В процессе эксплуатации гидравлические цилиндры испытывают значительные нагрузки и подвержены воздействию агрессивных сред[1, 4-5]. В результате, появляются эксплуатационные дефекты, снижающие работоспособность гидроцилиндров вплоть до полного выхода из строя.

В связи с тем, что сейчас многие специализированные предприятия по ремонту агрегатов мобильной техники, в том числе и гидроагрегатов, перепрофилированы по выполнение других работ, перед инженерной службой хозяйств встала проблема обеспечения восстановления работоспособности этих элементов.

Гидроцилиндры, поступающие в ремонт, имеют характерные износы манжет, круглых уплотнительных колец, штоков, корпусов цилиндров, направляющей втулки, втулки проушин корпуса и штока [1, 4, 6].

При износе манжет в месте контакта и трения с рабочей поверхностью сопрягаемой детали появляются риски и разрывы, следы истирания, следы разрушения структуры и выкрашивания резины. Неисправные круглые уплотнительные кольца прокручиваются в канавке под действием контактных сил.

У изношенных штоков на рабочей поверхности наблюдаются риски, вырывы, отслаивания хромового покрытия, царапины, кольцеобразные следы вмятин, следы схватывания и коррозии [1-3].

Кроме этого, в соединении штока с поршнем обнаруживаются следы стирания и вмятин, а на торцевых участках, контактирующих с поршнем – царапины и следы схватывания, изгиб штока, который достигает 7 … 9 мм и более, а также разрыв и заклинивание штока.

Штоки в продольном сечении изнашиваются вблизи поршня, а в поперечном – в плоскости, параллельной плоскости качания цилиндра.

При износе корпусов цилиндров появляются риски на рабочей поверхности сопряжения с поршнем, вмятины и следы схватывания на центрирующем пояске, трещины в местах сварки и др.

Вмятины и забоины на наружной поверхности нередко достигают 1 мм и приводят к заклиниванию поршня. Характер износа в продольном сечении не имеет ярко выраженной закономерности [1-6].

В поперечном сечении наблюдаются овальность в плоскости, перпендикулярной к плоскости качания гидроцилиндра, а также деформация корпуса (в среднем 0,015 мм).

Анализ износов деталей гидроцилиндров показывает, что изменение их размеров в результате истирания значительно по сравнению с величинами пластически деформаций и механических повреждений, вызвано чрезмерными усилиями, возникающими в процессе эксплуатации.

Восстановление работоспособности гидроцилиндров предполагает замену вышеуказанных изношенных деталей, а соответственно – выполнение разборочно-сборочных работ. При проведении разборки-сборки гидроцилиндров очень важно обеспечить несколько условий, при нарушении которых, могут возникнуть дефекты обусловленные перекосом сопрягаемых частей, разрывом или проворачиванием уплотнителей и так далее.

Кроме того, некоторые операции, осуществляемые при разборке-сборке гидроцилиндров, сопряжены с приложением к деталям значительного усилия, что исключает ручную сборку.

Очень важно в процессе разборки-сборки не повредить пригодные для дальнейшей эксплуатации элементы гидравлических цилиндров. Соблюдение всех условий разборки-сборки гидроцилиндров мобильных машин возможно при применении передовых решений и разработок механизации рабочих процессов. Только высокотехнологичное и точное оборудование позволит осуществлять качественную разборку-сборку новых и подлежащих ремонту и восстановлению гидроцилиндров машин.

Применение механизированных устройств для выполнения разборочно-сборочных процессов соединений с прессовыми и напряженными посадками обеспечивает сохранность деталей при разборке, надежность и долговечность собираемых узлов и агрегатов, а кроме того предотвращает возможность повреждения резинотехнических комплектующих гидравлических цилиндров.

К сожалению, в настоящее время, устройства для разборки-сборки гидроцилиндров не в состоянии обеспечить требуемый уровень качества и высокой производительности разборочно-сборочных работ ремонтного производства.

Исходя из выше изложенного, можно сделать вывод о том, что задача по модернизации существующих и разработки новых конструкций устройств для разборки-сборки гидроцилиндров, в настоящее время является весьма актуальной.

 (1)

Напор, создаваемый колесом, пропорционален квадрату скорости потока

 (2)

Мощность насоса пропорциональна произведению подачи на напор

· (3)

где   ̶ коэффициент геометрического масштаба; L_н, Д_н , L_м, Д_м ̶ сходственные размеры натурального (н) и модельного (м) насосов, частота вращения натурального и модельного насосов. В целях уточнения уравнений (1) – (3) им придают следующий вид:

 (4)
 (5)
··  , (6)

где  - отношение объемных коэффициентов, учитывает изменение объемных потерь в связи с изменением относительного значения зазоров, обычно имеющим место при существенном изменении масштаба;  - отношение гидравлических коэффициентов, учитывает изменение гидравлического КПД в функции числа Рейнольдса и коэффициента масштаба;  - отношение механических коэффициентов, учитывает изменение относительной величины механических потерь.
Если уравнение подобия принадлежат одному насосу, то λ=1. В области режимов работы R_e>R_ekp КПД будут равны ɳ_ом=ɳ_он , n_гм=n_гн и уравнение подобия примут следующий вид:

 (7)
 ; (8)
 ; (9)

или приближенно 

По этим формулам можно определить подачу Q , напор Н и мощность N насоса на любой частоте вращения, если иметь характеристики на какой-то известной частоте n₁. Также можно определять и частоту вращения на другом режиме если известны параметры Q, Q₁ ,n₁ (или Н, Н₁).
Таким образом, с помощью стенда и теории подобия можно решить следующие задачи:
1) Получить характеристику насоса на какой-то частоте вращения;
2) Пересчитать характеристику насоса на другую частоту вращения;
3) Определить частоту вращения двигателя насоса на других режимах;
4) Экспериментально проверить расчетные данные;
Общая последовательность проведения работы следующая:
1) Снять характеристики насосов на трех режимах работы и сравнить их с паспортными данными (рис.1).
2) Используя зависимости (7), (8), (9) определить частоты вращения электродвигателя насоса на каждом режиме.
3) Взять характеристику насоса на каком-либо режиме и используя выражения 7-9 построить характеристики для двух оставшихся режимов в диапазоне подач 0; 0,4Q_H; 0,6Q_H; 0,8Q_H; 1,0Q_H и 1,2Q_H.
4) Полученные характеристики сравнить с паспортными и снятыми на стенде. Сделать выводы.
Разработана программа пересчета характеристик насоса в системе Mathcad.
Таким образом, расширена номенклатура испытаний насосов на существующем стенде. Студенты получают практические знания по использованию при проектировании центробежных насосов теории подобия.
Данная методика может быть предложена для применения в учебном процессе.