WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

На основе ресурсной характеристики (5), приведенной к безразмерному виду, предложен метод оптимизации выбора комбинации фильтровальных материалов ступеней, по критерию максимального ресурса фильтра, а также метод выбора соотношения поверхностей фильтрации ступеней, обеспечивающего одинаковый темп роста их гидравлического сопротивления. Это соотношение имеет вид:

Конструктивно бумажные топливные или масляные двухступенчатые комбинированные фильтроэлементы можно выполнить по схемам совмещенного и концентрического расположения гофрированных звездообразных штор первой (грубой) и второй (тонкой) ступеней очистки (рис. 1). Даны рекомендации по выбору схем в зависимости от назначения фильтра и факторов технического и технологического характера.

При наличии двух одинаковых или близких по эффективности ступеней очистки можно организовать работу комбинированного фильтроэлемента так, что ступени очистки будут включаться в работу последовательно. Этот принцип реализуется в фильтроэлементах, выполняемых по схемам совмещенного (рис. 2а) и концентрического (рис. 26) взаимного расположения звездообразных штор.

Работа фильтроэлементов (рис. 2) заключается в том, что сначала загрязняется первая ступень, которая после достижения ее полной забивки загрязнениями и разрыва соединительного клеевого соединения шторы - 8 отключается. 3атм работает вторая ступень до ее полной забивки загрязнениями. Таким образом, теоретически ресурс фильтроэлемента можно удвоить. Проектируемая прочность клеевого соединения шторы - 8 (разрывное усилие) должно соответствовать допустимому перепаду давления на фильтроэлементе.

Методы экспериментальных исследований. Определение массового содержания естественных загрязнений, а также искусственных загрязнителей в нефтепродуктах проводилось по ГОСТ 10557-78. Дисперсный состав загрязнений изучался методом микроскопии. При экспресс анализах использовался автоматический анализатор механических примесей ФС- 112/3.

Основные фильтрационные характеристики специальных видов фильтровальных бумаг определялись на безнасосной установке путем продавливания сжатым воздухом топлива или масла через образцы материалов. При продавливании чистых жидкостей находили коэффициент проницаемости К (по закону Дарси). Продавливанием загрязненных искусственными загрязнителями индустриальных масел определяли коэффициенты отфильтровывания х и полноты

фильтрации материалов. По кривым х, находили номинальную 50% тонкость фильтрации d0,5 и 95% тонкость – d0,95. В качестве искусственных загрязнителей применяли стандартную кварцевую пыль с удельной поверхностью 560 м2/кг и 1050 м2/кг. Пористость материалов 0 определяли методом пропитки. Испытаниям подвергались однослойные и двухслойные комбинированные образцы фильтроматериалов.

Стендовые испытания опытных лабораторных фильтроэлементов проводились на насосной установке, позволяющей прокачивать через фильтроэлементы чистое, а также искусственно загрязненное кварцевой пылью, дизельное топливо или индустриальное масло. Соответственно получали гидравлическую характеристику p0 = f(V), ресурсную характеристику p = f(), а также стандартные характеристики тонкости и полноты фильтрации.

Сравнительные эксплуатационные испытания серийных одноступенчатых и опытных двухступенчатых комбинированных топливных фильтроэлементов дизелей проводились на автомобилях, занятых в строительной отрасли. Фильтроэлементы для фильтров гидросистем испытывались на тракторах. Фильтроэлементы фильтров заправочных средств испытывались на действующих колонках выдачи дизельного топлива и бензина, а также в корпусах автономных фильтров типа ФДГ-30ТМ.

Фильтроэлементы работали до замены, определяемой техническими условиями отраслевых стандартов. В процессе испытаний отбирались пробы топлива для оценки качества очистки нефтепродуктов по тонкости фильтрации. После замены фильтроэлементов фиксировался их ресурс в часах (гидравлические системы машин), в км пробега (автомобили) или в объеме отфильтрованного топлива (заправочные средства).

Результаты экспериментальных исследований. Экспериментально изучались загрязненность дизельного топлива, а также гидравлических масел (рабочих жидкостей гидросистем), применяемых для дорожных и строительных машин на этапах транспортирования, хранения, выдачи и непосредственного использования в топливных и гидравлических системах машин на предприятиях строительного комплекса Томской области.

Анализы и статистическая обработка проб дизельного топлива Л (ГОСТ 305-82) отобранных в цистернах топливовозов, на топливораздаточных колонках и в топливных баках тракторов, экскаваторов, автомобилей показала, что содержание механических примесей в топливе доходит до 0,0089% (масс.) (в баках машин). Статистическая обработка проб гидравлических масел И-20А, И-30А (ГОСТ 20799-88), ВМГЗ (ТУ 38.101479-86) и др. отобранных в емкостях нефтескладов и в баках гидросистем машин показала, что содержание механических примесей в маслах доходит до 0,097% (масс.) (в баках гидросистем машин).

Установлено, что параметры дисперсного состава частиц загрязнений в топливе и в маслах близки к аналогичным параметрам искусственных кварцевых загрязнителей, применяемых для моделирования естественных загрязнений.

