Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 57174-2016/ISO/TR 10686:2013 "Гидропривод объемный. Методы определения чистоты по чистоте элементов гидросистемы и чистоте рабочей жидкости" (утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 октября 2016 г. N 1437-ст)

Национальный стандарт РФ ГОСТ Р 57174-2016/ISO/TR 10686:2013
"Гидропривод объемный. Методы определения чистоты по чистоте элементов гидросистемы и чистоте рабочей жидкости"
(утв. и введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 октября 2016 г. N 1437-ст)

Hydraulic fluid power. Methods to relate the cleanliness of a hydraulic system to the cleanliness of the components and hydraulic fluid that make up the system

ОКС 23.100.60
Т58

Дата введения - 1 декабря 2017 г.
Введен впервые

Предисловие

1 Подготовлен Открытым акционерным обществом "Научно-исследовательский центр контроля и диагностики технических систем" (АО "НИЦ КД") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии международного документа, указанного в пункте 4

2 Внесен Техническим комитетом по стандартизации ТК 184 "Обеспечение промышленной чистоты"

3 Утвержден и введен в действие Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 октября 2016 г. N 1437-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному документу ISO/TR 10686:2013 "Гидропривод объемный. Метод определения чистоты по чистоте элементов гидросистемы и чистоты рабочей жидкости" (ISO/TR 10686:2013 "Hydraulic fluid power - Method to relate the cleanliness of a hydraulic system to the cleanliness of the components and hydraulic fluid that make up the system", IDT).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных и европейских региональных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 Введен впервые

Введение

Первоначальный уровень чистоты гидроприводной системы может повлиять на ее работу и срок полезного использования. Если не удалить загрязнение, оставшееся после производства и сборки системы, оно будет циркулировать по системе, вызывая повреждения. Для ограничения таких повреждений жидкость и внутренние поверхности гидроприводной системы очищают до приемлемого уровня.

Конечный уровень чистоты полной системы может быть рассчитан теоретически как сумма загрязняющих частиц, введенных компонентами, которые составляют систему, и рабочей жидкостью.

Соответственно необходимый уровень чистоты каждого отдельного компонента и рабочей жидкости можно рассчитать исходя из необходимого уровня чистоты конечной системы. Настоящий стандарт описывает теоретическое обоснование для подобных расчетов.

1 Область применения

Настоящий стандарт описывает методы, которые могут быть использованы при:

- соотнесении чистоты гидравлической системы, ее компонентов и гидравлической жидкости, находящейся в системе;

- оценке конечного уровня чистоты собранной гидравлической системы, заполненной рабочей жидкостью, оставшейся после производства. Оценка конечного уровня чистоты основана на чистоте каждого компонента в системе и на уровне чистоты рабочей жидкости;

- вычислении и управлении необходимыми условиями чистоты компонентов, которые составляют гидравлическую систему, и рабочей жидкости, заполняющей ее, для достижения требуемого уровня чистоты (ТУЧ) для конечной системы.

Эти методы можно применять независимо от размера рассматриваемых частиц и также для других типов устройств, отличных от гидравлических приводов.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ISO 5598, Fluid power systems and components - Vocabulary (Гидроприводы объемные, пневмоприводы и их компоненты. Словарь)

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины согласно ИСО 5598, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 область смачиваемой поверхности, A (wetted surface area, А): Площадь поверхности компонента или системы, которая взаимодействует с рабочей жидкостью при штатном функционировании по согласованию между сторонами.

Примечание - Нижние индексы С или S добавляют к обозначению А, когда область смачиваемой поверхности отнесена к компоненту или к системе соответственно.

ПРИМЕР - Рассмотрим гидравлический насос с зубчатой передачей с двумя механизмами (см. рисунок 1). Площадь смачиваемой поверхности может быть вычислена как сумма площадей внутренних поверхностей корпуса насоса (две чашки и один фланец с двумя портами) и наружной поверхности двух механизмов.

