Если количество предопределяет однородность загрязнений, то качество отражает их неоднородность, т.е. структуру, существенно влияющую на процессы абразивного износа машин, загрязнения и очистки технических жидкостей.
Однако сложность и разнообразие качественных показателей загрязнений объясняют наличие сегодня нескольких классификаций загрязнений технических жидкостей, классы загрязнений в каждой из которых приняты, как правило, едиными по гранулометрическому составу, т.е. по качеству и различаются лишь по дисперсному составу, т.е. количественно. Другими словами, известные классификации различаются тем, что отражают корреляционные связи между размерными группами частиц загрязнений (шкала крупности, фракций) и их количеством (шкала уровней чистоты, классов), присущие различным условиям, стадиям или этапам применения рабочих жидкостей, масел и пр.
В этой связи, например, ГОСТ 17216 «Промышленная чистота. Классы чистоты жидкостей», классифицируют загрязнения только по их количеству, т.е. по дисперсному составу, при показателе качества, т.е. гранулометрическом составе, едином для всех классов и весьма грубом, в сравнении с гранулометрическими характеристиками загрязнений, принятыми в других известных классификациях.
Принятие в стандарте низкой, т.е. грубой качественной характеристики загрязнений, было продиктовано в то время и необходимостью предупредить несоответствие части производств народного хозяйства и его изделий требованиям нового стандарта. Поэтому гранулометрическая характеристика загрязнений в стандарте практически соответствовала характерному случаю загрязнения ГСМ почвенной пылью в обычных для того времени условиях хранения, транспортировки и их заправки без предварительной очистки или с очисткой грубыми фильтрами.
Разработка в то время ГОСТ 17216-71 с непосредственным участием гидравликов авиационной, станкостроительной, тракторной и автомобильной промышленностей позволила достаточно широко внедрить в инженерную практику мировой более прогрессивный метод контроля чистоты технических жидкостей по дисперсному составу загрязнений, чем контроль по их массе, используемых у нас ранее и в ряде случаев до сих пор.
Действительное различие действующих классификаций загрязнений по качественным показателям внутри каждой классификации показано в табл. 3.
Табл. 3 свидетельствует о существенном различии в оценке и требованиях к допустимым качественным показателям загрязнений со стороны разработчиков представленных классификаций, которые должны были учитывать физические свойства, условия образования и динамику изменения загрязнений, присущие конкретным видам техники.
Таблица 3
| Классификация | Гранулометрическая характеристика (% содержания) классов загрязнений при размерных группах частиц, мкм | Коэффициент | Примечание | |||||
| 5-10 | 10-25 | 25-50 | 50-100 | 100- | 200 | измельчения | ||
| ГОСТ 17216 | 64,2 | 32,1 | 3,2 | 0,4 | 0,1 | 2 | Для всех 19 классов | |
| «Cincinnati» | 72,7 | 23,7 | 3,2 | 0,34 | 0,03 | 3 | Для всех 12 классов | |
| SAE, ACTM, AJA | 72-78 | 23,7-24 | 2,7-3,7 | 0,45-0,55 | 0,03-0,05 | 3-4 | Для всех 7 классов | |
| NAS-1638 | 5-15 | 15-25 | 25-50 | 50-100 | 100- | 200 | 5,7 | Для всех 14 |
| 82,3 | 14,5 | 2,63 | 0,49 | 0,08 | классов | |||
| 5-10 | 10-25 | 15-25 | 25-50 | 50 100 | 100 200 | |||
| Termal Control | 59 | 26 | 10,6 | 3,7 | 0,5 | 0,2 | 1,6 | 1-й класс |
| 90,5 | 7,4 | 1,6 | 0,4 | 0,06 | 0,04 | 10 | 2-й класс | |
| 92,0 | 6,8 | 0,9 | 0,2 | 0,03 | 0,01 | 12 | 3-4 классы | |
| 93,7 | 5,6 | 0,6 | 0,16 | 0,01 | 0,005 | 15 | 5-9 классы | |
| IS0-4406 | 5-15 | Свыше 15 | ||||||
| 87,0 | ж 13 (11) | 8 | Для | |||||
| 93,6 | 6,4 (5,8) | 16 | всех | |||||
| 96,8 | 3,2 (3,0) | 32 | классов | |||||
| 98,4 | 1,6 (1,5) | 64 | ||||||
Примечание:
В скобках указано расчетное количество частиц размером 15-25.
IS0-4406 «Гидропривод объемный. Рабочие жидкости. Метод кодирования уровня загрязненности твердыми частицами» принят за классификацию условно.
Как видно, для более полной оценки загрязнений их можно и необходимо классифицировать и по гранулометрическому составу, который характеризует степень дисперсности или измельчения частиц загрязнений.
