CC BY
105
При неподвижном контакте
/у.ф + / 2 I—2
кск = ?"пу или кск = 2^1 + /2 йст. лгИУ
При перемещении ролика по поверхности гильзы под нагрузкой возникает деформированная упрочненная зона, глубина которой больше по сравнению с величиной внедрения ролика.
Прочностные параметры упрочненного слоя отличаются от параметров основного материала. Границу раздела упрочненного и основного слоя сложно определить без определенной погрешности, так как изменение кристаллической решетки наблюдается на большей глубине по сравнению с увеличением микротвердости.
Используя упрощенную схему зоны упрочнения (см. рис. 2), границы которой ограничены точками А, В, С, В, можно определить глубину упрочненной зоны Ну Для этого с помощью профилограммы определяем расстояние между точками А и В, равное I. Линии ВС и воображаемая АС расположе-
ны по отношению к линии АВ под углом 45о (п/4). Из геометрических соображений имеем приближенное значение Ну ~ 0,7 I.
Исследованиями [4] установлено, что I = 2,ь/т.
Тогда глубина упрочненной зоны Н = 1,5чг.
Нанесение пластичного покрытия показало, что независимо от толщины покрытия пластический сдвиг происходит непосредственно в поверхностном слое. При этом менее пластичная основа остается упругой.
Список литературы
1. Крагельский, И.В. Узлы трения машин / И.В. Крагель-ский, Н.М. Михлин. — М.: Машиностроение, 1984. — 280 с.
2. Демкин, Н.Б. Качество поверхности и контакт деталей машин / Н.Б. Демкин, Э.В. Рыжков. — М.: Машиностроение. 1981. — 244 с.
3. Чичинадзе, А.В. Основы трибологии (трение, износ, смазка) / А.В. Чичинадзе. — М.: Центр «Наука и техника», 1995. — 778 с.
4. Полетаев, В.А. Повышение уровня качества машин при проектировании и изготовлении (на примере взрывозащищенных асинхронных двигателей): дисс. ... д-ра техн. наук / В.А. Полетаев. — Кемерово, 1995. — 569 с.
УДК 621.43: 631.37 А.А. Глущенко, ассистент
ФГОУ ВПО «Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия»
ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОЦИКЛОНА для очистки отработанных масел
В процессе эксплуатации масел происходит изменение их физико-химических характеристик, что приводит к потере эксплуатационных свойств и к необходимости замены масел.
Восстановить эксплуатационные свойства отработанных масел можно путем регенерации, при этом необходимо знать, какие показатели масла подлежат восстановлению.
Исследования по показателям качества отработанного масла показывают, что в первую очередь идет отклонение по вязкости, механическим примесям, по щелочному и кислотному числу. На основании этого выбирается способ восстановления эксплуатационных свойств [1]. Нами рассматривался метод очистки отработанного масла в силовом центробежном поле.
Наиболее простой и эффективной является очистка масла в гидроциклоне, где под действием центробежных сил происходит выделение твердых частиц из потока очищаемого масла (рис. 1).
Гидроциклон (рис. 2) для очистки отработан- рж. 1. Схема поверхностей частиц
ного моторного масла содержит корпус 1 цилин- в потоке гидроциклона
дроконической формы, коническую диафрагму 2, приспособления для подвода 3 и отвода 4 очищенного масла. Приспособление для подвода очищаемого масла 3 выполнено в виде патрубка прямоугольного сечения, установленного тангенциально к корпусу 1 в его верхней части с наклоном к горизонтальной плоскости. На корпусе 1 установлена крышка 5 цилиндрической формы. Диафрагма 2 снабжена наружным выступом 6 в виде кольца для ее крепления к корпусу 1 и установлена под крышкой 5 вдоль оси корпуса 1. Приспособление для отвода очищенного масла 4 установлено тангенциально к крышке 5. В нижней части корпуса 1 установлен сливной патрубок 7.
В любой точке гидроциклона скорость движения жидкости и частиц загрязнений может быть разложена на три составляющие:
^ — тангенциальную скорость, направленную перпендикулярно радиусу вращения в данной точке на горизонтальной плоскости;
$г — радиальную скорость, направленную по радиусу гидроциклона к его оси;
— осевую, или вертикальную, скорость, направленную под прямым углом к и $г вдоль оси гидроциклона.