Рисунок 1 - Смачиваемая поверхность механизма внешнего гидравлического насоса

3.2 смачиваемый объем, контактный объем, V (wetted volume, contained volume, V): Объем компонента или системы, в которых находится рабочая жидкость при штатном функционировании по согласованию между сторонами.

Примечание - Нижние индексы С или S добавляют к обозначению А, когда смачиваемый объем отнесен к компоненту или к системе соответственно.

ПРИМЕР - Рассмотрим гидравлической насос с зубчатой передачей с двумя механизмами (см. рисунок 2). Смачиваемый объем может быть вычислен как объем корпуса за исключением объема двух механизмов или измерен как объем заполненного насоса.

Рисунок 2 - Смачиваемый объем механизма внешнего гидравлического насоса

4 Обозначения и единицы измерения

Обозначения и единицы измерения, связанные с чистотой жидкости, системы и компонентов, используемые в настоящем стандарте, приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Обозначения и единицы измерения

Символ	Описание	Единицы
NА	Число частиц данного размера, введенных во время сборки	Число частиц
NC	Число частиц данного размера в компоненте	Число частиц
NCi	Число частиц данного размера в компоненте i	Число частиц
NS	Число частиц данного размера в незаполненной системе (без жидкости)	Число частиц
NF	Число частиц данного размера в жидкости, используемой для заполнения системы	Число частиц
NSF	Число частиц данного размера в системе, заполненной рабочей жидкостью	Число частиц
NX	Число частиц данного размера в узле X	Число частиц
AC	Область смачиваемой поверхности компонента	см2
AS	Область смачиваемой поверхности незаполненной системы (без жидкости)	см2
VC	Смачиваемый объем компонента	см3 или мл
VCi	Смачиваемый объем компонента i	см3 или мл
VS	Смачиваемый объем незаполненной системы (без жидкости)	см3 или мл
VF	Объем жидкости, используемой для заполнения системы	см3 или мл
VSF	Смачиваемый объем системы после ее выхода с производства	см3 или мл
VX	Смачиваемый объем узла	см3 или мл
СС	Уровень чистоты компонента - NC/VC	Число частиц на см3 или мл
CCi	Уровень чистоты компонента i	Число частиц на см3/мл
CS	Уровень чистоты незаполненной системы (без жидкости) - NS/VS	Число частиц на см3 или мл
CF	Уровень чистоты жидкости, используемой для заполнения системы - NF/VF	Число частиц на см3 или мла
CSF	Уровень чистоты системы после ее выхода с производства - NSF/VSF	Число частиц на см3 или мл
а Если соответствующие размеры частиц являются теми размерами, которые предусмотрены в ИСО 4406 [т.е. 4 нм (с), 6 нм (с), 14 нм (с) для автоматического подсчета, 5 нм или 15 нм для микроскопического подсчета], то уровень чистоты может быть выражен с использованием кодовой системы, приведенной в ИСО 4406.

5 Основные понятия

5.1 Загрязнение частицами

5.1.1 Основные принципы

Физические и химические принципы, которые объясняют наличие и поведение загрязняющих частиц в системе гидропривода, являются многочисленными и комплексными. В данном разделе приведены некоторые основные принципы, на которых основан подход настоящего стандарта к чистоте.

5.1.2 Однородность распределения загрязнения в системе

В отсутствие системного или промывного фильтра, когда система запускается впервые и она стабилизирована, полагают, что загрязняющие частицы распределены равномерно во всей системе, т.е. загрязняющие частицы находятся в жидкости, компонентах системы и на их смачиваемых поверхностях. При этом предполагают, что вся жидкость и все поверхности, которые она смачивает, имеют одинаковый уровень чистоты.

5.1.3 Фактическое местоположение загрязнения в узлах и жидкости

Загрязняющие частицы оседают на площади поверхности компонентов или находятся во взвешенном состоянии в жидкости гидравлической системы (см. рисунок 3). Даже если частицы осаждаются на всей поверхности компонента, учитывают только суспендированные на смачиваемой поверхности, потому что они могут переместиться в жидкость и потенциально повредить систему.

