Установка для испытания гидравлических жидкостей
APPARATUS FOR TESTING HYDRAULIC FLUIDS

Изобретение относится к оборудованию для исследования топлив, масел и других нефтепродуктов, преимущественно гидравлических жидкостей (ГЖ), путем определения их физико-химических свойств для оценки возможности их применения в гидравлических системах различных технических средств.
Из практики известно, что основными узлами, контактирующими с ГЖ и из которых могут быть получены данные об изменении качества ГЖ в гидравлической системе, являются бак с ГЖ, фильтры, гидравлические линии гидравлической системы, дросселирующие и теплообменные устройства, исполнительные гидравлические элементы. В указанных узлах чаще происходит изменение качества ГЖ в процессе ее эксплуатации, а именно: изменение вязкости, кислотности и стабильности ГЖ, накопление загрязнений и осадка /1 - Митягин В.А., Поплавский И.В., Тишина Е.А. Стабильность гидравлических жидкостей - показатель оценки их применения. М: Мир нефтепродуктов. Вестник нефтяных компаний. №3. 2017. - С. 24-28/.
Наиболее широко маловязкие ГЖ марок АМГ-10, МГЕ-10А применяются в быстродействующих системах автоматического управления специальной военной, авиационной, подъемно-транспортной техники, работающей в интервале температур окружающего воздуха от мину 60°С до 65°С, ГЖ марки 7-50С-3 применяется в теплонагруженных гидравлических агрегатах и системах летательных аппаратов (ЛА) в диапазоне температур от минус 60°С до 175°С, ГЖ марки НГЖ-5у - в гидросистемах самолетов ИЛ-86, ИЛ-96, Ту-204 и др. в диапазоне температур от минус 60°С до 150°С и давлении до 40 МПа.
Гидравлические жидкости представляют собой рабочие тела гидравлических систем (гидроприводов, гидропередач, гидроподъемников, гидростабилизаторов) авиационной, наземной автомобильной, подъемно-транспортной, дорожно-строительной и др. техники, которые должны обеспечивать бесперебойную работу гидравлической системы этой техники в течение всего срока эксплуатации техники при сохранении качества жидкостей. Основными показателями, по которым оценивают качество ГЖ, являются: вязкость, кислотное число, содержание механических примесей, температура вспышки, окислительная стабильность, отсутствие коррозионного воздействия на металлы и совместимость с материалами уплотнений и деталями гидравлической системы. /2-Гришин Н.Н., Середа В.В. Энциклопедия химмотологии. - М.: Издательство «Перо», 2016. - С. 146/. Неизменность этих физико-химических показателей ГЖ характеризует стабильность качества ГЖ и возможность применения в гидравлических системах техники.
Вязкость, кислотность ГЖ напрямую зависят от длительности воздействия давления, температуры и времени работы техники. ГЖ работают в условиях значительных перепадов температуры, как окружающего воздуха, так и перепадов температуры жидкости в гидравлической системе, которые достигают величин от минус 60 до 175 (200)°С, при давлении до 50 МПа и скорости скольжения до 20 м/с в сопряжении деталей из цветных и черных металлов с резиновыми уплотнителями и шлангами. В этих условиях ГЖ окисляются и их эксплуатационные свойства ухудшаются.
2
2
2
2
2
Для ГЖ марки АМГ-10 уменьшение вязкости идет существенно быстрее, чем увеличение кислотного числа, фактически ресурс работы АМГ-10 и, следовательно, периодичность замены в гидросистемах изделий определяется временем уменьшения вязкости до допустимого предельного значения 7 или 8 мм/с при 50°С. Для военной авиации допустимая норма уменьшения вязкости - не менее 8 мм/с при 50°С, для самолетов гражданской авиации типа ТУ-134 и ТУ-154 - не менее 7 мм/с при 50°С. В зависимости от конструкции и нагруженности гидросистем ресурс работы ГЖ марки АМГ-10 для изделий различных типов составляет от 150 до 2500 часов. Опыт эксплуатации АМГ-10 в гидравлической системе самолета ТУ-154 показал, что снижении вязкости от 10 мм/с до 7 мм/с происходит через 600 ч.
Отдельно взятые показатели качества ГЖ не всегда позволяют оценить ее стабильность в процессе эксплуатации в гидравлической системе техники. Для получения достоверных результатов необходимо проведение длительных испытаний ГЖ в гидравлических системах различной техники.
Использование стендов и специальных устройств расширяет возможности оценки изменения качества ГЖ в ходе испытаний и позволяет установить допустимость их применения в технике /3 - Гуреев А.А. Эксплуатационно-технические свойства и применение топлив, смазочных материалов и специальных жидкостей. - М.: Транспорт, 1976, С. 92/.
Перед авторами стояла задача - разработать установку для испытаний ГЖ, отвечающую следующим требованиям:
- оперативность проведения испытаний;
- приближенность условий испытаний ГЖ к реальным условиям эксплуатации гидравлических систем техники;
- обеспечение точности и достоверности оценки стабильности ГЖ без снижения требований нормативной документации по получаемым значениям физико-химических показателей качества.
