Жесткость зацепления

На 'величину удельного расхода соли существенное влияние оказывают концентрация регенерационного раствора, скорость его пропускания и его жесткость. Степень использования соли при регенерации возрастает с разбавлением регенерационного раствора. Однако при этом ухудшается полнота регенерации катионита, а остаточная жесткость умягченной воды повышается. Поэтому обычно концентрацию регенерационного раствора поддерживают в пределах 6—8%. Эффективна ступенчатая регенерация, при которой примерно первая половина от общего 'количества соли готовится в виде 2—3%-ного раствора, а вторая 6—7%-ного. Вслед за пропуском слабого раствора в фильтр подают более концентрированный.

В целях экономии соли отключение фильтров первой ступени (при двухступенчатом катионировании) следует производить, когда жесткость умягченной воды достигнет примерно половины исходной, но не более 2,0— 2,5 мг-экв/л. Обменная емкость ер катионита в данном фильтре определяется по формуле

шрифту не менее 40 см Жесткость умягченной воды, мкг-экв/л,

По формуле (2.22) определялась жесткость умягченной воды и строились кривые для исходного состава воды Каспийского моря (/), Черного моря (2), океанской (3) и пресной воды (р. Кура) 4 в зависимости от жесткости регенерационного раствора (рис. 2.2,а), а также жесткости фильтрата в зависимости от солесодержания умягчаемой воды (рис. 2.2,6) при жесткости регенерационного раствора 20 и 50 мг-экв/л. При расчетах принималось, что регенерация катионита КУ-2-8 осуществляется 10%-ным раствором поваренной соли до равновесного состояния. По формуле (2.24) определялась остаточная магниевая жесткость фильтрата в зависимости от содержания ионов магния в реге-нерационном растворе и от кратности упаривания (рис. 2.3 кривые 2, 4). Значения fca//2Na и /Mg//2Na при проведении расчетов брались из табл. 2.2, составленной на основании данных [34, 35] (при ^=25 °С).

Как следует из рис. 2.2, для получения умягченной воды Каспийского моря с жесткостью 50 мкг-экв/л жесткость 10 %-но-го регенерационного раствора не должна превышать 5 мг-экв/л, но при таком качестве регенерационного раствора жесткость умягченной океанской воды теоретически не может быть ниже 500 мкг-экв/л. Если учесть, что жесткость 10%-ного раствора технической поваренной соли составляет обычно 20—40 мг-экв/л, то даже для воды Каспийского моря жесткость фильтрата не может быть ниже 200—400 мкг-экв/л.

Как показали соответствующие исследования [41], для получения степени регенерации около 99,9%, т. е. для полной регенерации катионита, обеспечивающей необходимую остаточную жесткость умягченной морской воды, во второй ступени (по ходу обработки воды) ступенчато-противоточного фильтра объем катионита должен составлять 6—10% (а не 25—30%, как обычно) общего объема (рис. 2.10,г). При этом можно также вторую ступень ступенчато-противоточного фильтра загружать суль-фоуглем объемом 20—25%, а первую ступень — катионитом КУ-2-8.

Следует отметить, что в этом случае остаточная жесткость умягченной пресной воды не превышает 5 мкг-экв/л. Соответствующие исследования показали, что с применением каждого из указанных способов можно получать на 1 м3 умягченной морской воды дополнительно 6—8 м3 умягченной пресной воды. Использование того или иного из разработанных вариантов либо их комбинаций зависит от конкретных условий.

Для этого в нее из электролизера / подается NaOH в количестве, соответствующем карбонатной жесткости воды, в результате ионы НСО3 переходят в ионы СО3. Образующийся СаСОз осаждается в спиракторе 2. После отделения СаСОз в воду снова вводят NaOH для осаждения ионов Mg. После отделения осадка Mg(OH)2 в осветлителе 3 обрабатываемая вода, в которую вводится Na2CO3 в количестве, эквивалентном оставшимся в осветленной воде ионам Са, подается в спирактор 4, где осаждается основная часть СаСОз, и далее пропускается через Na-катионитный фильтр 5. Здесь жесткость умягченной воды снижается, и глубокоумягченная вода направляется в испаритель 6.