5.1.4 Теоретическое местоположение загрязнения в узлах

При применении приведенного в настоящем стандарте метода прогнозирования чистоты полагают, что загрязняющие частицы, осевшие на смачиваемых поверхностях полых компонентов и собранных узлов, находятся в виде суспензии в свободном объеме узлов (см. рисунок 3 b).

Это понятие применяют, поскольку загрязняющие частицы, перемещающиеся от поверхности компонента в систему гидропривода, добавляются к частицам, загрязняющим жидкость, и могут повредить систему.

а) Реальная ситуация - загрязнение на смачиваемых поверхностях

b) Понятие чистоты - загрязнение в объеме

Рисунок 3 - Понятие чистоты в единице объема

Уровень чистоты полых компонентов, сборочного узла и системы может быть сопоставлен с уровнем чистоты жидкостей.

5.1.5 Полный подход к чистоте

5.1.5.1 Уровень чистоты собранных компонентов

К большинству конструкций гидропривода применяют следующие утверждения.

- Когда компоненты встроены в сборочный узел и сборочный узел встроен в систему, количество загрязняющих частиц в них, а также смачиваемые объемы суммируют.

- Уровень чистоты незаполненной собранной системы, без жидкости, представляет собой отношение суммы числа загрязняющих частиц в или на каждом компоненте к сумме смачиваемого объема всех компонентов.

- Уровень чистоты незаполненной собранной системы не является ни суммой, ни средним значением уровней чистоты составляющих компонентов.

В таблице 2 приведена обобщающая иллюстрация этих данных.

Таблица 2 - Иллюстрация возможности использования уровня чистоты в вычислениях

Узлы	Число загрязняющих частиц	Объем, мл	Уровень чистоты, N/мл
Компонент 1:	5	10	5/10 = 0,5
Компонент 2:	5	2	5/2 = 2,5
Компонент 3:	2	1	2/1 = 2
Смонтированный блок:			C4 = 12/13 = 0,92
Примечание - и .

5.1.5.2 Загрязнение узлов, заполняемых жидкостью

Когда полый узел с объемом V_X, загрязненный частицами N_X заданного размера в мл, полностью заполнен жидкостью, загрязненной частицами N_F того же размера в мл, конечный уровень чистоты узла, заполненного жидкостью, равен (N_X + N_F)/V_F.

5.2 Требования к сведениям о системе

5.2.1 Структура системы

Необходимо точно знать компоненты, вышестоящие и нижестоящие относительно рассматриваемого компонента, а также сборочный узел, в состав которого входят компоненты, и всю систему, частью которой является сборочный узел.

Необходимо знать, как обеспечивать чистоту каждой детали (т.е. очищать узлы, для возможности снижения чистоты снизить чистоту других элементов) таким образом, чтобы чистота всей системы отвечала условиям ТУЧ.

5.2.2 Геометрические характеристики

5.2.2.1 Смачиваемый объем (V_X)

Смачиваемый объем узла может быть измерен экспериментально или вычислен с использованием компьютеризированных инженерно-чертежных инструментов или из отношения V/A всей системы. Для получения подробной информации см. приложение А.

5.2.2.2 Смачиваемая площадь поверхности (A_X)

Смачиваемая площадь поверхности узла, если необходимо, может быть вычислена с использованием компьютеризированных инженерно-чертежных инструментов.

5.2.2.3 Отношение объема к площади поверхности (V/A)

Некоторые требования чистоты выражают через площадь поверхности устройства. Для применения метода прогнозирования чистоты необходимо преобразование к единичному объему. Для получения информации о таком преобразовании см. приложение D.

6 Расчет чистоты системы из чистоты компонентов (восходящий подход)

6.1 Основные принципы

6.1.1 Предполагают, что процесс сборки не вносит никаких частиц в компоненты.

