ТРЕБОВАНИЯ К РАБОЧИМ ЖИДКОСТЯМ

Оглавление.

страница

1. Требования к жидкости ....................................................... .... 2

2. Свойства и характеристики рабочей жидкости.....................3

3. Типы рабочих жидкостей .................................................. ... .. 11

4. Обозначение марок рабочих жидкостей.....................................16

5. Рекомендуемые масла для гидроприводов машин......17

6. Фильтры, применяемые в гидроприводах станков........18

7. Уплотнения, применяемые в гидроприводах станков.....19

один . ТРЕБОВАНИЯ К РАБОЧИМ ЖИДКОстям .

Нормальная работа гидропривода возможна при использовании таких рабочих жидкостей, которые могут одновременно выполнять различные функции.

Прежде всего, рабочее тело в гидроприводе является рабочим телом, т. е. является носителем энергии, обеспечивая передачу последней от источника энергии (двигателя) к ее потребителю (исполнительным механизмам). Кроме того, рабочая жидкость выполняет функции смазки в парах трения гидропривода, являясь смазочно-охлаждающим агентом, и средой, удаляющей продукты износа. В функции рабочей жидкости входит защита деталей гидропривода от коррозии.

В связи с этим к рабочим телам предъявляются разносторонние требования, в той или иной мере противоречивые и выполнение которых не всегда возможно в полном объеме. Это включает:

- хорошие смазывающие свойства;

- малое изменение вязкости при изменении температуры и давления;

- инертность по отношению к конструкционным материалам деталей гидропривода;

-оптимальная вязкость, обеспечивающая минимальные потери энергии и нормальную работу уплотнений;

- низкая токсичность самой рабочей жидкости и ее паров;

- низкая склонность к пенообразованию;

- антикоррозионные свойства; возможность защиты деталей гидропривода от коррозии;

- оптимальная плотность;

- долговечность;

- оптимальная растворимость воды рабочей жидкостью: плохая для чистых минеральных масел; подходит для эмульсий и т. д.

- негорючесть;

- низкая способность поглощать или растворять воздух;

- хорошая теплопроводность;

- низкий коэффициент теплового расширения;

- способность хорошо очищаться от загрязнений;

- совместимость с другими марками рабочей жидкости;

- низкая цена;

Несоблюдение этих условий приводит к различным нарушениям в функционировании гидропривода. В частности, плохие смазывающие или антикоррозионные свойства приводят к сокращению срока службы гидропривода; неоптимальная вязкость или слишком высокая ее зависимость от режимов работы гидропривода снижают общий КПД. и т.п.

Нормальная и долговременная работа гидропривода в равной степени определяется правильным выбором марки рабочей жидкости при проектировании и грамотной работой гидропривода.

2. СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ

2.1 ОБЩИЕ ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Плотностьрабочая жидкость - физическая величина, характеризующая отношение массы m жидкости к ее объему:



Единица плотности - кг/м3.

Значение плотности имеет большое значение для энергетических характеристик гидропривода. От него зависит величина гидравлических потерь, которая определяется как

Dppot=C2/2 ,

где С - скорость жидкости.

Изменение плотности рабочего тела при изменении температуры от t1 до t2 описывается выражением:

t2 = n1 / 1+(t2-t1) .

где  – коэффициент объемного расширения.

Относительное изменение объема жидкости при изменении температурыхарактеризуется температурным коэффициентом объемного расширения  .

= В/ В t,

где V и V — начальный объем и приращение объема при повышении температуры на t. Размерность коэффициента  равна 1c.

Изменение объема V и объема рабочего тела при изменении температуры от t1 до t2 можно определить по формулам:

V= В (t2-t1),

Vt2= Vt1[1+(t2-t1)].

Значение коэффициента объемного расширения невелико. Однако это изменение все же следует учитывать при расчете гидроприводов с замкнутой циркуляцией потока во избежание разрушения элементов гидропривода при нагреве.

Возможность разрушения деталей гидропривода обусловлена разностью значений температурного коэффициента объемного расширения рабочей жидкости и металла деталей гидропривода. Повышение давления за счет нагрева обычно оценивают по формуле:

p = (m)tE / k

где m – коэффициент объемного расширения материала деталей гидропривода;

Е — модуль упругости жидкости;

k - коэффициент, характеризующий объемную упругость материала элементов гидропривода.

