CC BY
45
УДК 621.629.3;669.54.531/534.793
С.К. Тойгамбаев, канд. техн. наук, доцент
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина»
теоретический анализ применения двухступенчатой системы очистки рабочей жидкости в гидроприводах машин
Особенность конструкции современных сельскохозяйственных, дорожных и строительных машин — наличие в них гидравлических приводов. Технический уровень гидропривода во многом определяется максимальным давлением, создаваемым в нем рабочей жидкостью. Это обусловливает необходимость уменьшения зазоров в парах трения его механизма, что, в свою очередь, требует повышения чистоты применяемых рабочих жидкостей.
Как показывают исследования, отказы гидроприводов достигают 15 % всех отказов сельскохозяйственных, строительных и дорожных машин, причем около 60 % из них прямо или косвенно связаны с повышенной загрязненностью рабочих жидкостей. Накопление в них загрязнений происходит на всех этапах транспортирования [1, 2, 3], хранения, заправки и применения, но наиболее интенсивно рабочие жидкости загрязняются в процессе эксплуатации машин.
Штатные системы очистки не обеспечивают требуемой чистоты рабочих жидкостей, что существенно снижает эксплуатационную надежность современных гидроприводов. Вместе с тем, по данным В.А. Бербера [4], повышение чистоты рабочих жидкостей гидросистем позволяет в 3...5 раз повысить ресурс агрегатов гидросистем, на 50.70 % уменьшить число отказов в них и в 2.7 раз снизить затраты на запасные части при ремонте агрегатов гидросистем.
Одна из основных задач создания двухступенчатой мобильной очистительной фильтрационной установки — оценка качества очистки жидкостей. При этом оценочными показателями эффективности очистки жидкости считают номинальную (95 %-ю) тонкость фильтрации и коэффициент полноты фильтрации [1].
Номинальная тонкость фильтрации может быть определена через коэффициент фх, характеризующий снижение штучной концентрации частиц размерами Х в очищаемой жидкости при ее однократном пропускании через фильтр
фх = К - И1) / (1)
где п0, п1 — количество частиц загрязнений размером Х, содержащихся в очищаемой жидкости до и после фильтра.
Коэффициент полноты фильтрации у, характеризующий снижение массовой концентрации загрязнении в очищаемой жидкости при ее однократном пропускании через фильтр,
у = (Со - С1) / Со, (2)
где С0, С1 — массовая концентрация загрязнений соответственно в суспензии и фильтрате.
В случае очистки нефтепродуктов несколькими последовательно установленными фильтрами, образующими систему очистки, оценка эффективности работы отдельных ее элементов не дает объективного представления о качестве жидкости в целом, так как не учитывается влияние элементов системы друг на друга. Рассмотрим систему очистки нефтепродуктов, учитывая взаимное влияние элементов ее и используя для анализа системный подход.
Допустим, что на фильтр 11 поступают частицы загрязнении размером Х в количестве пох, а выходят из него в количестве п1х. На фильтр /2 соответственно поступают частицы размером Х в количестве п1х, а выходят из него в количестве п2х. Тогда коэффициент фильтрации каждого из фильтров можно рассчитать по формулам
Ф1х = (пох - п1х) / пох; (3)
Ф2х = (п1х - п2х) / п1х. (4)
Коэффициент фильтрации фсх частиц размером Х для системы очистки без учета влияния фильтра 11 на фильтр 12
Фсх = (пох - п2х) / пох. (5)
Решая совместно выражения (3), (4) и (5) получаем
Фсх = 1 - (1 - Ф1х) (1 - Ф2х) (6)
или
Фсх = Ф1х + Ф2х - Ф1хФ2х. (7)
Коэффициенты фильтрации Ф1х и Ф2х выразим с учетом функции распределения частиц по размерам [2]:
ГХ = 1 - (1 + Ьх)е-Ьх. (8)
Тогда
Фіх = 1 - (1 + 61х)е-ъ‘х;
Ф2х = 1 - (1 + ^х^
(9)
(10)
где Ъ1 = 1,679 / ^05у), Ъ2 = 1,679 / d05(2. — параметры, определяемые при 50 %-ной тонкости фильтрации фильтров соответственно 11 и /2.