При просмотре источников патентной и научно-технической литературы было выявлено, что для оценки стабильности ГЖ используются в основном лабораторные методы, позволяющие оценивать отдельные показатели качества ГЖ для гидравлических систем различных видов техники /4 - Топлива, смазочные материалы, технические жидкости. Ассортимент и применение: Справ.изд. / К.М. Бадыштова, Я.А. Берштадт, Ш.К. Богданов и др.; Под ред. В.М. Школьникова. - М.: Химия, 1989. - С. 175-176/.
Вместе с тем выявлено, что для подтверждения данных лабораторных исследований ГЖ, особенно для их эксплуатации в гидравлических системах ЛА, требуется проведение стендовых или эксплуатационных испытаний ГЖ с последующим анализом их качества.
2
Так известен стенд для проведения функциональных испытаний гидроаппаратуры, содержащий мерную емкость с жидкостью, насос, фильтр, гидроаппарат, гидродроссель, пневмогидроаккумулятор, контрольно-измерительные приборы контроля узлов и элементов гидросистемы. /5-Санчугов В.И., Илюхин В.Н., Решетов В.М. Основные виды испытаний гидрооборудования. Электронное учебное пособие. - Самара, 2010. - С. 22-24/. Стенд функционирует следующим образом: рабочая жидкость вязкостью 30-35 мм/с (сСт) поступает в испытуемый гидроаппарат через обратный клапан и фильтр. При резком падении давления в подводящей магистрали давление восстанавливают с помощью пневмогидроаккумулятора. Повышение давления в подводящей магистрали ограничивается предохранительным клапаном. Измерение утечек через испытуемый гидроаппарат производится с помощью мерной емкости. Расход рабочей жидкости, прошедшей через испытуемый гидроаппарат, регистрируется с помощью измерителя расхода. Давление на входе и выходе испытуемого гидроаппарата регистрируется с помощью измерителей давления. Вязкость и класс чистоты рабочей жидкости проверяют не реже чем через 750 ч работы стенда (или не реже одного раза в три месяца). Однако этот стенд имеет ограниченное применение, главным образом из-за маленького объема мерной емкости, что позволяет проводить только определение вязкости ГЖ.
Известен стенд для оценки работоспособности и стабильности ГЖ при работе в гидронасосе. При проведении оценки стабильности ГЖ проверяется: изменение кинематической вязкости при минус 60°С, при 20°С и максимальной рабочей температуре, изменение кислотного числа, температуры вспышки и изменение внешнего вида. /6-Методы испытаний рабочих жидкостей при работе в гидронасосе. М: 1966, - С. 90, рис. 39/. В качестве насоса используют насос постоянной производительности типа НП-25. ГЖ прокачивают насосом через фильтр, нагрузочный дроссель, предохранительный и запорный клапаны и возвращают в бак, измеряя температуру, давление и расход жидкости. Испытания проводят этапами по 25 мин каждый. До испытания, после обкатки и через 24 ч отбирают пробы ГЖ в количестве 0,05 л, добавляя в бак такое же количество жидкости. Однако этот стенд имеет ограниченное применение, т.к. после каждого отбора пробы ГЖ из бака, в него доливают «свежую» жидкость, что не позволяет оценить изменение качества ГЖ за все время испытаний. Кроме того, основная оценка проводится по результатам микрообмера величины износа деталей насоса и загрязненности фильтроэлементов.
Наиболее точные данные об изменении качестве ГЖ позволяют получить натурные испытания приближенные к условиям эксплуатации на реальных, полноразмерных установках гидравлических систем. /7-Пискунов В.А., Зрелов В.Н. Испытания топлив для авиационных реактивных двигателей. - М.: Издательство «Машиностроение», 1974. - С. 139/. Однако, испытания на технике очень дорогостоящи и длительны по времени.
Наиболее близкой по технической сущности и взятой за прототип, является установка для исследования функциональных свойств ГЖ наземной техники. Эта установка содержит: приводной двигатель, насос поршневой, насос вспомогательный подпиточный, бак вместимостью 0,5 л, гидромотор, нагружатель, подпиточные, предохранительные и сливной клапаны, фильтр, холодильник. /8 - Комплекс Методов Квалификационной Оценки рабочих жидкостей для гидравлических систем ракетно-артиллерийской, морской и дорожно-строительной техники, 1979. - С. 29/- прототип. Приводной двигатель вращает вал поршневого насоса, который закачивает ГЖ из бака в напорную магистраль. ГЖ поступает в гидромотор под давлением и совершает работу по преодолению сопротивления, создаваемого нагружателем и затем вытесняется обратно во всасывающую магистраль поршневого насоса. Вспомогательный насос обеспечивает постоянную подпитку напорной магистрали ГЖ и поддержание давления в ней выше 1 МПа. Излишки ГЖ, подаваемые вспомогательным насосом, сливаются через сливной клапан в корпус поршневого насоса. Расход ГЖ, подаваемой поршневым насосом в напорную магистраль пропорционален объему рабочего органа насоса, а перепад давлений на насосе и фильтре пропорционален моменту нагрузки на валу гидромотора. Испытание проводят в течение двух часов методом прокачки на кольцо в циркуляционном контуре. Установка оборудована датчиками давления и температуры ГЖ и датчиком контроля оборотов двигателя. После прокачки ГЖ на кольцо в течение двух часов отбирают пробу ГЖ и определяют в ней дисперсный состав загрязнений по ГОСТ 17216-71 и наличие осадка на фильтре. Полученные результаты сравнивают с результатами, полученными при прокачке эталонной ГЖ. Оценку изменения качества ГЖ проводят по разности значений показаний, полученных при испытании эталонной и исследуемой жидкости.