Грубая оценка повышения давления в закрытом сосуде при нагреве на 10С и принятых средних значениях =8,75·10-4, m=5,3·10-5, E=1,7·103 МПа и k=1 дает значение около 15 МПа. Поэтому в гидроприводе с замкнутой циркуляцией, работающем в широком диапазоне изменения температуры рабочей жидкости, необходимо устанавливать предохранительные клапаны или другие устройства, компенсирующие повышение температуры в объеме жидкости.

Сжимаемость жидкости- это его способность под действием внешнего давления изменять свой объем обратимым образом, т. е. так, что после прекращения внешнего давления восстанавливается первоначальный объем.

Сжимаемость жидкости характеризуется модулем упругости жидкости Е размерностью Па (или МПа).

Уменьшение объема жидкости под давлением определяется по формуле



При увеличении давления модуль упругости увеличивается, а при нагревании жидкости уменьшается.

Обычно масло работающего гидропривода содержит до 6% нерастворенного воздуха. После отстаивания в течение суток содержание воздуха снижается до 0,01-0,02%. При этом рабочим телом является газожидкостная смесь, модуль упругости которой рассчитывается по формуле:

Эгж = Е(Вж/Вп+1)/(В ж/Вп+Е р0/р 2)

где Vж, Vп – объемы жидкой и газовой фаз соответственно при атмосферном давлении Р0.

Рабочая жидкость также содержит некоторое количество растворенного воздуха (пропорционально давлению), что практически не влияет на физико-химические свойства масла, но способствует возникновению кавитации, особенно во всасывающих линиях насосов, в дросселях и других местах. гидропривода, где происходит резкое изменение давления.

2.2 ВЯЗКОСТЬ

Вязкость -свойство жидкости сопротивляться сдвигу одного слоя относительно другого под действием касательной силы внутреннего трения. Напряжение трения по закону Ньютона пропорционально градиенту скорости dC/dy



Коэффициент пропорциональности  называется динамической вязкостью



Единицей динамической вязкости является 1 Па·с. (паскаль-секунда).

Более распространен другой показатель - кинематическая вязкость, учитывающая зависимость сил внутреннего трения от инерции потока жидкости. Кинематическая вязкость (или коэффициент динамической вязкости) определяется выражением

.

Единицей кинематической вязкости является 1 м2/с. Это значение велико и неудобно для практических расчетов. Поэтому используется значение 104 меньше -1 см2/с = 1 сСт (стокс), или 1 сотая сСт - сСт (сантистокс). В нормативно-технических документах кинематическая вязкость обычно указывается при 100С - (100) или при 50С - (50). Для новых марок масел в соответствии с международными стандартами вязкость указывается при 40С (точнее, при 37,8С) – 40. Указанная температура соответствует 1000 по Фаренгейту.

На практике используются и другие параметры, характеризующие вязкость жидкостей. Часто используют так называемую условную или относительную вязкость, определяемую по протеканию жидкости через малое отверстие вискозиметра (прибор для определения вязкости) и сравнивая время протекания со временем протекания воды. В зависимости от количества проверяемой жидкости, диаметра отверстия и других условий испытаний применяют разные индикаторы. В России для измерения условий вязкости приняты условные градусы Энглера (Е), представляющие собой показания вискозиметра при 20, 50 и 100С и обозначаемые соответственно  Е50 и Е100.

Вязкость жидкости зависит от химического состава, от температуры и давления. Наиболее важным фактором, влияющим на вязкость, является температура. Зависимость вязкости от температуры различна для разных жидкостей. Для масел в интервале температур от t = +50 0С до температуры застывания применяется следующая формула:

ж = 50 эксп (А/Тжа)

где l — значение кинематической вязкости при температуре Tl (  K), см3;

А и а — эмпирические коэффициенты.

Для некоторых рабочих тел значения коэффициентов А и а приведены в табл. один.

Таблица 1.

