Несмотря на то, что практиками уже давно замечено то, каким образом параметры внешней среды сказываются на производительности гидромоторов, до недавних пор не проводилось достаточно серьезных экспериментов и исследований, позволяющих выявить закономерности и уровень влияния характеристик среды на КПД гидроустройств.

Гидромоторы и их работоспособность в зависимости от температуры окружающей среды

Понадобилось выполнить исследования, подтвердившие связь износа рабочих поверхностей деталей гидромотора с ростом температуры, увеличением текучести рабочей жидкости и, как следствие, падением производительности. В случае выявления износа, как показали эксперименты, необходим ремонт гидромотора для восстановления номинальных параметров производительности.

Задача исследования гидромотров

Как известно, производительность (объемный КПД) гидромотора вычисляется как номинальная (теоретическая) подача гидромотора, которая измеряется в литрах за минуту, с учетом суммарных потерь за счет утечек в дренажную полость, измеряемых также в литрах в минуту. Закон Пуазейля говорит о том, что на уровень утечек напрямую имеет влияние коэффициент вязкости жидкости, который, в свою очередь, испытывает влияние температуры: чем она выше, тем ниже вязкость и больше потери из-за утечек, следовательно, ниже объемный КПД.

На кафедре Технического сервиса машин НИ МГУ им. Н. П. Огарёва были выполнены исследования, которые подтвердили практические результаты: в случае повышенного износа рабочих поверхностей гидромотора необходим ремонт гидромотра с восстановлением или заменой деталей для сохранения номинальных значений объемного КПД.

Суть исследования гидравлических мотров

Было проведено исследование аксиально-поршневых насосов, используемых обычно для создания средних по значению параметров давлени, – 20-40 Мпа, которые применяют по преимуществу в сельскохозяйственной технике. Номинальное значение температурных параметров гидрожидкости в этом случае составляет +50±5ᵒС. Для проведения эксперимента были подобраны гидроустройства с разным техническим состоянием – новые и с разной степенью износа. Испытания проводились на гидростендах, обычно используемых в сервисных центрах, в том числе в компании «ГидроТема».

Эксперимент был разбит на три этапа, каждый из которых можно описать следующим образом:

  • выявление связи объемного КПД и температуры гидрожидкости при дросселировании через технологические, а также предельно допустимые по величине зазоры в соединениях;
  • выявление объемов утечки гидрожидкости в дренажную полость в зависимости от колебаний температуры и min/max значений зазоров;
  • выявление связи между нагревом гидрожидкости и состоянием соединений, рабочих поверхностей при работе в номинальных условиях.

Результаты

В результате проведенных исследований и на основе анализа практической работы было выявлено, что дросселирование рабочей жидкости влияет на температуру, повышая её. При этом были получены результаты, свидетельствующие о том, что при наличии недостаточной терморегуляции дросселирование жидкости через зазоры в неплотно пригнанных соединениях приводит к росту температуры, далее – к снижению вязкости и падению объемного КПД. Также было установлено, что износ поверхностей может напрямую влиять на изменение этих же параметров гидрожидкости:

  • разница между показаниями объемного КПД у нового насоса и бывшего в эксплуатации при повышении температуры составляет 1,2 и 6,9%, соответственно;
  • утечки для нового и старого гидромотора составили 1,2 л/мин и 12 л/мин, соответственно;
  • наибольшее влияние на падение объемного КПД имеют зазоры между блоком и поршнем (падение более 20%), распределителем и блоком (более 8%), а также между валом, поршнем и шатуном (2,99%);
  • скорость роста температуры гидрожидкости у бывших в эксплуатации насосов может составлять более 25% при минимальной нагрузке и более 90% под нагрузкой.

Вывод заключается в том, что существует реальная необходимость своевременного ремонта гидравлики в компании «ГидроТема», где умеют восстанавливать рабочие поверхности или заменять детали на новые оригинальные.