Недостатком известной установки является то, что она не моделирует режимы эксплуатации гидравлической системы техники в реальных условиях (холостой ход, номинальный режим, максимальный режим), а при превышении давления в циркуляционном контуре осуществляется аварийный слив части ГЖ и последующий долив «свежей» жидкости, что не позволяет моделировать реальные условия эксплуатации и оценить изменения качества и стабильности, испытываемой ГЖ. Оценка изменения качества испытываемой ГЖ ведется только по физическим параметрам работы стенда (снижение оборотов насоса, степень износа сопряженных металлических деталей и состояния резиновых уплотнений насоса, увеличение перепада давления на фильтре). Объем испытываемой жидкости (0,5 л) недостаточен даже для определения вязкости и кислотного числа ГЖ. Оценка изменения качества ГЖ проводится на основании не прямого, а косвенного (сравнительного) анализа испытываемой и эталонной ГЖ. Насосы не позволяют создавать рабочее давление выше 10 МПа и работать при температуре ГЖ выше 80°С. Отсутствие системы охлаждения не обеспечивает поддержание перепада температуры в циркуляционном контуре в требуемом диапазоне и создание наддува бака с ГЖ до 1,5-1,7 МПа, что не соответствует условиям эксплуатации гидравлических систем.
Технический результат изобретения- расширение технологических возможностей испытаний ГЖ за счет моделирования условий реальной эксплуатации гидравлических систем различных видов авиационной и наземной техники.
Указанный технический результат достигается тем, что установка для испытания ГЖ, содержит герметичный бак для испытываемой жидкости с патрубком налива в верхней части и выходным патрубком в днище, параллельно соединенные между собой насосы разной производительности, всасывающие линии которых через соответствующие индивидуальные запорные клапаны подключены к выходному патрубку бака, напорные линии этих насосов через управляемые индивидуальные запорные клапаны подключены к связанному с входным патрубком налива испытываемой жидкости в бак циркуляционному контуру, в котором установлены последовательно по потоку фильтр высокого давления и фильтр низкого давления, установленные в целевых индикаторных точках пробоотборники и контрольно-измерительные приборы, согласно изобретению, бак оборудован пневматическим элементом сброса давления над испытываемой жидкостью, установка дополнительно содержит систему создания избыточного давления в баке при температуре или ниже 125°С, или выше 125°С, состоящую из индивидуально подключенных к соответствующему входному патрубку бака ресивера сжатого воздуха и ресивера азота, на выходе каждого из которых установлены последовательно по потоку запорный и обратный клапаны; имитатор работы приводов гидравлической системы техники, использующей испытываемую ГЖ, состоящий из гидравлического элемента сброса давления и регулируемых дросселей, входы которых через индивидуальные запорные клапаны подключены в удаленных друг от друга точках за фильтром высокого давления к циркуляционному контуру, а выходы этих дросселей объединены и подключены через соответствующий запорный клапан к циркуляционному контуру в точке, отделенной запорным клапаном от точки подключения последнего по потоку регулируемого дросселя и за которой в циркуляционном контуре перед фильтром низкого давления установлены последовательно по потоку дополнительно введенные трехходовой клапан и редуктор-теплообменник, обводная гидравлическая линия которого через соответствующий канал трехходового клапана связана с гидравлическим элементом сброса давления из имитатора, и программный блок управления последовательностью операций, к входу которого подключены датчик крутящего момента оборотов двигателя привода насосов, датчики температуры и давления жидкости в насосах, в имитаторе работы приводов гидравлической системы и в циркуляционном контуре, и датчики температуры, давления и уровня испытываемой жидкости в баке и датчик давления в парогазовой смеси над испытываемой жидкостью в баке, а выходы программного блока управления связаны с регулируемыми дросселями имитатора работы приводов и исполнительными механизмами насосов, при этом запорные клапаны установки имеют двухстороннюю связь с программным блоком управления.
На фиг. 1 представлена блок-схема установки для испытания ГЖ. Вся установка размещена на раме и установлена в отдельном помещении.