ВМГ3 АМГ-10 МГ-20 МГ-30

НО*10-8

10,98 10,82 40 94

а

3.06 3.06 3,77 3,91

Зависимость вязкости от температуры, или так называемые вязкостно-температурные свойства рабочих жидкостей, оценивают с помощью индекса вязкости (ВИ), который является паспортной характеристикой современных масел. Масла с высоким индексом вязкости меньше меняют свою вязкость при изменении температуры. При малом индексе вязкости зависимость вязкости от температуры сильная. VI определяется путем сравнения данного масла с двумя эталонами. Один из этих стандартов характеризуется крутой вязкостно-температурной характеристикой, т. е. сильной зависимостью вязкости от температуры, а другой имеет пологую характеристику. Крутому эталону присваивается CI=0, а плоскому эталону присваивается CI=100.

В соответствии с ГОСТ 25371-82 ИВ рассчитывают по формуле:

IV =(

или IV=(

куда



 0С, с ИВ=100 и имеющей при t=100 0С такую же вязкость, как и у данной нефти, ссм;



Реальные рабочие жидкости имеют значения индекса вязкости от 70 до 120.

Вязкость рабочей жидкости увеличивается с увеличением давления. Для практических расчетов можно использовать формулу, связывающую динамическую вязкость с давлением:

р=0 ап

где 0 и r – динамические вязкости при атмосферном давлении и давлении p.

а — постоянный коэффициент; в зависимости от марки масла а = 1,002 - 1,004.

Масла затвердевают при низких температурах. Температура застывания (ГОСТ 20287-74) - это температура, при которой масло загустевает настолько, что при наклоне пробирки с маслом на 450 его уровень за 1 мин. остается неподвижным. При температуре застывания работа гидропривода невозможна. Минимальная рабочая температура принимается на 10-150 выше температуры застывания.

Вязкость рабочей жидкости оказывает непосредственное влияние на рабочие процессы и явления, происходящие как в отдельных элементах, так и во всем гидроприводе. Влияние вязкости является спорным, и требуются тщательные исследования, чтобы рекомендовать оптимальную вязкость для конкретного гидравлического привода. Изменение вязкости является критерием достижения предельного состояния рабочей жидкости.

При чрезмерно большой вязкости силы трения в жидкости настолько значительны, что могут привести к нарушению сплошности течения. При этом рабочие камеры насоса не заполняются, возникает кавитация, уменьшается подача, ухудшаются показатели надежности.

Но кроме этого, высокая вязкость рабочей жидкости позволяет уменьшить утечки через зазоры и щелевые уплотнения. При этом объемный КПД увеличивается. Но высокая вязкость одновременно увеличивает трение в трущихся парах и снижает механический КПД. При этом снижается и гидравлический КПД, так как увеличиваются гидравлические потери.

Рабочую жидкость рекомендуется выбирать таким образом, чтобы кинематическая вязкость при длительной эксплуатации в гидроприводе с шестеренчатыми насосами находилась в пределах 18-1500 см3, в гидроприводе с лопастными насосами 10-4000 см3 и в гидравлической жидкости связаны с силой маропривода с аксиально-поршневыми насосами 6 -2000 см3.

смазывающая способностьрабочей жидкости связаны с образованием масляной пленки на трущихся поверхностях и ее способностью противостоять разрыву. Как правило, чем выше вязкость, тем выше прочность масла. сдвиговые пленки. Рабочая жидкость в гидроприводе должна предотвращать контакт и заедание трущихся поверхностей при малых скоростях скольжения в условиях граничного режима трения. Иными словами, рабочая жидкость должна, во-первых, обладать противозадирными свойствами, во-вторых, снижать износ поверхностей трения, создавая гидродинамический режим смазки, т. е. обладать противоизносными свойствами.

Улучшение противозадирных и противоизносных свойств рабочей жидкости достигается введением их в состав присадок. Обычно вводят несколько присадок или комплексные присадки, улучшающие сразу несколько показателей рабочей жидкости.

Стабильность свойства- это способность рабочей жидкости сохранять работоспособность в течение заданного времени при изменении исходных свойств в допустимых пределах.

Стабильность характеризуется антиоксидантной способностью и однородностью рабочей жидкости, которые зависят друг от друга. При длительной эксплуатации в результате реакции углеводородов нефти с кислородом воздуха в рабочей жидкости появляются смолистые нерастворимые фракции, которые образуют на поверхности деталей отложения и пленки, вызывающие старение рабочей жидкости. В результате может нарушаться нормальное функционирование таких прецизионных элементов гидропривода, как распределители, дроссели и т.п.