Перемещение частицы зависит от радиальной скорости, т. е. от центробежной Рц и радиальной Рг сил, поэтому необходимо определить, в какой точке координат по линии радиуса R выбранного сечения тороида центробежная сила либо бу-
дет превосходить радиальную, либо будет меньше. В том случае, если величина скорости будет иметь отрицательное значение, частица, находящаяся в вихревом потоке, будет отброшена к стенке гидроциклона и удалена через нижнее песко-вое отверстие, если положительное — подхвачена внутренним вихревым потоком и вынесена через верхнее выходное отверстие. Координата, соответствующая точке изменения отрицательного значения скорости на положительное, будет координатой нулевой вихревой поверхности в заданном (или рассматриваемом) горизонтальном сечении гидроциклона (см. рис. 1), и таким образом будет являться зоной отделения граничного зерна, т. е. определять степень очистки продукта от примесей.
Определив уравнение поверхности нулевой вертикальной скорости, можно уточнить расчет размеров гидроциклона с заданной степенью очистки. В основу расчета заложено изменение скорости частицы в потоке гидроциклона:
Г
v7 — -
л а1
4п cos—11 2
H+H 2п
J J
0 0
-| r -htga rcosр
dhdp
(h - z )2
\2
Ro - h tg
2
2 ( а,Л
+R -2RcosP Ro -htg—
2
где Г = const — циркуляция скорости на единицу высоты соленоида; Г = 2nrvt;
H+H 2п
vt — Cr0 J J
00
dp( - r0 cos P)dh
|^(h - z)2 + r0 + R2 - 2r0 cos pj X x(02 + R2 - 2R0 cos в)
где vt — тангенциальная скорость, м/с; Н — расстояние рассматриваемого кольцевого сечения от начала вихревого слоя (т. е. от верхней крышки цилиндрической части гидроциклона), м; г0 — наружный диаметр рассматриваемого кольцевого сечения, м; dН — высота рассматриваемого кольца, м; Я и г — координаты точки, для которой вычисляется скорость; Я0 — радиус поверхности нулевых осевых скоростей на границе цилиндрической и конической частей, м,
Ro —
\ + н tg О4
п V
где Яг—радиус гидроциклона, м; Яо — радиус воздушного столба (го = 0,606гс), м; гс — радиус сливного патрубка, м; гп — радиус пескового отверстия, м; а — угол конусности гидроциклона, град.; Н — высота конической части, м; Н+Н1 — высота воздушного столба, м,
-------------------- 83
+
r
а г
2 К + К
а
*
Таким образом, осевая скорость частицы будет определяться по формуле
2пгСг0
л а,
4п 008 —
2
Я+Я, 2п
о о [(к - г)
^в( - К0 008 в) Лк
2 + г2 + Я2 - 2к 008
р]х'
X
Н+Я, 2п / /
оо
Яо - к 02,
х(г0 + Я2 - 2Я0 008 в) Я 008 в
Я0 - к 02,
йкйв
(к - г)2
Я0 - к
2
+Я2 - 2Я 008 в
Q, мг
Определив координаты изменения положения частицы в потоке гидроциклона, получим уравнение осевой скорости частицы в потоке:
У2 = У = (-244,524 - 30) - 19 769,382г - 138,852г +
+ 31 610,804С + 1373,869Я + 227 914,938^ -
- 17 399,748г2 - 158 262,452С2 - 88 475,754Я2.
Проведя преобразования, получим радиус нулевой поверхности:
Я = 0,0385 - 0,833г - 0,00722 — 0,347С.
На основании проведенных расчетов был изготовлен гидроциклон. Испытания гидроциклона заключались в определении его основных геометрических размеров и их влияния на степень очистки отработанного масла. С этой целью гидроциклон был изготовлен с изменяющимся сечением входного патрубка и сменными насадками диафрагмы для изменения глубины погружения выходного отверстия диафрагмы в поток масла.
Определено, что наилучшая степень очистки масла происходит при давлении входного потока масла 0,04 МПа, при этом содержание нерастворимых примесей снизилось с 0,1589 до 0,0911 мг (рис. 3), глубина погружения диафрагмы в поток масла составляла 66,8 мм.
При увеличении глубины погружения диафрагмы до 86,8 мм
степень очистки улучшилась и составила 0,0876 мг при давлении 0,02 МПа (рис. 4), а при увеличении давления степень очистки ухудшалась.