Экспериментальная проверка теоретических зависимостей (1) и (3), оце-

нивающих стандартные показатели эффективности двухступенчатых фильтров, проводилась путем продавливания сжатым воздухом, загрязненного кварцевой пылью масла И-20, через двухслойные образцы, моделирующие различные комбинации серийных фильтровальных бумаг и картонов. Рис. 3 и рис. 4 демонстрирует хорошую сходимость экспериментальных и расчетных данных.
Результаты гидравлических испытаний на дизельном топливе и масле И-20 восьми лабораторных двухступенчатых фильтроэлементов, выполненных с комбинациями звездообразных штор по схеме на рис.1 а, а также имеющиеся
данные гидравлических испытаний одношторных фильтроэлементов типа «Реготмас», с помощью теории подобия, удалось обобщить в критериальной форме.

Критерии подобия, определяющие гидравлические свойства фильтроэлементов, найдены методом анализа размерностей с учетом -теоремы теории подобия. Обработкой массива экспериментальных данных (рис. 5) получено следующее критериальное уравнение, обобщающее гидравлические характеристики звездообразных одно- и двухшторных бумажных фильтроэлементов:

В размерной форме критериальная зависимость (7), оценивающая начальное гидравлическое сопротивление одноступенчатых и двухступенчатых фильтроэлементов, имеет вид:

где Кэ — эквивалентный коэффициент проницаемости двухшторных фильтроэлементов, который с учетом свойств фильтровальных материалов ступеней имеет вид:

В случае одношторного фильтроэлемента (К1 = ), Кэ = К2.
Результаты стендовых ресурсных испытаний лабораторных комбинированных фильтроэлементов подтвердили справедливость полученной теоретической расчетной ресурсной характеристики (5) (рис. 6).

Сравнительным эксплуатационным испытаниям на специализированных предприятиях, эксплуатирующих строительную технику и автозаправочные станции, подвергались серийные одноступенчатые бумажные фильтроэлементы, а также их опытные комбинированные двухступенчатые аналоги (табл. 1).

Комбинации материалов штор грубой и тонкой очистки типа «гофр» на «гофре» (рис.1а) опытных фильтроэлементов ФГ-20, ФТО-10 и ФТЗ-20Б подбирались по формуле (6). Опытные двухступенчатые фильтроэлементы с последовательным включением ступеней ФТЗ-20Д представляют комбинацию концентричных штор (рис. 2а), выполненных из одинакового фильтровального материала.

Результаты испытаний, представленные в табл. 2 показывают, что двухступенчатые комбинированные фильтроэлементы по ресурсу превосходят серийные одноступенчатые на 40...80% при повышении качества очистки нефтепродуктов, что подтверждено соответствующими документами.

Расчет и проектирование двухступенчатых фильтров. Экономическая эффективность. Результаты настоящего исследования положены в основу разработки общих принципов проектирования двухступенчатых комбинированных эффективных фильтров-очистителей нефтепродуктов для строительных и дорожных машин. Разработана методика инженерного расчета и оптимизации двухступенчатых фильтроэлементов поверхностного типа. Представлен алгоритм и программа оптимизации фильтроэлементов на персональных ЭВМ. Получаемые результаты расчетов содержат все необходимые данные для создания конструкторской документации на топливные и масляные фильтры широкого назначения.

Проведена оценка годовой экономической эффективности применения двухступенчатого комбинированного фильтра в гидросистему трактора Т-170. Показано, что прямые затраты на фильтрацию рабочей жидкости двухступенчатыми фильтрами, снижаются на 30,1%.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ

На основе выполненного исследования разработаны общие принципы создания комбинированных поверхностных фильтров-очистителей нефтепродуктов для дорожных и строительных машин. Основные результаты работы сводятся к следующему:

1. Теоретически обоснована возможность повышения качества очистки загрязненных нефтепродуктов путем последовательной двухступенчатой фильтрации и соответствующего повышения ресурса двухступенчатых поверхностных фильтров за счет перераспределения загрязнений по двум ступеням, приводящего к снижению общего темпа роста гидравлического сопротивления. Получены теоретические зависимости, оценивающие стандартные показатели эффективности и ресурс двухступенчатых фильтров.

2. Разработана математическая модель абразивного износа трущихся пар механизмов машин, учитывающая влияние одно и двухступенчатой фильтрации нефтепродуктов на износ, позволяющая качественно оценивать эффективность фильтров и систем фильтрации по снижению абразивного износа деталей машин.

3. Установлено существование оптимальных комбинаций материалов фильтрующих штор двухступенчатых фильтров. Предложена критериальная оценка комбинации материалов ступеней грубой и тонкой очистки, обеспечивающей максимальный ресурс фильтров, а также и соотношения поверхностей штор, при котором ожидается равномерная загрузка ступеней загрязнениями.

4. Конструктивно двухступенчатые поверхностные фильтры могут быть выполнены по схеме совмещенного и концентрического расположения штор грубой и тонкой очистки. Предложены также двухступенчатые варианты с одинаковыми по пористости шторами, которые включаются в работу поочередно, увеличивая общий ресурс фильтроэлементов.