На скорость окисления существенное влияние оказывают температура масла, интенсивность его перемешивания, количество воды и воздуха врабочей жидкости, а также металлических загрязнений. Наличие медных деталей оказывает значительное каталитическое действие на процесс старения. Окисление рабочей жидкости характеризуется изменением кислотного числа рН, которое определяется количеством миллиграммов едкого калия (КОН), необходимого для нейтрализации свободных кислот в 1 г жидкости. Для оценки старения жидкости используют кислотное число рН и количество осадка (ГОСТ 5985-79). Это один из параметров, определяющих работоспособность рабочей жидкости. Для повышения антиоксидантных свойств рабочей жидкости используются присадки.

2 Антикоррозионные свойства -охарактеризовать способность

рабочей жидкости для выпуска воздуха или других газов без пенообразования. Эта способность определяется временем исчезновения пены после введения в жидкость воздуха или прекращения перемешивания. Способность противостоять пенообразованию повышается за счет добавления антипенной добавки. Механизм действия добавки заключается в снижении поверхностного натяжения жидкости. Концентрируясь на поверхности пузырьков пены, добавка способствует их разрыву, а, следовательно, и быстрому гашению пены.

Стойкость рабочей жидкости к образованию эмульсиихарактеризуется способностью отслаиваться и отделяться от попавшей в него воды. За счет добавления в жидкость деэмульгаторов (веществ, разрушающих масляные эмульсии) снижается поверхностное натяжение пленки на границе вода-масло и рабочая жидкость не смешивается с водой.

Совместимость рабочей жидкости с материалами гидропривода характеризуется отсутствием коррозии металлов, а также стабильностью физико-химических свойств жидкости. Причины коррозионной активности рабочих тел тесно связаны с накоплением в них химических соединений, вызывающих коррозию металлов.

Среди этих соединений основное влияние на коррозию оказывают перекиси, которые образуются в результате старения рабочей жидкости и оцениваются по кислому рН.

Антикоррозионные свойства рабочей жидкости оценивают коррозионными испытаниями металлических (сталь 50 и медь М2) пластин, помещенных на 3 часа в жидкость, нагретую до 1000С. Отсутствие потемнения на металлических пластинах является положительным результатом теста.

Совместимость с резиновыми изделиями гидропривода оценивают по величине набухания резины УИМ-1 или потери ее массы в рабочей жидкости за заданную продолжительность испытаний.

Удельная теплоемкостьрабочее тело - количество теплоты, необходимое для повышения температуры единицы массы на один градус Цельсия. Единицей удельной теплоемкости является 1 Дж/кг*C°. Удельная теплоемкость рабочей жидкости является важным показателем для гидропривода. Характеризует интенсивность повышения температуры в гидросистеме. Большая энергоемкость означает большую тепловую инерцию гидропривода и, следовательно, более равномерное распределение температуры в элементах системы.

С повышением температуры удельная теплоемкость рабочего тела изменяется незначительно.

Теплопроводностьрабочее тело - количество теплоты, проходящее в единицу времени через единицу поверхности на единицу толщины слоя. Единицей теплопроводности является 1 Вт/м¤°С. Теплопроводность рабочего тела уменьшается с повышением температуры

Чистотарабочая жидкость - характеризуется количеством или массой посторонних частиц в данном объеме. Частицы загрязнений попадают в рабочую жидкость различными путями: при заливке жидкости в бак; как продукты износа трущихся поверхностей; через сапуны и гидрозатворы. Влияние чистоты рабочей жидкости на надежность гидропривода огромно. До сих пор это основной показатель, ограничивающий долговечность гидропривода. Повышенное загрязнение рабочей жидкости вызывает повышенный износ деталей гидропривода, ухудшение его характеристик и преждевременный выход из строя.

Чистота рабочей жидкости характеризуется классами чистоты, от 0 до 17. Согласно ГОСТ 17216-71 каждому классу соответствует допустимое количество частиц определенного размера и общая масса загрязнений. Все загрязнения делятся на две группы: частицы и волокна. Волокна представляют собой частицы толщиной не более 30 мкм с отношением длины к толщине не менее 10:1. Частицы грязи размером более 200 микрон (исключая волокна) в рабочей жидкости не допускаются.