Примечание - Необходимо признать, что в действительности это предположение неверно. Однако возможно оценить загрязнение, введенное во время сборки при измерении фактического уровня чистоты собранных компонентов и при сравнении измеренного числа загрязняющих частиц к теоретическому уровню чистоты, вычисленному в соответствии с настоящим стандартом.

6.1.2 Если количество загрязняющих частиц, введенных в процессе сборки, известно, то оно может быть добавлено к загрязняющим частицам, введенным с каждым компонентом или сборочным узлом в целом.

6.1.3 Загрязненность частицами новой гидравлической системы после ее выхода из производства равно сумме частиц, введенных с каждым сборочным узлом, входящим в систему и рабочую жидкость.

6.1.4 Загрязненность частицами сборочного узла равна сумме частиц, введенных с каждым компонентом, входящим в его состав.

6.1.5 Таким образом, если уровень чистоты каждого компонента (т.е. основание) и жидкости известен, то конечная чистота системы (то есть верхняя граница) может быть теоретически определена или спрогнозирована. Метод прогнозирования чистоты (МПЧ) приведен на рисунке 4.

Рисунок 4 - Отношения уровней чистоты компонентов незаполненной системы, жидкости и рабочей системы в процессе сборки, используемые в методе прогнозирования чистоты (МПЧ)

6.2 Определение уровня чистоты компонента

6.2.1 Общие понятия

Уровень чистоты компонента С_С выражают через число частиц на единицу смачиваемого объема компонента N/мл, и измеряют или вычисляют исходя из уровня чистоты детали, из которой он был сделан (см. приложение Е).

6.2.2 Измерение

Предпочтительным методом определения уровня чистоты компонента является измерение.

Число частиц (N_C) заданного размера, загрязняющие компоненты, которые должны быть собраны в систему (или сборочный узел), измеряют с использованием метода извлечения, приведенного в ИСО 18413.

Если загрязнение, введенное в компонент в процессе сборки (N_А), известно, то вычисляют уровень чистоты компонента в N/мл по формуле

.

(1)

6.3 Прогнозирование уровня чистоты собранной системы

6.3.1 Уровень чистоты незаполненной собранной системы C_S может быть только спрогнозирован и вычислен исходя из уровня чистоты компонентов, которые составляют систему. Уровень чистоты выражают через число частиц (N_S) на единицу объема системы (мл). Этот метод также применяют и для определения уровня чистоты сборочных узлов, из которых состоит система.

6.3.2 Система собрана из n компонентов с уровнями чистоты С_i. Каждый компонент вводит N_Ci частиц (см. 7.2). Количество частиц N_S, введенных n-ными компонентами, вычисляют по формуле

.

(2)

6.3.3 Уровень чистоты незаполненной собранной системы C_S в N/мл, смачиваемый объем которой равен V_S, составленной из n компонентов, вычисляют по формуле

.

(3)

Примечание - Смачиваемый объем системы приблизительно равен сумме смачиваемых объемов каждого компонента.

6.3.4 Если загрязнение, введенное в систему в процессе сборки (N_A), известно, то конечный уровень чистоты системы в N/мл вычисляют по формуле

.

(4)

6.4 Прогнозирование уровня чистоты новой системы после выхода с производства

6.4.1 Уровень чистоты новой гидравлической системы после выхода с производства может быть спрогнозирован исходя из уровней чистоты незаполненной собранной системы и заполняющей рабочей жидкости.

6.4.2 Число частиц в незаполненной собранной системе N_S при уровне чистоты C_S (см. 6.3) вычисляют по формуле

.

(5)

6.4.3 Уровень чистоты заполняющей жидкости измеряют с использованием соответствующего метода подсчета частиц (например, микроскопический подсчет в соответствии с ИСО 4407 или автоматический подсчет в соответствии с ИСО 11500) и выражают через число частиц на единицу объема (C_F = N_F/V_F, например, максимальное количество уровней определено в ИСО 4406). Объем заполняющей рабочей жидкости V_F вносит в незаполненную собранную систему число частиц N_F, которое вычисляют по формуле

.