5. Результатами лабораторных экспериментальных исследований и стендовых испытаний бумажных двухступенчатых фильтров подтверждена применимость полученных теоретических зависимостей для расчета стандартных показателей эффективности двухступенчатой задержки загрязнений. Экспериментально подтвержден эффект повышения ресурса двухступенчатых фильтроэлементов в сравнении с одноступенчатыми и показана применимость расчетных формул для оценки условного ресурса одноступенчатых и двухступенчатых фильтроэлементов.

б. Результаты обработки гидравлических характеристик двухступенчатых бумажных фильтроэлементов, а также данные других исследователей по одноступенчатым, положены в основу построения обобщенной гидравлической характеристики в критериальной форме. На этой основе получена расчетная зависимость, применимая для оценки начальной пропускной способности одноступенчатых и двухступенчатых фильтроэлементов.

7. Эксплуатационные испытания опытных двухступенчатых и серийных одноступенчатых фильтроэлементов в гидросистемах тракторов Т-170, в топливных системах автомобилей КамАЗ-5410, на АЗС показали, что ресурс двухступенчатых фильтроэлементов в 1,4... 1,8 раз превышает ресурс одноступенчатых

при повышении качества очистки нефтепродуктов.

8. На основе результатов настоящего исследования разработана методика расчета и оптимизации двухступенчатых комбинированных поверхностных
фильтров, а также программное обеспечение для проведения указанных расчетов на персональных ЭВМ, рекомендуемые разработчикам средств и систем
фильтрации нефтепродуктов.

9. Оценка экономической эффективности результатов исследования произведена на примере внедрения двухступенчатого комбинированного фильтроэлемента в гидросистему трактора Т- 170. Показано, что для этого примера общие затраты на фильтрацию рабочей жидкости гидросистемы снижаются на
30,1 %.

Основные положения диссертационной работы отражены в следующих публикациях.
1. Удлер Э.И., Шевченко Н.Н., Пивнев Д.Е. Повышение ресурса фильтров нефтепродуктов путем двухступенчатой фильтрации II Сб. трудов лесотехнического института. -Томск: ТГАСУ, 2000.-вып. 1. -С. 110-117.
2. Фукс В.Р., Щавинский Д.Ю., Пивнев Д.Е. Оптимизация трехступенчатой фильтровальной установки для очистки рабочих жидкостей гидросистем строительных и дорожных машин II Сб. трудов лесотехнического института.-Томск: ТГАСУ, 2000. -вып. 1.- С. 117-126.
3. Удлер Э.И., Шевченко Н.Н., Пивнев Д.Е. Обобщенная гидравлическая характеристика бумажных фильтроэлементов для топливных и масляных фильтров //Вестник ТГАСУ. - Томск: ТГАСУ, 2000.- № 2. - С. 212-219.
4. Петров Г.Г., Шевченко П.В., Пивнев Д.Е. Совершенствование системы очистки топлива при эксплуатации строительных и дорожных машин // Проблемы эксплуатации транспортных систем: Материалы международной научно-практической конференции - Тюмень: ТюмГНГУ, 2002. - С. 53-58.
5. СПIМ 237688 РФ, МПК 7 В 01 D 27/06. Фильтрующий элемент / Э.И. Удлер,
Д..Е. Пивнев, А.В. Лысунец. - №2001118403/20; заявлено 05.07.2001; опубл.
20.07.2002, Бюл. № 20//Изобретения. Полезные модели. - 2002 г. - № 20. - С.
397.
6. Удлер Э.И., Петров Г.Г., Лысунец А.В., Пивнев Д.Е. Математическое моделирование абразивного изнашивания возвратно-поступательно движущихся пар трения механизмов машин // Вестник ТГАСУ. - Томск: ТГАСУ, 2002.-№ 1.- С. 162-171.
7. Удлер Э.И., Петров Г.Г. Пивнев Д.Е., Лысунец А.В. Метод оценки эффективности систем очистки дизельного топлива двигателей // Сб. трудов лесотехнического института. - Томск: ТГАСУ, 2003.- вып. 2.- С. 101-111.
8. Удлер Э.И., Петров Г.Г., Пивнев Д.Е., Шевченко П.В. Оценка ресурса двухступенчатых фильтров-очистителей нефтепродуктов// Вестник ТГАСУ. - Томск: ТГАСУ, 2003.-№ 1.- С. 134-141.
9. Удлер Э.И., Петров Г.Г., Пивнев Д.Е., Лысунец А.В. Оценка эффективности комбинированных фильтров-очистителей нефтепродуктов. Вестник ТГАСУ.
- Томск:ТГАСУ, 2003.-№ 1.- С. 141-147.

Изд. лиц. № 021253 от 31.10.97. Подписано в печать 18.11.03

Формат 60 90/16. Бумага офсет. Гарнитура Таймс, печать офсет.
Уч-изд. л. 2. Тираж 100 экз. Заказ № 396


Изд-во ТГАСУ, 634003, г. Томск, пл. Соляная 2.

Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»