Масса загрязнения для классов от 0 до 5 не нормируется, а для классов от 6 до 12 не является контрольным параметром. Нормирование классов чистоты по ГОСТ 17216-71 имеет недостатки. В частности, в реальной рабочей жидкости соотношение количества частиц определенного размера к одному классу чистоты, как правило, не соблюдается. Может показаться, что крупные частицы отсутствуют, а более мелкие превышают допустимый уровень. При этом общая масса загрязняющих веществ может быть меньше допустимой для данного класса. В такой ситуации показатели такой жидкости будут не ниже жидкости, полностью соответствующей этому классу по показателю, но ее следует отнести по ГОСТу к другому, более крупному классу чистоты. Для устранения этого недостатка в некоторых отраслях введены дополнительные индикаторы, более удобные в использовании. В частности, в станкостроении параметр загрязнения W используется в соответствии с отраслевым стандартом RTM2 H06-32-84. Этот параметр рассчитывается по формуле:

W=10^-10*n1*n2*n3*n4*n5

, где n1-n5 - количество частиц загрязнения соответственно: 5-10 ; 10-25; 25-50; 50-100 и более 100 мкм жидкости объемом 100 см3

Классификационный параметр W приведен в соответствие с частотными классами ГОСТ 17216-71. Гидропривод предъявляет повышенные требования к чистоте рабочей жидкости.

Таблица 2

Номинальная тонкость фильтрации, мкм

Класс чистоты

Шестеренчатые насосы P<=2,5 МПа

насосы и двигатели крыльчатые нерегулируемые Р<=6,3 МПа.

40

14-15

Насосы с фиксированными лопастями

Р<=12,5-16 МПа; лопастные насосы

регулируемое Р<=6,3 МПа; насосы и

аксиально-поршневые гидромоторы

р<=16 МПа; гидроцилиндры

гидрооборудование Р<=20 МПа.

25

12-14

Электрогидравлический следящий гидравлический привод,

дросселирующие распределители. 5-10 10-12

3. ВИДЫ РАБОЧИХ ЖИДКОСТЕЙ

3.1 Гидравлические жидкости на нефтяной основе.

Рабочие жидкости на нефтяной основе изготавливаются из продуктов перегонки нефти, остающихся после топливных фракций. Эти продукты представляют собой смесь различных углеводородов, обычно называемую мазутом.

При нагреве мазута при пониженном давлении температура кипения отдельных углеводородов снижается, что позволяет выделить из мазута отдельные фракции. Этот процесс называется вакуумной сублимацией.

Существует две схемы переработки мазута - топливная и масляная. С топливом получается только одна фракция (350-500 0С), которую обычно используют как базовый продукт каталитического крекинга или гидрокрекинга для получения тяжелых топлив. При переработке нефти выделяют три фракции: легкие дистиллятные нефти, выкипающие при 300-400 0С, среднедистиллятные нефти (400-450 0С) и тяжелые (450-500 0С).

В результате вакуумной перегонки получают базовые дистиллятные масла, а остальные продукты (полугудроны и гудрон) используют для получения остаточных масел.

Характерной особенностью дистиллятных масел являются их хорошие вязкостно-температурные свойства (высокий ИВ) и высокая термоокислительная стабильность. Но эти масла не обладают удовлетворительной смазывающей способностью; прочность масляной пленки низкая, что снижает их смазывающую способность.

Остаточные масла, наоборот, обладают высокой естественной смазывающей способностью, но плохими вязкостно-температурными свойствами и высокой температурой застывания.

Для получения базовых товарных масел применяется комплексная технология, основанная на отборе смеси дистиллятных и остаточных масел и очистке от вредных примесей. К последним относятся продукты окислительной полимеризации, органические кислоты, неустойчивые углеводороды, сера и ее соединения. Для улучшения низкотемпературных свойств масла подвергают депарафинизации и деасфальтизации.