Установка содержит герметичный бак 1 с установленными в верхней части патрубком налива ГЖ через управляемый запорный клапан (на схеме не показаны). Бак 1 оборудован пневматическим элементом 2 сброса избыточного давления над испытываемой жидкостью, патрубком подключения наддува (без позиции) для создания избыточного давления в баке 1. В баке 1 установлены датчик 3 температуры, датчик 4 давления, датчик 5 уровня жидкости и датчик 6 давления газовой смеси над жидкостью. В нижней части бака 1 размещен патрубок слива «а». В циркуляционном контуре, соединяющем патрубки слива ГЖ из бака 1 и патрубок налива ГЖ в бак 1 смонтированы управляемые запорные клапаны 7, 8, 9, 10 на входе в насосы 11, 12, 13 разной производительности соответственно. Насос 11 (как вариант, модель НШ10-М3) производительностью 28 л/мин, давлением 25 МПа и рабочей температурой до +80°С; насос 12 (как вариант, модель НП25-9) производительностью 19 л/мин, давлением 22 МПа и рабочей температурой до +150°С; насос 13 (как вариант, модель НП25-5) производительностью 70 л/мин, давлением 32 МПа и рабочей температурой до +250°С. Все три насоса 11, 12, 13 имеют общий привод 14 с электродвигателем М (как вариант, модель АДЧР200). Работа двигателя, осуществляющего запуск насосов, контролируется датчиком крутящего момента привода 14 (как вариант, модель Т40В). На напорных линиях насосов установлены индивидуальные запорные клапаны 15, 16, 17 соответственно. После насосов в циркуляционном контуре установлен фильтр 18 гидравлический высокого давления (как вариант, с фильтроэлементом ФНС-5 из нержавеющей стали (МРТУ 14-2-89-66), с установленными на входе и выходе датчиками 19, 20 температуры (как вариант, ДТС124-РТ100) и давления 21, 22 (как вариант, Курант ДИ-В) соответственно. Температура и давление жидкости в циркуляционном контуре перед насосами измеряется датчиками 23, 24 соответственно. За фильтром 18 гидравлическим высокого давления к циркуляционному контуру подключен имитатор 25 работы приводов гидравлической системы (амортизаторных стоек шасси, гидроприводов работы закрылок, рулей, редукционных и дросселирующих устройств и др.), имеющий гидравлический элемент 26 сброса давления. Имитатор 25 работы приводов гидравлической системы состоит из регулируемых дросселей 27, 28, которые через управляемые запорные клапаны 29, 30 подключены к удаленным друг от друга точкам циркуляционного контура. Выходы дросселей 27, 28 объединены и через управляемый запорный клапан 31 подключены к тому же циркуляционному контуру. При этом точка подключения выходов указанных регулируемых дросселей 27, 28 отделена от точек подключения входов этих дросселей управляемым запорным клапаном 32. Температура жидкости в имитаторе 25 работы приводов гидравлической системы перед регулируемым дросселем 28 измеряется датчиком 33, а температура и давление после регулируемых дросселей 27, 28 измеряется датчиками 34, 35 и 36, 37 соответственно. За имитатором 25 работы приводов гидравлической системы в циркуляционном контуре смонтирован трехходовой клапан 38, позволяющий в соответствии с программой испытаний ГЖ, соединять имитатор 25 работы приводов гидравлической системы с редуктором-теплообменником 39 (типовой четырех-секционный кожухотрубный). При превышении давления в имитаторе 25работы приводов гидравлической системы сброс давления ГЖ осуществляется в циркуляционный контур через гидравлический элемент 26 и соответствующий канал трехходового клапана 38, минуя редуктор-теплообменник 39. За редуктором-теплообменником 39 установлен расходомер 40, а в обводной линии расходомер 41. На входе и выходе редуктора-теплообменника 39 контролируется датчиками 42, 43 температура и датчиками 44, 45 давление ГЖ. Фильтр 46 гидравлический низкого давления (как вариант, с фильтроэлементом ФНС-5 из нержавеющей стали (МРТУ 14-2-89-66), с установленными на входе и выходе датчиками 47, 48 давления ПК, установлен в циркуляционном контуре, в котором перед патрубком налива ГЖ в бак 1, установлен управляемый запорный клапан 49.
Для создания избыточного давления сжатого воздуха или азота в баке 1 установка снабжена системой 50, которая включает ресивер сжатого воздуха и ресивер азота, подключаемые к соответствующему входному патрубку бака 1 через управляемые запорные 51, 52 и обратные 53, 54 клапаны соответственно. Давление на выходе из ресиверов контролируют по манометрам (не показаны).
