаемость металлических частиц износа 82 ^ да и концентрация металлических частиц в масле у2 << 1.
График зависимости диэлектрической проницаемости масла от концентрации металлических частиц в нем приведён на рис. 4.
3.7
Содержание воды
Рис. 3. График зависимости диэлектрической проницаемости масла от концентрации воды
312
Содержание металлических частиц Рис. 4. График зависимости диэлектрической проницаемости масла от концентрации металлических частиц
В результате анализа данных графиков видно, что наибольшее влияние на диэлектрическую проницаемость масла влияет содержание металлических частиц и воды, поскольку значения диэлектрической проницаемости воды много больше значения диэлектрической проницаемости масла, а металлические частицы являются проводниками. Содержание частиц атмосферной пыли в масле также увеличивает диэлектрическую проницаемость масла, но не так сильно, как первые два вида. Полученные значения являются весьма приближенными, так как не учитывались физико-химические показатели масла, которые также влияют на диэлектрическую проницаемость.
*
Таким образом, эффективная диэлектрическая проницаемость статистической смеси е находится в функциональной зависимости от значений диэлектрических проницаемостей отдельных компонентов Sj и е2 , их концентрации Vj и V2 . Оценка состояния статистической смеси происходит по изменениям этих компонентов. Поэтому
загрязнители работающего масла (продукты износа и окисления, атмосферная пыль, вода), с учетом концентраций, изменяют его общую диэлектрическую проницаемость, что и было положено в основу метода диагностики рабочей жидкости.
Для оценки применимости и возможности применения диэлектрической проницаемости как критерия, по которому производится оценка состояния масла в гидроприводе, были разработаны измерительная ячейка и устройство для измерения емкости конденсатора. Измерительная ячейка представляет собой плоский конденсатор с двумя обкладками, расположенными на расстоянии друг от друга. Конденсатор помещается в анализируемое масло. В основу устройства для фиксирования ёмкости измерительного конденсатора был взят контроллер Arduino Uno, сопряжённый с жидкокристаллическим индикатором [21, 22]. Принцип действия устройства основан на зарядке конденсатора, а затем измерении напряжения на конденсаторе. Для обеспечения работы данного устройства была разработана соответствующая программа. Были выполнены измерения емкости конденсатора, помещаемого в масло, с определенной периодичностью, равной 200 часов эксплуатации. Лабораторные исследования измерительного конденсатора показали устойчивую корреляцию величины его ёмкости в зависимости от степени загрязнения минерального масла [23].
Список литературы
1. Харазов А.М. Техническая диагностика гидроприводов машин. М.: Машиностроение, 1979. 112 с.
2. Богдан Н.В., Жилевич М.И., Красневский Л.Г. Техническая диагностика гидросистем: Научное издание. Мн.: Белавтотракторостроение, 2000. 120 с.
3. Техническая диагностика гидравлических приводов / Алексеева Т.В., Бабанская В.Д., Башта Т.М. [и др.]; Под общ. ред. Т.М. Башты. М.: Машиностроение, 1989. 264 с.
4. Свешников В.К. Станочные гидроприводы: Справочник 6-е изд., перераб. и доп. СПб.: Политехника, 2015. 627 с.
5. Коновалов В.М., Скрицкий В.Я., Рокшевский В.А. Очистка рабочих жидкостей в гидроприводах станков. М.: Машиностроение, 1976. 288 с.
6. Диагностика агрегатов машин методом высоковольтного тлеющего разряда: монография / Ю.А. Власов, Э.И. Удлер, Н.Т. Тищенко, Ю.С. Саркисов. Томск: Изд-во Томского гос. архит.-строит. ун-та, 2013. 198 с.
7. Рудашко А.А., Полховский Н.Д. Методика и результаты исследования моторных масел на наличие массовой доли воды // Вестник Брянской государственной сельскохозяйственной академии. 2014. №3. С. 72-74.
8. Джерихов В.Б. Автомобильные эксплуатационные материалы: Учеб. пособие. Ч. II. Масла и смазки. СПб.: СПб. гос. архит.-строит. ун-т. 2009. 256 с.
9. Фитч Дж., Тройер Д. Анализ масел: основы и применение / Пер. с англ. 2-го изд.; под ред. Е.А. Новикова, М.В. Кирюхина. СПб: ЦОП «Профессия», 2015. 176 с.
10. Бродский Г.С. Фильтры и системы фильтрации для мобильных машин. М.: «Журнал «Горная промышленность» (НПК «ГЕМОС Лтд.»), 2003. 360 с.
11. Тарасов П.И., Гурьянов Ю.А. Диагностика состояния механизмов по параметрам работающих масел // Горная промышленность. 2005. №1. с. 57-61.
12. Зубкова С.Ю., Романов Р.А. Комплексный анализ масла для диагностики оборудования // Станочный парк. 2016. №10. С. 30-31.
13. Борисова Г.А., Койков С.Н. Физика диэлектриков. Л.: Изд-во Ленинградского ун-та, 1979. 240 с.
14. Сканави Г.И. Физика диэлектриков (область слабых полей). М.-Л.: Государственное издательство технико-теоретической литературы, 1948. 500 с.