Из приведенных в табл. 3 гранулометрических характеристик также следует, что содержание в загрязнениях частиц размером более 25 мкм не превышает, как правило, 4 %. Поэтому содержание частиц в размерных группах 5-10 и 10-15 мкм, или 5-15 и 15-25 мкм является достаточно представительным для качественной оценки загрязнения. Необходимо отметить, что частицы размером до 10-25 мкм рассматриваются сегодня как наиболее опасные для большинства современной техники.
В этой связи для удобства на практике гранулометрическую характеристику загрязнений целесообразно представлять коэффициентом измельчения Ки, равным отношению количества частиц первой размерной группы (5-10 или 5-15 мкм) к количеству частиц второй размерной группы (10-25 или 15-25 мкм), т.е.Ки = «5-10/n10-25 .
Возможная в этом случае классификация загрязнений по качеству с использованием коэффициента измельчения Ки показана в табл. 3.
Чем выше значение коэффициента измельчения, тем более однородным, высокодисперсным, «тонким» является загрязнение и наоборот.
Применение, например, в классификации по ГОСТ 17216 дисперсий с наиболее низким значением коэффициента измельчения (Ки = 2) и единым для всех классов делает эту классификацию настолько «грубой», что позволяет использовать для всех стадий эволюции загрязнений различного вида техники. Но именно по этой причине оценка загрязнений по данной классификации для большинства случаев является весьма затруднительной, если вообще возможной.
В основе разнообразия гранулометрических составов загрязнений лежит нестационарность системы загрязнений, зависящей, с одной стороны, от природы начального загрязнения, а с другой - от совокупности воздействия таких факторов, как последующее механическое измельчение, насыщение их продуктами износа, сепарация или фильтрация жидкости и т.п.
Поэтому в классификациях, учитывающих различные стадии эволюции загрязнений, используется несколько классификационных уровней качества загрязнений (Termal Control, IS0-4406).
Проведенные исследования показывают, что из всего многообразия гранулометрических составов загрязнений можно выделить четыре граничных уровня, характерных для следующих условий применения жидкостей.
й граничный уровень (Ки = 2) обусловлен гранулометрическим составом почвенной пыли, являющейся первоначальным и постоянным источником загрязнения жидкостей. Он характерен для жидкостей на стадии их хранения, транспортировки и заправки без предварительной очистки, а также при эксплуатации в отдельных системах питания, смазки или управления, оборудованных только грубыми заправочными фильтрами, в которых имеет место низкая интенсивность диспергирования частиц пыли (редукторы, системы управления с большими объемами и т.п.).
Это объясняет, в частности, использование фирмой Termal Control «грубого» гранулометрического состава загрязнений (Ки = 1,6), но только при малом их количестве в свежей жидкости (1-й класс чистоты). Отсюда и известное правило: рассматривать свежие рабочие жидкости как грязные, а заправлять их в гидропривод только через фильтры или силовые очистители.
й граничный уровень (Ки = 4) может быть обусловлен определенной постоянной избирательной способностью к частицам различных размеров и плотности силовых очистителей (сепараторы, циклоны и т.п.), обеспечивающих высокое постоянство гранулометрического состава загрязнений независимо от его дисперсного состава. Данный уровень характерен для жидкостей при их заправке и эксплуатации в системах, заправка, технологическая и последующая очистка которых осуществляется с помощью силовых очистителей. Для этих условий, видимо, и разработаны классификации «Cincinnati», SAE и NAS, когда контроль чистоты производится в основном только при заправке пистолетом.
й граничный уровень (Ки = 8) может быть обусловлен высокой интенсивностью диспергирования частиц пыли и характерен для жидкостей при их эксплуатации в системах без фильтров или оборудованных грубыми фильтрами, когда имеет место высокая интенсивность диспергирования частиц пыли (редукторы, системы управления с малыми объемами жидкости и т. п.).
Для обоснования 3-го граничного уровня загрязнения по качеству была использована следующая физическая модель измельчения загрязнения. Принимается, что в системе без сепаратора или фильтра имеет место идеальное прогрессирующее диспергирование, т.е. механическое дробление всех частиц загрязнения во всех размерных группах без осколков. Вероятность разрушения каждой частицы на любой стадии измельчения постоянна, независимо от размера частицы и присутствия других частиц. Воздействие других факторов на присутствие частиц исключается. Ряд размерных групп или классов крупности частиц в большинстве классификаций строится на основе геометрической прогрессии с модулем 2. При контроле частицы относятся к той или иной размерной группе по наибольшему своему размеру. Любая частица является трехмерным телом. Тогда в процессе механического измельчения частица может перейти в следующую, ниже стоящую размерную группу, только при условии, если будет раздроблена на 8 мелких частиц (23). В этом случае дисперсный состав и гранулометрическая характеристика загрязнения будут представлять собой прогрессии с модулем 8.