Контроль за изменением значений физико-химических показателей качества ГЖ проводят по отобранным пробам, объем которых не менее 0,5 л (достаточный для проведения анализа качества испытываемой ГЖ по показателям плотность, вязкость, кислотное число, стабильность, содержание механических примесей и осадка). Отбор проб ГЖ проводят: из бака 1 через управляемый запорный клапан 55 и пробоотборник 56, совмещенный с патрубком слива ГЖ из бака 1; из имитатора 25работы приводов гидравлической системы через управляемый запорный клапан 57 и пробоотборник 58, совмещенный с патрубком слива ГЖ из имитатора 25 работы приводов гидравлической системы; из циркуляционного контура через управляемый запорный клапан 59 и пробоотборник 60, совмещенный с патрубком слива ГЖ из циркуляционного контура. Точки пробоотбора «а», «в» и «с» являются целевыми индикаторами, так как максимально характеризуют изменение состояния ГЖ в гидравлической системе техники.
Управление и контроль за работой установки осуществляется с помощью программного блок управления (ПБУ) 61 последовательностью операция и контроля параметров системы, который вынесен в операторную (отдельное помещение), как вариант, изготовлен на базе компьютера HP Intel Core i5 с памятью на жестком диске 500 Гб, оперативной памятью 4 Гб, частотой процессора 1500 МГц, "DVD-ROM". Для работы установки разработана программа проведения испытаний ГЖ. В базу данных программного блока управления внесены:
- гидравлические устройства авиационной и наземной техники, как вариант, самолетов Су-25, МиГ-29, вертолета Ми-8, в гидравлических системах которых применяется ГЖ марки АМГ-10 (ГОСТ 6794-75); самолетов МиГ-31, Ту-160, в гидравлических системах которых применяется ГЖ марки 7-50С-3; самолетов Ил 86, Ил 96, Ту 204, в гидравлических системах которых применяется ГЖ марки НГЖ-5у; наземной строительной, дорожной, подъемно-транспортной, сельскохозяйственной и другой техники с диапазоном температур использования от 35°С до 100°С в гидравлических системах которых применяется ГЖ марки МГЕ-10А. Допустимые значения показателей качества ГЖ для указанных марок представлены в табл. 1.
Требования НТД к качеству гидравлических жидкостей для гидравлических систем
В память ПБУ 61 заносят из технической документации перечень и характеристику ГЖ, допущенных к применению, допустимые значения температуры, давления, расхода ГЖ при эксплуатации техники в различных режимах работы. Поддержание заданного значения температуры и давления ГЖ в установке проводят дросселями 27, 28 имитатора 25 работы приводов гидравлической системы, а редуктором-теплообменником 39 поддерживают перепад температуры на нем в диапазоне 15÷20°С;
- выполнение промывки установки проводят по программе из ПБУ61, с помощью которой, подают сигнал на: управляемый запорный клапан 55 и сливное устройство 56 для слива испытываемой ГЖ из бака 1; на управляемый запорный клапан 57 и сливное устройство 58 для слива жидкости из имитатора 25 работы приводов гидравлической системы; на управляемый запорный клапан 59 и сливное устройство 60 для слива жидкости из циркуляционного контура. После завершения программы слива ГЖ включают из ПБУ61 программу промывки установки, для чего подают сигнал на открытие линии налива ГЖ и залив в бак 1 десяти литров промывочной жидкости (на схеме не показано); последовательно включают электродвигатель М, подключают привод 14 и включают насос, на котором проводилась работа установки, например, насос 11, для чего открывают запорные клапаны7, 8, 15, 32, 49. ИзПБУ61устанавливаютобороты насоса, соответствующие 50% его номинала и прокачивают промывочную жидкость по циркуляционному контуру в течение 10 мин. По завершению промывки циркуляционного контура по программе ПБУ61 закрывают управляющий запорный клапан 32 и открывают управляющие запорные клапаны 29, 30, 31 и промывают имитатор 25 работы приводов гидравлической системы в течение 10 мин. Для обеспечения качества промывки и сокращения времени промывки установки, увеличивают подпор ГЖ на входе в насос, для чего через ПБУ61 открывают управляемый запорный клапан 51 системы 50 создания избыточного давления и подают из ресивера сжатый воздух, создавая над ГЖ в баке 1 давление 1÷1,5 МПа, продолжают промывку насоса 11,циркуляционного контура и имитатора 25 работы приводов гидравлической системы, дросселя 27. Время промывки установки с использованием системы 50 создания избыточного давления составляет 10 мин. Температура промывочной жидкости обычно составляет (25±5)°С. После завершения промывки установки по программе ПБУ61 проводят слив промывочной жидкости в соответствии с ранее описанной процедурой.