Таким образом, степень фильтрации частиц загрязнении необходимого размера определяется эффективностью работы каждого элемента системы. Причем коэффициент очистки системы в целом выше, чем у фильтра, имеющего наивысшую тонкость фильтрации.
Теперь рассмотрим другой эффективный показатель работы системы — коэффициент полноты фильтрации Фр. Его можно определить по
формуле
Фр = (Со - С1)
Со |ф:
хр ^(х)
(11)
где С0, С1 — массовая концентрация загрязнении соответственно до и после фильтров; xe-axdx — диф-
ференциальная функция массового распределения частиц загрязнений по размерам [2].
С учетом формулы (7) уравнение (11) примет вид ^
Фр = I (Ф1х + Ф2х - Ф^Х^Х (12)
0
где ст = 1,679 / Х05 — параметр массового распределения частиц загрязнений по размерам с учетом частиц размером Х0 5(т), делящий интегральную функцию рх пополам (медиана распределения) [3].
Подставив в уравнение (12) значения коэффициентов Ф1х и Ф2х из формул (9) и (10), после интегрирования получим
Фр = 1 - ст/ (Ст + Ь1 + Ь2) х
X [1 + 2ЪХ / (Ст + Ъх + Ъ2) + (13)
+ 2Ъ2 / (ст + Ъ1 + ъ2) + 6Ъ1Ъ2 / (ст + Ъ1 + ъ2)].
Уравнение (13) позволяет оценить коэффициент полноты фильтрации системы очистки нефтепродуктов, состоящей из двух последовательно установленных фильтров. Расчет по формуле (13) показывает возможность получения любой эффективности очистки.
Вывод
Применение установок, состоящих из двух последовательно установленных фильтров, позволяет значительно повысить их чистоту и управлять качеством очистки за счет соответствующего подбора характеристик фильтров грубой и тонкой очистки.
Список литературы
1. Обоянцев, О.Ю. Разработка средств контроля и повышения надежности гидросистем дорожных и строительных машин / О.Ю. Обоянцев: дисс. ... канд. техн. наук. — Томск: ТГАСУ, 2004. — 145 с.
2. Пивнев, Д.В. Разработка комбинированных поверхностных фильтров — очистителей нефтепродуктов для дорожных и строительных машин / Д.В. Пивнев: дисс. ... канд. техн. наук. — Томск: ТГАСУ, 2003. — 193 с.
3. Удлер, Э.И. Фильтрация нефтепродуктов / Э.И. Уд-лер. — Томск: ТГАСУ, 1988.
4. Бербер, В.А. Современное состояние в области исследовании по обеспечению и контролю промышленной чистоты гидросистем / В.А. Бербер и др. / Промышленная чистота рабочих жидкостей гидросистем и фильтрация. — Челябинск: ЧГАУ, 1983. — С. 20-21.
УДК 631.3.004.5
В.П. Уваров, доцент
Р.Н. Дидманидзе, канд. экон. наук, доцент
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина»
энергозатраты на технологические процессы при минимуме возвратных вложений
Производство продукции растениеводства обеспечивается соответствующими ресурсами. Потребность в основных из них — технических и финансовых устанавливается инженерным менеджментом.
Совокупное использование энергетических и денежных вложений на работу принято оценивать по приведенным затратам Сп. Они зависят от
объема (площади, урожая) и составляют основу при калькуляции процесса. По минимуму Сп при проектировании машиноиспользования устанавливают средневзвешенное соотношение между часовыми издержками Сч и производительностью Ж средств механизации: Сп = Сч / Ж ^ тт.
При реализации такого соотношения достигают эффективного выполнения в агротехнические
71