Процесс нефтепереработки является наиболее сложным и экологически небезопасным процессом. В настоящее время применяются следующие методы очистки масла:

1. Выщелачивание. Это самый простой способ. Масло обрабатывают раствором щелочи (NaOH), который нейтрализует органические кислоты. Продукты окислительной полимеризации (нефтяные смолы и другие вредные примеси) при щелочной очистке не удаляются, поэтому этот метод имеет ограниченное применение.

2. Кислотно-щелочная и кислотно-контактная очистка. При данном способе очистки основным реагентом, входящим в состав соединений с нежелательными примесями, является серная кислота, которую добавляют в дистиллятную нефть до 6 %, а в остаточную нефть до 10 % от массы очищаемой жидкости.

Серная кислота разрушает битуминозные и ненасыщенные углеводороды. Продукты реакции вместе с неиспользованной частью серной кислоты образуют осадок, называемый кислой смолой. Наиболее ценные циклановые углеводороды, составляющие основу масла, не подвержены влиянию серной кислоты. После удаления осадка масло промывают водным раствором щелочи, которая нейтрализует остатки серной кислоты и кислого гудрона. Очистка заканчивается промывкой масла водой и сушкой перегретым паром или горячим воздухом.

При таком способе нейтрализации остаточной кислотности возможно образование устойчивых эмульсий масло-в-воде. Поэтому вместо щелочной обработки применяют контактную фильтрацию с отбеливающими глинами. Последние обладают высокой адсорбционной способностью поглощать полярно-активные вещества, к которым относятся продукты взаимодействия нефтяных фракций с серной кислотой. Этот метод называется кислотно-контактной очисткой.

Использование серной кислоты для очистки нефти имеет существенные недостатки:

- при нынешних масштабах использования масел требуется большое количество серной кислоты, производство которой дорого и экологически опасно;

- кислый деготь, являющийся отходом при данном способе очистки, является очень токсичным и экологически вредным продуктом. Его вторичное использование экологически опасно, а переработка сложна и дорога.

3. Очистка селективными растворителями. Особенностью этого метода является возможность многократного использования растворителей вредных примесей в процессе очистки. В качестве растворителей используют фенол, фурфурол и другие вещества.

Принцип селективной очистки заключается в следующем. Подбирают растворитель, который при определенной температуре и количественном соотношении с очищаемым маслом избирательно (избирательно) растворяет в себе все вредные примеси и плохо или совсем не растворяет очищаемый продукт.

При смешивании очищаемого масла с селективным растворителем основная часть вредных примесей растворяется и переходит в растворитель, который, не смешиваясь с маслом, легко отделяется от него при отстаивании. Получается слой рафинированного масла (рафинированный слой) и слой растворителя с удаленными из масла вредными примесями. Этот слой называется экстрактом. Слои разделены. Затем очищенный слой очищают отбеливающими глинами, а экстракт подвергают регенерации. При регенерации селективный растворитель отделяется от вредных продуктов и повторно используется в процессе очистки.

Очень важно подобрать как соотношение масла к растворителю, так и температуру процесса. При использовании фенола в качестве растворителя в зависимости от количества примесей, а также от состава масла температуру процесса можно устанавливать в пределах от 50 до 300 0 С, а соотношение масла и фенола - от 1 : 1,5 до 1:2.

4. Гидрирование. Процесс заключается в гидрировании (насыщении) непредельных углеводородов водородом в присутствии катализаторов. Это полностью удаляет серу и серосодержащие вещества. Процесс протекает в специальных установках под давлением ~2 МПа при температуре 380-400 0 С.

5. Для улучшения вязкостно-температурных свойств нефти применяют деасфальтизацию и депарафинизацию.

Деасфальтизацию проводят жидким пропаном, который смешивают под давлением 2-4 МПа с очищенным маслом в соотношении до 10:1. Отходами является битум. Пропан можно использовать повторно после очистки.

Депарафинизацию масла, т. е. извлечение из него парафина и цезерина, проводят в несколько стадий. Сначала к маслу добавляют растворители и нагревают смесь до температуры на 15-20 0 С выше температуры растворения парафина и цезерина. Затем смесь подвергают охлаждению и фильтрации. На фильтрах остаются затвердевший парафин и цезерин. Растворитель и масло разделяют отстаиванием.