Промывку насосов 12 и 13 проводят, открывая управляемые запорные клапаны 9, 10 и 16, 17 соответственно;
- проведение сушки (продувка сжатым воздухом) установки: по программе ПБУ61 подклюют компрессор и ресивера линии сушки (на схеме не показаны) и создают в баке 1 давление сжатого воздуха 1,5 МПа. ИзПБУ61 открывают управляемый запорный клапан 55. Выдавливают остатки ГЖ из бака 1 через сливное устройство 56 в приемную емкость (на схеме не показана). Сушку проводят до визуального отсутствия следов влаги и остатков ГЖ на стандартном листе белой бумаги, поднесенному к сливному устройству 56. После завершения сушки бака 1 с помощью ПБУ61 закрывают управляемый запорный клапан 55 и открывают управляемый запорный клапан 7 для проведения сушки насоса, циркуляционного контура и имитатора 25 работы приводов гидравлической системы. Для сушки насоса, например, 11 через ПБУ61 открывают управляемые запорные клапаны 8, 15, 32, 59 Сжатым воздухом из бака 1 выдавливают остатки ГЖ из насоса 11 и циркуляционного контура через сливное устройство 60 в приемную емкость (на схеме не показана). Сушку проводят до визуального отсутствия следов влаги и остатков ГЖ на стандартном листе белой бумаги, поднесенному к сливному устройству 60. Для сушки имитатора 25 работы приводов гидравлической системы из ПБУ61 закрывают управляемый запорный клапан 32 и открывают управляемые запорные клапаны29, 30, 57. Сжатым воздухом из бака 1 выдавливают остатки ГЖ из имитатора 25 работы приводов гидравлической системы и дроссель 27 через сливное устройство 58 в приемную емкость (на схеме не показана). Сушку проводят до визуального отсутствия следов влаги и остатков ГЖ на стандартном листе белой бумаги, поднесенному к сливному устройству 58. Сушку насосов 12 и 13 проводят, открывая управляемые запорные клапаны 9, 10 и 16, 17 соответственно. Рекомендуемая температура воздуха для сушки установки 20±5°С;
- испытание ГЖ заключается в ее прокачка через насосы 11, 12, 13, циркуляционный контур установки и имитатор 25 работы приводов гидравлической системы в течение заданного времени. Испытания проводят циклами в течение не менее 100 ч (принято на основании опыта эксплуатации наиболее сложных гидравлических систем). Один цикл испытаний включает четыре этапа (32 ч + 32 ч + 32 ч + 0,25 ч). Измерение времени испытаний начинается с момента включения электродвигателя М и привода насосов. ПБУ61 управляет работой установки из программы, а также имеет дополнительно выносной пульт с кнопками "Запуск" и "Стоп";
- наддув бака 1 до 1,5 МПа при температуре до +125°С проводят сжатым воздухом, при температуре выше +125°С проводится азотом (давление на выходе из ресивера 4-5 МПа);
- качество ГЖ контролируют методом исследования проб, отбираемых из установки (каждые 8 ч) и последующим анализом этих проб лабораторными методами в соответствии с показателями, установленными НТД на испытываемую марку ГЖ (табл. 1).
- испытания проводят по программе, заложенной в ПБУ61, которая отражает условия эксплуатации ГЖ, характерные для гидравлической системы различной техники:
- изменение расхода от 5 до 70 л/мин, за счет использования одного, двух или трех насосов: 11, 12, 13;
- изменение с помощью регулируемых дросселей 27, 28 температуры от 15°С до 250°С и давления от 1 до 45 МПа;
- поддержание падения температуры в редукторе-теплообменнике 39 не более 15°С-20°С;
- поддержание расхода ГЖ (контролируется по показаниям датчиков 40,41) в циркуляционном контуре установки;
- создание в баке 1 над ГЖ избыточного давления 1,5 МПА сжатым воздухом или азотом;
Установка работает следующим образом.
Пример 1. Необходимо оценить изменение качества ГЖ с максимальной температурой применения до 150°С (например, ГЖ для авиации и наземной техники марка АМГ-10). Перед испытанием ГЖ на установке проводят анализ ее качества лабораторными методами (исходные показатели качества ГЖ не должны превышать значений, приведенных в таблице 1).
Для испытания жидкости АМГ-10 используют насос 12 и 11, обеспечивающие подачу ГЖ от 8 до 32 л/мин, давление от 3,5 до 35 МПа и работу при температуре до +150°С, соответствующие условиям эксплуатации ГЖ в гидравлических системах техники.
Исходное положение всех запорных клапанов - закрытое. Трехходовой клапан 38 в положении пропуска ГЖ через редуктор-теплообменник 39. По программе ПБУ61 осуществляется выполнение технологических операций: заливают в бак 1, испытываемую ГЖ; открывают клапаны 7, 9, 16, 29, 31, 49; заполняют насос 12, циркуляционный контур, частично имитатор 25 работы приводов гидравлической системы. Доводят количество ГЖ в баке 1 до 20 л, контролируя уровень ГЖ датчиком 5. При достижении заданного уровня ГЖ в баке 1 от ПБУ61 поступает команда на закрытие клапана налива (на схеме не показан). Объем 20 л достаточен для испытания ГЖ в течение не менее 100 ч при отборе проб каждые 8 ч.