умягченная вода собирается в бак осветленной воды, откуда насосами подается последовательно на механический Н-катионитный и буферный фильтры. Умягченная вода направляется к потребителю. В процессе работы фильтра начальные порции умягченной воды, имеющие наибольшую кислотность, собираются в бак кислых вод и используются для приготовления регенерационного раствора и отмывки фильтра. Механический Н-катионитный фильтр является двухпоточным, изготовленным из стандартного фильтра с установленной средней дренажной системой. В нем совмещены функции механического и Н-катионитного фильтров. Обрабатываемая вода подается в него сверху вниз. При этом остатки шлама, содержащиеся в осветленной воде, задерживаются в верхнем слое катионита. После истощения его по ионам жесткости фильтр отключают и взрыхляют осветленной водой в бак отработавшего раствора. Затем катионит регенерируют 1—1,5%-ным раствором H2SO4, приготовленным на кислой умягченной воде из бака. При этом кислая вода насосом подается в эжектор кислоты, где образуется рабочий раствор. Количество кислоты на регенерацию фильтра принимается стехиометрическим. Стоки этого фильтра, представляющие собой смесь сульфатов кальция и магния, собираются в бак отработавших растворов, где с целью выравнивания концентрации по всему объему насосом осуществляется рециркуляция. В процессе умягчения эти стоки дозируются в осветлитель. В результате ионы Са и Mg, поступающие с исходной водой на установку, осаждаются в осветлителе. Обменная емкость СК-1, загруженного в фильтр, при стехиометрическом расходе H2SO4 на регенерацию составила 400 г-экв/м3, остаточная жесткость умягченной воды 5 мкг-экв/л, расход воды на собственные нужды около 1—1,5%.

Катионитные фильтры отключаются на регенерацию, когда жесткость умягченной воды превысит 35 мкг-экв/кг. Продолжительность рабочего цикла фильтра 6—8 ч.

Контроль при умягчении воды. В период эксплуатации фильтров на стадии умягчения пробы воду отбирают из каждого рабочего фильтра через каждые 2 ч. К концу периода умягчения, когда жесткость умягченной воды начинает повышаться сверхнормальной (более 0,02 мг-экв/кг), пробы отбирают через каждые 30 мин.

К таким объектам относятся, например, современные редук-торные механизмы. Основными источниками вибраций и шумов в них являются процессы пересопряжения зубьев и влияющие на них погрешности изготовления зубчатых колес, монтаж передачи, дисбаланс валов и т. д. В работе [40] приводится диагностическая модель простейшей прямозубой передачи, в которой учтены следующие факторы: профильные погрешности зацепления, переменная жесткость зацепления, ошибки основного шага и деформации зубьев, приводящие к соударениям при входе зубьев в зацепление. В этой модели переменная жесткость зацепления представляется ступенчатой функцией времени со случайными амплитудами и случайной длительностью интервалов однопарно-го и двупарного зацепления, величина деформации пары зубьев моделируется суммой двух гармонических сигналов со случайными амплитудами и фазами, а ударное возбуждение характеризуется серией мгновенных ударов со случайной амплитудой, синхронизированных со случайными моментами входа зубьев в зацепление. Диагностическая модель зубчатой пары представляется, таким образом, в виде линейной системы со случайными параметрическим, кинематическим и импульсным возбуждениями. В ряде случаев характеристики этих случайных величин удается подобрать таким образом, что выходные сигналы модели становятся адекватными сигналам реальной зубчатой пары по целому ряду диагностических признаков [120]. Следует отметить, что информативными признаками здесь являются довольно сложные характеристики сигналов (биспектры, двумерные функции распределения вероятностей, линии регрессии, кепстры и т. п.), получение которых доступно только при использовании быстродействующих ЭЦВМ. Анализ некоторых из них показывает, что в редукторных механизмах наблюдается сильная нелинейная связь между различными компонентами акустического сигнала [39]. Это говорит о наличии в реальных объектах нелинейных элементов и о необходимости дальнейшего улучшения акустической модели диагностики зубчатого зацепления.

Поскольку -тг-фг2—угол поворота колеса 2, приведенный к валу ротора, приведенная жесткость зацепления

Параметр, оказывающий влияние на приведенную жесткость зацепления (см. рис. 7. 1) Приведенная жесткость зацепления

Приведенная жесткость зацепления колес 6 и 7 в редукторе комбайна КТЦ спр =3,24' 10* кГм/рад.

