Сельское хозяйство/2. Механизация сельского хозяйства

К.т.н. Рылякин Е.Г.

Пензенская государственная сельскохозяйственная академия, Россия

Изменение работоспособности гидропривода
под действием неблагоприятных климатических факторов

Одним из важных условий повышения эксплуатационных и технико-экономических характеристик сельскохозяйственной техники является использование гидропривода. Область применения гидроприводов постоянно расширяется. В настоящее время они используются практически во всех моделях тракторов, а также на многих других сельскохозяйственных машинах.

Долговечность гидросистем сельскохозяйственной техники определяется сроком службы ее сборочных единиц. В условиях эксплуатации ресурс гидросистемы в значительной степени характеризуется техническим состоянием наиболее сложных и ответственных агрегатов – гидронасоса, гидрораспределителя, силовых цилиндров.

Несмотря на постоянное совершенствование агрегатов гидропривода современных тракторов, их надежность в настоящее время остается недостаточно высокой. Например, ресурс гидрораспределителей в эксплуатационных условиях в ряде случаев не достигает 2000 моточасов, против нормативного – 6000…8000 моточасов; ресурс шестеренных гидронасосов составляет 45…50% от установленного.

В процессе работы шестеренных насосов под давлением опорные втулки и шестерни прижимаются к внутренним поверхностям стенок колодцев корпуса. При этом наблюдается смятие стенок колодцев со стороны камеры всасывания по поверхности в сопряжении со втулками и шестернями и износ поверхности сопряжения вращающихся шестерен. После изнашивания поверхности колодцев корпуса становятся конусообразными с расширением в сторону привалочной плоскости. По образующим – износ ступенчатый.

Корпуса насосов имеют наибольший износ в зоне работы шестерен – 0,035…0,040 мм, а в отдельных корпусах – 0,1 мм. По внешнему виду износы характеризуются наличием рисок и задиров, что говорит об абразивном характере изнашивания.

Износ в зоне верхних втулок этих насосов составляет 0,008…0,014 мм, а у отдельных корпусов достигает 0,04 мм. В зоне нижних втулок он составляет – 0,005…0,010 мм. Характер износа под втулки соответствует характеру распределения гидравлических сил. Износ поверхностей колодцев под верхними втулками в 2…5 раз больше, чем под нижними. Такое различие можно объяснить перекосом качающего узла при работе насоса под нагрузкой.

Под воздействием неблагоприятных климатических факторов, определяющим из которых является температура окружающего воздуха, доля отказов шестеренных насосов обусловленных повышенным износом корпусных деталей возрастает.

До настоящего времени не установлено количественной связи между температурой и интенсивностью изнашивания. Более того, среди исследователей нет единого мнения о том, увеличивается или уменьшается интенсивность изнашивания при понижении температуры. Большинство ученых все же считают, что с понижением температуры интенсивность изнашивания увеличивается.

Низкие температуры воздуха вызывают многократное увеличение вязкости смазочных материалов и технических жидкостей. Такое увеличение вязкости смазочных материалов снижает их жидкотекучесть, в результате чего поступление смазочных материалов к узлам трения затрудняется или может полностью прекратиться. Под действием низких температур влага, содержащаяся в смазочных материалах, кристаллизуется, что вместе с изменением свойств самих материалов снижает их смазывающие свойства (например, снижается свойство прилипаемости масла к металлическим поверхностям) и, тем самым, провоцирует возникновение сухого или полусухого режима трения и, как результата, повышения интенсивности изнашивания.

Помимо того, основной причиной повышения интенсивности изнашивания, следует считать ухудшение условий трения – проникновения абразивных частиц в зону контакта деталей гидрооборудования, ослабление защитных свойств смазки, изменение зазоров сопряжения, обусловленных изменением температуры рабочей жидкости гидросистемы.

Наличие механических примесей в рабочей жидкости приводит к абразивному изнашиванию, которое является практически единственным видом изнашивания металлических и полимерных деталей гидрооборудования. Интенсивность изнашивания пропорциональна количеству и размерам механических примесей. Установлено, что увеличение загрязненности в четыре раза снижает долговечность гидрооборудования в два раза. Отсутствие или недостаточная эффективность фильтра сокращает срок службы насосов в 10…12 раз. При низких температурах часть потока жидкостей проходит через переливной клапан фильтра, не фильтруясь. Кроме того, в более вязкой жидкости абразивные частицы легче удерживаются во взвешенном состоянии и транспортируются по гидросистеме.

При изменении температуры от плюс 20 до минус 30^оС износ металлических деталей увеличивается в 1,25 раза, при изменении температуры от плюс 20 до плюс 80^оС – в 1,2 раза. Повышение износа металлических деталей при отрицательных и положительных температурах обусловлено ухудшением условий взаимодействия поверхностей трения, которые, не влияя на характер изнашивания, увеличивают его интенсивность.

При температурах от плюс 10 до плюс 50^оС наблюдается участок наименьшего износа деталей. В этом интервале температуры поверхности трения наиболее полно разделяются слоем рабочей жидкости.

Уменьшить интенсивность абразивного изнашивания, снизить силы трения в зоне контакта деталей гидрооборудования можно за счет применения более совершенных конструкций фильтроэлементов, строгого выполнения технико-эксплуатационных требований и оптимизацией температуры рабочей жидкости.