Почему частица размером в десятую долю волоса выводит из строя насос? Считай частицы, получай код ISO 4406 и прокачивай масло через фильтры с разным β.
Между поршнем и цилиндром насоса, золотником и корпусом зазор всего несколько микрометров. Частица чуть меньше зазора заходит в него и работает как наждак: царапает поверхности, увеличивает утечки, клинит золотник. Глазом ее не увидеть, масло может выглядеть прозрачным и при этом быть грязным. Поэтому в лаборатории считают, сколько в 1 мл частиц крупнее 4, 6 и 14 мкм, и каждое число переводят в код по таблице. Получается запись вроде 18/16/13. Фильтр ловит частицы не все, а долю, и эту долю описывает бета-коэффициент.
Лаборатория дает три числа, таблица переводит их в код. Фильтр делит число частиц на β, а многократная прокачка делит еще и еще. Числа под формулами из опыта.
Как записать чистоту масла?
Для каждого размера берут число частиц в 1 мл и смотрят строку таблицы ISO 4406. Каждая следующая строка вдвое шире предыдущей: код 16 это от 320 до 640 частиц, код 17 от 640 до 1300.
Насколько хорош фильтр?
Перед фильтром и после него считают частицы крупнее x мкм. Отношение и есть β. Доля задержанных частиц, или эффективность, равна (1 − 1/β) · 100 %. Фильтр «10 мкм» без β ничего не говорит.
Что дает многократная прокачка?
Масло в баке проходит через фильтр снова и снова. Каждый проход делит число частиц на β. В жизни к этому добавляется приток новой грязи, поэтому чистота приходит к равновесию, где фильтр ловит ровно столько, сколько попадает.
Износ в зазоре пропорционален числу частиц размером с зазор, которые через него проходят. Снизить код на 2 значит уменьшить число частиц вчетверо. По таблицам производителей фильтров и насосов это продлевает ресурс насоса примерно в 1,5–2,5 раза.
График справа: сколько частиц остается после каждого прохода для трех фильтров, если новой грязи нет. Шкала логарифмическая, каждое деление в 10 раз. Фильтр с β = 2 за шесть проходов уменьшает грязь всего в 64 раза, с β = 75 уже после двух проходов остается одна частица из пяти тысяч.
Поэтому выгоднее один хороший фильтр, чем частая замена масла: новое масло из бочки само по себе грязнее, чем требуется поршневому насосу.
При каждом плановом ТО экскаватора и самосвала берут пробу из гидросистемы. Лаборатория пишет код ISO 4406, содержание воды и металлов. Рост кода раньше всего говорит о беде.
Масло из бочки заливают только через передвижную установку с тонким фильтром. Открытая бочка на ветру в карьере набирает пыль за час.
Бак дышит: при работе уровень меняется, воздух входит и выходит. Сапун с фильтром 3 мкм и осушителем не пускает внутрь пыль и влагу. Это дешевле любого насоса.
После замены насоса или цилиндра систему прокачивают через стендовый фильтр, пока код не дойдет до нормы. Иначе стружка от старого насоса убьет новый за сотни часов.
Забитый фильтр открывает перепускной клапан, и масло идет мимо элемента. Индикатор перепада давления показывает, что элемент пора менять, до того как это случится.
Форсункам системы Common Rail нужна чистота топлива около 12/9/6. Та же таблица ISO 4406, те же бета-коэффициенты у топливных фильтров.
Таблица кодов ISO 4406 настоящая. Зазоры узлов и целевые коды типовые, по рекомендациям производителей насосов и фильтров; для конкретной машины их берут из руководства. Бета фильтров заданы на трех размерах упрощенно, по форме реальных кривых. Каждый проход прокачивает весь объем масла, а приток грязи между проходами постоянный. Ресурс оценен грубым приближением: при снижении кода на 1 он растет примерно в 1,6 раза. В жизни на ресурс влияют еще вода в масле, температура и вязкость. В капле одна точка изображает пять частиц, при большой грязи показана только часть.