В таблицах обозначено: z — количество сателлитов, W — круговая частота, т — масса, k — номер блока, / — момент инерции, г — радиус основной окружности, % — коэффициент демпфирования, а0 — угол зацепления, Сь С2 — динамические жесткости в поперечном и крутильном направлениях подвесок, Cs — жесткость зацепления, С0 — жесткость осей сателлитов. Некоторые параметры содержат буквенные индексы, указывающие на их отношения к звеньям передачи. Направление

Примем следующие обозначения: т, mi — массы колес; а, о^ — углы поворота колес; /, 11 — моменты инерции колес; с0, сг — жесткости опор; с2 — жесткость зацепления; х2 — деформация в зацеплении, х0 и хг — проекции деформации опор колес, измеренные в направлении линии зацепления. При заданных условиях выражения кинетической Т и потенциальной П энергий запишутся так:

Поэтому, казалось бы, естественно поставить задачу виброакустической диагностики прямозубой передачи как задачу разделения виброакустического сигнала на ряд компонент, обусловленных различными факторами,, каждый из которых является самостоятельным источником виброакустической активности. Конечно, такое разделение без всяких оговорок возможно-лишь в том случае, когда зубчатая передача может рассматриваться как линейная механическая система с постоянными параметрами [6—8]. При этом различным факторам, обусловливающим виброакустичность, соответствуют различные по структуре правые части системы линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами, описывающих колебания передачи. Однако если необходимо учесть периодическое изменение жесткости зацепления в процессе пересопряжения зубьев (чередование интервалов однопарного и двупарного зацепления), то математическая модель передачи описывается системой дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами [9—12]. Здесь уже принцип суперпозиции действует только при условии, что жесткость зацепления как функция времени не зависит от вида правых частей уравнений. Даже при этом условии можно разделить те факторы возбуждения вибраций, которые определяют правые части системы уравнений при известном законе изменения жесткости, но нельзя выделить составляющую виброакустического сигнала, обусловленную переменной жесткостью зацепления. Наконец, учет нелинейностей приводит к принципиальной невозможности непосредственного разложения виброакустического сигнала на сумму составляющих, порожденных различными факторами. Тем не менее оценить влияние каждого из этих факторов на виброакустический сигнал и выделить основные причины интенсивной вибрации можно и в нелинейной системе. Для этого следует подробно изучить поведение характеристик виброакустического сигнала при изменении каждого из порождающих вибрации факторов, причем для более полного описания каж-

Основными источниками высокочастотных вибраций прямозубой передачи являются профильные погрешности зацепления, переменная жесткость зацепления, ошибки основного шага и деформации зубьев, приводящие к соударениям при входе зубьев в зацепление. Построим математическую модель одноступенчатой прямозубой передачи с учетом всех указанных факторов. Расчетная схема одноступенчатой передачи показана на рис. 1. Передача состоит из шестерни 1 и колеса 2, установленных в упругих опорах. Шестерня приводится во вращение двигателем с системой привода 3, а к колесу присоединен поглотитель мощности 4. Взаимодействие шестерни и колеса осуществляется через зубья, играющие роль пружин с переменной жесткостью и линейным демпфированием. На остальных упругих элементах системы также учитывается рассеяние энергии при колебаниях.

В дальнейшем будем использовать следующие обозначения: Jlt J2, Ja, Ji — моменты инерции шестерни, колеса, привода и поглотителя мощности; сь с2 — крутильные жесткости валов; с0 (t) — переменная жесткость зацепления; cyt, Су2 — жесткости опор шестерни и колеса; Ну„ Ь,Уг — коэффициенты трения в опорах; hl9 /i2, h0 — коэффициенты трения в валах и зацеплении; mi, /п2 — массы шестерни и колеса; rlt г2 — радиусы их основных •окружностей; МАВ, MwpM — нагружающий и тормозящий моменты; A (t) — •функция погрешности изготовления зацепления; F (f) —- ударные импульсы в зацеплении.

где ct — жесткость зацепления s-и пары зубьев, с\ = -;----о ',

СЕ — суммарная жесткость зацепления; Is — суммарная длина контактных линий; AJ — величина накопленной ошибки i-й пары зубьев; gli2 — координаты смещений зубчатых колес в направлении, нормальном к профилю зуба для 1-го и 2-го колес соответственно.