15. Сканави Г.И. Физика диэлектриков (область сильных полей). М.: Государственное издательство физико-математической литературы, 1958. 909 с.
16. Григоров А.Б., Наглюк И.С. Диэлектрические свойства моторных масел // Автомобильный транспорт / Харьк. нац. автомоб.-дорож. ун-т. Харьков, 2009. № 25. С. 167-170.
17. Надь Ш.Б. Диэлектрометрия. Пер. с венг. В.Д. Калашникова. Под ред. В.В. Малова. М.: Энергия, 1976.
200 с.
18. Майофис И.М. Химия диэлектриков. Учеб. пособие для энергетических специальностей вузов. М.: Высшая школа, 1970. 332 с.
19. Тареев Б.М. Физика диэлектрических материалов: Учебное пособие для вузов. М.: Энергоиздат, 1982.
320 с.
20. Экспресс-метод оценки работоспособности моторных масел / В.Ф. Кукоз, В.Д. Хулла, А.В. Тарасов, Н.Г. Подгайный // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Технические науки. 2007. № 3. С. 75-76.
21. Алаев А.С., Трушин Н.Н. Автоматизация диагностики рабочей жидкости в гидросистемах металлорежущих станков // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 8. Часть 2. Тула: Изд-во ТулГУ, 2017. С. 258-264.
22. Алаев А.С., Трушин Н.Н. Обоснование метода диагностики гидравлических систем // Машины, агрегаты и процессы. Проектирование, создание и модернизация: Материалы международной научно-практической конференции. Санкт-Петербург: СПб ФНИЦ МС, 2018. № 1. С. 115-120.
23. Трушин Н.Н., Сычев Д.В. Микроконтроллерный прибор диагностики загрязненности минерального масла // Новые информационные технологии в нефтегазовой отрасли и образовании: Материалы IX Международной научно-практической конференции-конкурса. Тюмень: Изд-во ТИУ, 2022. С. 152-156.
Алаев Александр Сергеевич, начальник бюро отдела программного управления оборудованием, [email protected], Россия, Тула, ПАО «Императорский Тульский оружейный завод»
Сычев Денис Викторович, магистрант, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Трушин Николай Николаевич, д-р техн. наук, профессор, [email protected], Россия, Тула, Тульский государственный университет
DIAGNOSTICS HYDRAULIC SYSTEM WORKING FLUIDS BY DIELECTRIC PERMITTIVITY PARAMETER
A.S. Alaev, D.V. Sychev, N.N. Trushin
The article deals with dielectric permittivity as one of the properties of mineral oils used as working fluids in hydraulic systems of many technological and transportation machines. In the process of operation of hydraulic systems, there is a deterioration ofproperties ofworking fluid, which requires its periodic replacement. The task of determining the optimum period of working fluid operation and moments of its replacement is an actual organizational and technical task. The article substantiates the diagnostics of mineral oil condition by the value of its dielectric permittivity, which changes in the process of oil saturation with polluting particles. Based on the theoretical studies, an experimental microcontroller device for measuring the dielectric permittivity of mineral oil by measuring the capacitance of a special fabricated capacitor immersed in the tested oil was manufactured.
Key words: hydraulic systems, working liquid, liquid resource, hydraulic equipment diagnostics.
Alaev Alexander Sergeevich, head of the bureau of the hardware software management department, [email protected], Russia, Tula, JSC «The Imperial Tula Arms Factory»,
Sychev Denis Vicktorovich, student, [email protected], Russia, Tula, Tula State University,
Trushin Nikolay Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, trushn@tsu. tula. ru, Russia, Tula, Tula State
University УДК 625.144.5
DOI: 10.24412/2071-6168-2024-3-314-315
ВНЕДРЕНИЕ КОМПЛЕКСА РАЦИОНАЛИЗАТОРСКИХ ПРЕДЛОЖЕНИЙ ДЛЯ УКЛАДОЧНОГО КРАНА УК-25/9-18
Г.Г. Киселев, И.А. Коновалов, А.Р. Коновалова
В статье рассматривается комплекс рационализаторских предложений для путеукладчика УК-25/9-18. Проанализированы выявленные недостатки при работе на укладочном кране в эксплуатации. Даны рекомендации по усовершенствованию конструкции укладочного крана, заключающиеся в замене стандартных башмаков крепления каретки на пальцы, установки навеса для защиты от атмосферных осадков, увеличение выхлопной трубы для устранения попадания отработавших газов на рабочее место машиниста и установкой пневмоинструмента для путевых работ. Выполнен расчет статических нагрузок с использованием программы Solid Works от предложенных мероприятий. Проанализированы преимущества и недостатки предложенных мероприятий по модернизации УК-25/9-18.
Ключевые слова: укладочный кран УК-25/9-18, пульт управления, модернизация, статистические нагрузки.
Укладочный кран УК-25/9-18 - путевой кран, предназначенный для укладки и снятия рельсовых звеньев длиной 25 метров и грузоподъемностью до 18 тонн, а также для выполнения работ по обслуживанию и ремонту железнодорожного пути [1].