Включают электродвигатель М, запускают насос 12, обеспечивающий подачу 19 л/мин. Открывают клапан 52 и создают в баке 1 над ГЖ давление 1,5 МПа (соответствующее реальной эксплуатации гидравлической системы), используя сжатый азот из ресивера. ГЖ проходя через дроссель 27 нагревается до температуры до +150°С (соответствует условиям эксплуатации) и далее поступает в циркуляционный контур, где проводится контроль температуры ГЖ по датчику 34 и давления 22 МПа по датчику 36. ГЖ, проходя по циркуляционному контуру через трехходовой клапан 38, охлаждается в редукторе-теплообменнике 39 до 135°С (показания датчика 43) и через фильтр 46 низкого давления (3,5 МПа) поступает в бак 1.
Поддержание заданных значений температуры, давления и расхода ГЖ при проведении испытаний, а также поддержанием давления в рабочем баке 1 над ГЖ, осуществляется по программе ПБУ61.
Испытания ГЖ проводят циклами, каждый из которых состоит из четырех этапов.
Этап 1: испытывают ГЖ, используя насос 12 прокачивают ГЖ «на кольцо» при подаче 19 л/мин, давления 22 МПа после фильтра 18, температуре в имитаторе 150°С (по датчику 34) в течение не менее 32 ч.
Этап 2: по программе ПБУ61 увеличивают подачу ГЖ до 32 л/мин, подключая насос 11, открывая для этого клапаны 8, 15 (соответствует подключению резервной системы при эксплуатации), повышают давление после фильтра 18 до 35 МПа (соответствует подключению дросселирующих устройств при изменении режимов полета в эксплуатации) и поддерживают температуру в имитаторе 150°С (по датчику 34). Прокачивают ГЖ «на кольцо» в течение не менее 32 ч.
Этап 3: по программе ПБУ61 снижают подачу ГЖ до 19 л/мин после фильтра 18 до 22 МПа (по датчику 36), поддерживают температуру в имитаторе 150°С (по датчику 34) и температуру 135°С (показания датчика 43) после редуктора-теплообменника 39 (соответствует восстановлению работы гидравлической системы в эксплуатации). Прокачивают ГЖ «на кольцо» в течение не менее 32 ч.
Этап 4: по программе ПБУ61 отключают насос 12, снижают подачу ГЖ до 8 л/мин (соответствует открытию гидроклапанов элементов управления в условиях эксплуатации), снижают давление после фильтра 18 до 6 МПа (по датчику 36), поддерживают температуру в имитаторе 150°С (по датчику 34) и температуру 135°С (показания датчика 43) после редуктора-теплообменника 39. Прокачивают ГЖ при заданных условиях в течение 0,25 ч.
Проведя четыре этапа испытаний (цикл), повторно подключают насос 12, открыв клапаны 9, 16 и отключают насос 11, закрыв клапаны 8, 15, устанавливают подачу насоса 12-19 л/мин, давление 22 МПа (по датчику 36) и температуру 150°С (по датчику 34), возврат к этапу 1.
Продолжают испытания ГЖ циклами, в каждом из которых последовательно выполняют приведенные выше этапы.
Через каждые 8 ч в цикле испытаний отбирают пробы ГЖ. Проводят анализ качества ГЖ в пробах лабораторными методами в соответствии с НТД на испытываемую марку ГЖ. Полученные текущие значения показателей качества ГЖ АМГ-10 вводят в блок памяти ПБУ61 и формируют результаты испытаний.
После достижения текущих значений вязкости и кислотного числа испытываемой ГЖ выше допустимых значений (табл. 1), прекращают испытания.
Оценивают, как и в прототипе, состояние технического оборудования гидравлической системы установки, т.е., насосов 11, 12, 13, дросселей 27, 28, фильтров 18, 46 в совокупности с оценкой изменения эксплуатационных показателей исследуемой ГЖ, делая соответствующие выводы.
Результатов испытаний ГЖ марки АМГ-10, замеряемые и контролируемые показатели после 100 ч испытаний приведены в таблице 2.
2
2
В результате испытаний в течение 100 ч ГЖ марки АМГ-10 установлено, что полученные значения вязкости 10,8 мм/сек и кислотного числа 0,07 мг КОН/1 г не превышают величины допустимых изменений, приведенных в таблице 1. Разборка насоса 12, дросселя 27 и износа сопряженных элементов (для оценки как в прототипе), а также оценка состояния фильтроэлементов, показала, что изменения состояния деталей и узлов установки также не превышают допустимых значений. Результаты оценки изменения качества ГЖ АМГ-10 после 600 ч эксплуатации в гидравлической системе самолета, показали, что значение вязкости ГЖ составило 10,85 мм/с, а значение кислотного числа 0,028 мг КОН/1 г.
пример 1 - испытания ГЖ марка АМГ-10; пример 2 - испытания ГЖ марка 7-50С-3; пример 3 - испытания ГЖ марка МТБ-10А; ** в столбцах 5, 6, 7 приведены значения подачи насоса в индивидуальном этапе испытаний (1, 2, 3, 4); *** в столбце 12 приведены значения изменения давления в индивидуальном этапе испытаний (1, 2, 3, 4); + задействованные узлы установки
Таким образом, полученные данные изменения качества ГЖ АМГ-10 после 100 ч испытаний на разработанной установке соответствуют данным по изменению качества ГЖ АМГ-10 после 600 ч эксплуатации в гидравлической системе самолета. Коэффициент корреляции результатов сравнительных испытаний изменения качества ГЖ составил 0,9, при этом продолжительность испытаний сокращается в 40 раз.