При увеличении глубины погружения до 96,8 мм (с двумя насадками) степень очистки при давлении 0,04 МПа составила 0,0523 мг при содержании в очищаемом масле 0,1589 мг. При меньшем и больших значениях результаты оказались хуже и составили соответственно 0,1074 и 0,1094 мг.
Таким образом, гидроциклон, изготовленный по типовым расчетам, дает наилучшую степень очистки при давлении 0,04 МПа, глубине погружения разделяющей диафрагмы в поток масла 96,8 мм и диаметре выходного отверстия песковой насадки 20 мм. Это позволяет сделать вывод, что степень очистки зависит от изменения этих геометрических размеров.
На основании предложенной методики был произведен уточненный расчет размеров гидроциклона.
По результатам исследований наилучшая степень очистки масла происходит при давлении входного потока масла равным 0,04 МПа (рис. 5), при этом содержание нерастворимых примесей с 0,1589 снизилось до 0,0398 мг, глубина погружения диафрагмы в поток масла составляла 66,8 мм.
При увеличении глубины погружения диафрагмы до 105,8 мм (с одной насадкой) степень очистки улучшилась и составила 0,0416 мг при давлении 0,04 МПа, а при большем давлении степень очистки ухудшилась.
При увеличении глубины погружения до 136,8 мм (с двумя насадками) степень очистки при давлении 0,04 МПа составила 0,0183 мг (рис. 6),
Рис. 3. Зависимость степени очистки от давления входного потока
Q, мг
с одной насадкой
с двумя насадками
Рис. 4. Зависимость степени очистки от глубины погружения диафрагмы в поток масла
+
Q, мг
Рис. 5. Зависимость степени очистки от давления входного потока
Q, мг
с одной насадкой с двумя насадками
Рис. 6. Зависимость степени очистки от глубины погружения диафрагмы в поток масла
при содержании в очищаемом масле 0,1589 мг. При меньшем и больших значениях результаты оказались хуже и составили соответственно 0,0721 и 0,0404 мг.
Необходимо отметить, что испытания проводили при температуре масла 100.103 °С. А для вы-
явления оптимальной зоны давлений первоначальные исследования проводили при входном давлении от 0,01 до 0,1 МПа, и только после выявления оптимальной зоны (0,02.0,08 МПа соответствующие производительности гидроциклона) проводили испытания для выявления зависимостей.
Выводы
Оптимальная степень очистки зависит от давления входного потока масла, подаваемого в гидроциклон, и глубины погружения диафрагмы в поток масла для его разделения.
Наилучшая степень очистки масла происходит при давлении, равным 0,04 МПа, при этом содержание нерастворимых примесей снижается с 0,1589 до 0,0183 мг, при глубине погружении диафрагмы в поток масла на 136,8 мм.
Список литературы
1. Глущенко, А.А. Методы регенерации отработанных масел / А.А. Глущенко // Развитие АПК. Часть I. — Ульяновск, 2006. — С. 184-186.
УДК 504.629.33
А.Н. Журилин, аспирант
ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина»
методика определения характеристик предприятия утилизации выбывшей из эксплуатации техники
Выбывшая из эксплуатации техника предварительно собирается на площадке временного хранения для обеспечения юридической чистоты работ, связанных с утилизацией. Продолжительность пребывания автомобиля, помещенного на площадку-накопитель, может составлять от недели до года. После юридической очистки автомобили через соответствующие периоды подаются на утилизацию. При этом промежутки времени, через которые автомобили подаются на переработку, и их количество являются вероятностными величинами, зависящими от продолжительности поиска владельца автомобиля и способа оформления с ним имущественных отношений. Применительно к предприятиям утилизации выбывших из эксплуатации автомобилей имеет место система мас-
сового обслуживания с отказами при наличии накопителя заявок.
За критерий оптимальности целесообразно принять минимум суммы потерь прибыли от ухода заказов при заполненном накопителе и от простоя как площадки-накопителя, так и технологической линии из-за отсутствия заказов при недостаточной вместимости площадки-накопителя:
Срн = 2роСр + Рно(Сн + Ст) - ^ (1)
где Срн — сумма потерь за единицу времени, р./ч, р./день; гро — количество потерянных заказов за единицу времени, 1/ч, 1/день; Ср — средняя прибыль, связанная с утилизацией одного автомобиля, р.; Рно — вероятность отсутствия заказов в накопителе; С , Ст — потери от простоя площадки-накопителя и технологической линии соответственно, р./ч, р./день.
85