(6)

Примечания

1 Объем заполняющей жидкости V_F может несколько отличаться от объема незаполненной системы V_S, например, когда резервуар заполнен частично.

2 Методы, приведенные в ИСО 4407 и ИСО 11500, дают несколько различные результаты. Важно обеспечить использование одного и того же метода, когда это возможно, для оценки загрязнения системы и составляющих ее компонентов.

6.4.4 Уровень чистоты гидравлической системы после выхода с производства C_SF в N/мл может быть спрогнозирован с использованием формулы

.

(7)

6.5 Прогнозирования на практике

6.5.1 Сборка компонентов с одинаковыми уровнями чистоты

Если предположить, что в процессе сборки не вводятся загрязнители (т.е. N_А = 0), то можно спрогнозировать, что при сборке из n компонентов с одинаковым уровнем чистоты C_ci получают незаполненную систему с тем же уровнем чистоты (C_S = С_С). В таблице 4 в качестве примера приведен процесс прогнозирования на практике; также подобный пример приведен в таблице В.2.

ГАРАНТ:

Нумерация таблица приводится в соответствии с источником

Таблица 4 - Пример прогнозирования чистоты системы исходя из уровней чистоты составляющих компонентов

Узел I	Число загрязняющих частиц Ni	Объем Vi, мл	Уровень чистоты Сi, N/мл
Компонент 1: D13272EZ.EPS	10	10	10/10 = 1
Компонент 2: D13272FZ.EPS	2	2	2/2 = 1
Компонент 3: D13272GZ.EPS	1	1	1/1 = 1
Сборка 4: D13272HZ.EPS	13	13	13/13 = 1

6.5.2 Заполнение системы жидкостью, имеющей одинаковый уровень чистоты

При заполнении системы с уровнем чистоты C_S рабочей жидкостью с тем же уровнем чистоты (т.е. C_F = C_S и N_F/мл = N_S/мл), общее число частиц в системе в объеме жидкости в N/мл удваивается, как указано в формуле

.

(8)

Примечание - Если уровень чистоты заполняющей жидкости выражен в соответствии с ИСО 4406, то чистота гидравлической системы после выхода с производства может быть спрогнозирована, и она составит по ИСО 4406 величину на один уровень выше, чем уровень чистоты жидкости, учитывая предположение, что собранная, но незаполненная система имеет тот же уровень чистоты, что и заполняющая жидкость. Действительно, двойное количество частиц в одном мл по ИСО 4406 означает увеличение на один уровень.

7 Определение требований к чистоте от уровня чистоты системы до уровня чистоты компонента (нисходящий подход)

7.1 Основные принципы

7.1.1 Требования к чистоте гидравлической системы после выхода с производства могут быть определены по уровню чистоты рабочей жидкости C_SF в N/мл или выражены с использованием кода в соответствии с ИСО 4406.

7.1.2 В методе восходящего прогнозирования чистоты (см. раздел 6) известно, что загрязнение в сборочном узле и компонентах вводится в добавочных объемах (, , C_S = N_S/C_S), и что загрязнение, препятствующее циркуляции в незаполненной системе и системе, заполненной жидкостью, прибавляют к загрязнениям (N_SF = N_S + N_F) в том же самом объеме (V_F). Поскольку у этого уравнения (N_SF = N_S + N_F) множество решений, пользователь может или устанавливать те же самые требования или управлять ими и оценивать их в зависимости от технических и/или экономических вопросов.

7.2 Спецификация идентичных требований

7.2.1 Требования по чистоте и для незаполненной и для заполненной жидкостью системы равны половине уровня чистоты, определенного для всей системы, т.е. C_S = C_F = (C_SF/2) в N/мл и N_S/V_S =N_F/V_F = (N_SF/2V_SF).