Пример 2. Необходимо оценить эксплуатационные показатели ГЖ с максимальной температурой применения до 250°С (например, ГЖ для авиационной техники марка 7-50С-3). Перед испытанием ГЖ на установке проводят анализ ее качества лабораторными методами (исходные показатели качества ГЖ не должны превышать значений, приведенных в таблице 1).
Для испытания жидкости 7-50С-3 используют насосы 11, 12, 13 обеспечивающие температуру и давление испытаний соответствующие условиям эксплуатации ГЖ.
Исходное положение всех запорных клапанов - закрытое. Трехходовой клапан 38 в положении пропуска ГЖ через редуктор-теплообменник 39.
По программе ПБУ61, описанной в примере 1, заполняют установку ГЖ 7-50С-3, включают электродвигатель М, запускают насосы 11 12, 13. Устанавливают подачу ГЖ 50 л/мин, поддерживают давление 32 МПа по датчикам 36, 37. Открывают клапан 52 и создают в баке 1 над ГЖ давление 1,5 МПа (соответствующее реальной эксплуатации гидравлической системы), используя сжатый азот из ресивера.
ГЖ проходя через дроссели 27, 28 нагревается до температуры +200°С (соответствует условиям эксплуатации), далее проходя через трехходовой клапан 38, охлаждается в редукторе-теплообменнике 39 до 185°С (показания датчика 43) и через фильтр 46 низкого давления (3,5 МПа) поступает в бак 1.
Испытания ГЖ проводят циклами, каждый из которых состоит из четырех этапов, описанных в примере 1. Изменение параметров подачи насосов, давления, температуры и перечень контролируемых показателей приведен в таблице 2.
2
Результаты 100 ч испытаний ГЖ 7-50С-3 на разработанной установке показали, что вязкость ГЖ, определяемая по ГОСТ-33 составляет 1,5 мм/с, а кислотное число, определяемое по ГОСТ 5985 составляет 0,15 мг КОН/1 г, что не превышает допустимых значений для их применения (таблица 1) и соответствуют результатам оценки изменения качества ГЖ 7-50С-3 после 600 ч эксплуатации в гидравлической системе самолета.
Пример 3. Необходимо оценить изменение качества ГЖ с температурой применения до +125°С, (например, ГЖ для наземной техники марка МТБ-10А). Перед испытанием ГЖ на установке проводят анализ ее качества лабораторными методами (исходные показатели качества ГЖ не должны превышать значений, приведенных в таблице 1).
Для испытания жидкости МТБ-10А используют насос И, работающий при температуре +80°С (соответствует условиям эксплуатации ГЖ в наземной технике).
Исходное положение всех запорных клапанов - закрытое. Трехходовой клапан 38 в положении пропуска ГЖ через редуктор-теплообменник 39.
По программе ПБУ61, описанной в примере 1, заполняют установку ГЖ МГЕ-10А, включают электродвигатель М, запускают насос 11. Устанавливают подачу ГЖ 22 л/мин, давление 16 МПа. Открывают клапан 51 и создают в баке 1 над ГЖ давление 1,5 МПа, используя сжатый воздух из ресивера.
ГЖ проходя через дроссель 27 нагревается до температуры +80°С (соответствует условиям эксплуатации), далее проходя через трехходовой клапан 38, охлаждается в редукторе-теплообменнике 39 до 65°С (показания датчика 43) и через фильтр 46 низкого давления (3,5 МПа) поступает в бак 1.
Испытания ГЖ проводят циклами, каждый из которых состоит из четырех этапов, описанных в примере 1. Изменение параметров подачи насосов, давления, температуры и перечень контролируемых показателей приведен в таблице 2.
2
Результаты 100 ч испытаний ГЖ МГЕ-10А на разработанной установке показали, что кислотное число ГЖ находится на пределе допустимого значения, вязкость ГЖ увеличилась до 10,1 мм/с. При разборке фильтроэлементов обнаружено наличие следов загрязнений. Полученные результаты соответствуют результатам оценки изменения качества ГЖ МТБ-10А в гидравлических системах наземной техники. Обычно после 600 ч эксплуатации требуется замена ГЖ на свежую.
Перед проведением испытаний каждой новой марки ГЖ проводят промывку и сушку установки.
Полученные результаты испытаний ГЖ показывают, что использование предлагаемого технического решения позволит не только расширить технологические возможности испытаний ГЖ, но и обеспечить оценку изменения качества ГЖ в ходе испытаний за счет моделирования условий реальной эксплуатации различных марок ГЖ для гидравлических систем техники.