Примечание - Если уровень чистоты выражен с использованием кода или классификации, основанных на геометрической прогрессии числа 2 (например, ИСО 4406), то это целесообразно, если требуемые уровни чистоты незаполненной системы и заполняющей жидкости составляют на один уровень кода меньше. Гидравлическая система после выхода с производства с уровнем чистоты 18/16/13 в соответствии с ИСО 4406 может быть достигнута при заполнении пустой системы на уровне чистоты ИСО 17/15/12 с жидкостью на уровне чистоты ИСО 17/15/12.

7.2.2 В принципе, приведенном в 6.5.1, требование по чистоте для незаполненной собранной системы в отсутствие каких-либо изменений распространяется на требования чистоты ко всему сборочному узлу и составляющим компонентам, т.е. C_S = C_F = (C_SF/2) в N/мл. В таблице В.2 приведен пример практического применения.

7.3 Спецификация различных требований

7.3.1 Поскольку достижение заданного требования по чистоте для жидкости и для всех компонентов, составляющих систему, может быть экономически или технически невыполнимо, используется метод прогнозирования чистоты, который позволяет регулировать отдельные требования, вместе с тем выполняя конечное требование по чистоте рабочей системы.

7.3.2 Для управления такими требованиями может быть применен компьютеризированный метод прогнозирования чистоты (МПЧ), описанный в приложении В, при условии, что программное обеспечение позволяет производить любое изменение уровня чистоты (число частиц на единицу объема узла) или кода согласно ИСО 4406 для всех узлов. В приложении В приведен пример практического применения.

Примечания

1 Надежность работы на начальном этапе собранной системы зависит от чувствительности составляющих ее компонентов к загрязняющим частицам. Во многих случаях отмечено, что более сложные компоненты (т.е. с меньшим отношением V/A) более чувствительны к загрязнению.

2 Поскольку на начальном этапе работы объем жидкости, заполняющей каждый компонент, полностью перемещается в компоненты, стоящие ниже по течению, важно гарантировать, что компонент с более высоким уровнем загрязнения не помещен выше по течению более чувствительного к загрязнению компонента без соответствующего фильтра между ними.

8 Соотношение между уровнями чистоты на единицу объема и уровнями чистоты на единицу площади поверхности

8.1 Соотношение V/A

У всех систем, сборочного узла и компонентов есть смачиваемый объем, и требуемые уровни чистоты таких компонентов выражают в N/мл, поэтому к ним может быть применим метод прогнозирования чистоты (МПЧ), установленный в разделах 6 и 7.

Однако важно проявить осторожность в интерпретации данных, потому что, как показано в таблице В.1, система в целом намного проще, чем некоторые ее компоненты. Ее отношение V/A может быть намного выше, чем у сложных и чувствительных компонентов (например, насосы или клапаны).

8.2 Воздействие уровня чистоты поверхности на уровень чистоты жидкости

Как показано на рисунке 1, на начальном этапе работы загрязняющие частицы в компонентах будут перемещаться в жидкость, заполняющую компонент, и затем двигаться в следующий компонент, расположенный ниже по потоку. Воздействие загрязненных поверхностей на уровень чистоты жидкости, заполняющей два компонента с различным отношением V/A, показано в приложении С.

Библиография

[1]	ISO 4406:1999	Hydraulic fluid power - Fluids - Method for coding the level of contamination by solid particles (ИСО 4406 Гидроприводы объемные. Рабочие жидкости. Метод кодирования уровня загрязненности твердыми частицами)
[2]	ISO 4407	Hydraulic fluid power - Fluid contamination - Determination of particulate contamination by the counting method using an optical microscope (ГОСТ ИСО 4407-2006 Чистота промышленная. Определение загрязненности жидкости методом счета частиц с помощью оптического микроскопа)
[3]	ISO 16431	Hydraulic fluid power - System clean-up procedures and verification of cleanliness of assembled systems
[4]	ISO 18413:2002	Hydraulic fluid power - Cleanliness of parts and components - Inspection document and principles related to contaminant collection, analysis and data reporting (ГОСТ ИСО 18413-2006 Чистота промышленная. Методика оформления результатов анализа на загрязненность частей и компонентов гидропривода)