Жидкости на нефтяной основе чаще всего используются в гидравлических приводах. Однако базовые масла, за редким исключением (шпиндельные АЦ, турбинные и некоторые другие масла), не используются, т.к. не обладают свойствами, необходимыми для гидропривода. Для получения рабочих жидкостей с заданными эксплуатационными свойствами базовые масла очищают различными присадками.

На основе базовых масел готовят эмульсии, которые иногда используют в гидроприводах в качестве рабочих жидкостей. Эмульсии представляют собой смеси масла на нефтяной основе и умягченной воды. Различают эмульсии масло-в-воде и вода-в-масле.

К первым относятся мелкодисперсные смеси воды и 2-3% эмульсола, в состав которых входит минеральное масло с добавлением 12-14% олеиновой кислоты и 2,5% едкого натра. Они имеют низкую вязкость, низкую смазывающую способность, высокую коррозионную активность и ограниченный температурный диапазон. Положительными свойствами эмульсий масло-в-воде являются негорючесть и дешевизна.

Эмульсии вода-в-масле представляют собой смесь масла с содержанием воды около 40% и добавками, придающими эмульсии стабильность (эмульгаторы). Такие рабочие жидкости несколько уступают минеральным маслам по коррозионной стойкости и смазывающим свойствам при низких давлениях. Однако с повышением давления эти свойства ухудшаются.

Эмульсии применяют в качестве рабочих жидкостей в гидроприводах кузнечно-прессовых и горнодобывающих машин, где повышены требования пожарной безопасности.

3.2 Синтетические жидкости

Жидкости на нефтяной основе не могут обеспечить весь спектр требований, которые практика предъявляет к гидроприводам. Для гидроприводов, работающих в условиях, отличных от нормальных (tраб. > 1000С, повышенные требования пожарной безопасности, экстремально низкие температуры окружающего воздуха и др.), или требующих повышенной стабильности характеристик, применяют синтетические рабочие жидкости.

Обладая повышенными индивидуальными свойствами, синтетические рабочие жидкости имеют ряд недостатков, препятствующих их широкому использованию. Это в первую очередь высокая стоимость и ограниченность сырья, используемого для изготовления синтетических жидкостей. Кроме того, ряд таких жидкостей плохо совместимы с основными материалами гидроприводов, токсичны и имеют худшие эксплуатационные характеристики по отдельным свойствам по сравнению с минеральными маслами.

Существует много типов синтетических жидкостей, из которых в гидроприводах нашли применение следующие: диэфиры, силоксаны, фосфаты, жидкости на водной основе, фтор- и хлорорганические рабочие жидкости.

Все виды органических жидкостей обладают улучшенными противопожарными свойствами по сравнению с минеральными маслами. Лучшими в этом отношении являются фторорганические жидкости, которые совершенно негорючи. Кроме того, они исключительно химически инертны и термостабильны. Водные жидкости не воспламеняются при распылении на пламя или на поверхность, нагретую до температуры 7000С. Другие жидкости имеют повышенную огнестойкость по сравнению с нефтяными маслами, но являются горючими и могут воспламениться при воздействии огня или раскаленных предметов.

Рассмотрим характеристики синтетических рабочих жидкостей.

Диэстеры- жидкости на основе сложных эфиров, являющихся продуктами реакции двухосновных кислот (адипиновой, себациновой и др.) с первичными или многоатомными спиртами (например, с пентаэритритом). Диэфиры представляют собой маслянистые жидкости с хорошей смазывающей способностью, удовлетворительными вязкостно-температурными характеристиками, низкой летучестью и высокой температурой вспышки. Диэфиры недостаточно устойчивы к окислению, поэтому к ним добавляют антиоксидант и противоизносную присадку.

В среде диэфиров, раков и уплотнений из нитритных каучуков, электроизоляционных материалов, металлов, содержащих свинец, кадмий и цинковые покрытия плохо работают. Диэфиры совместимы с силоксанами, поэтому к последним добавляют диэфиры для улучшения смазывающих свойств.

Рабочая температура диэфиров ограничена 200°С, так как при температуре 230-260°С они начинают разлагаться.

Диэфиры используются в гидроприводах турбовинтовых двигателей.

Силоксаны и полисилоксаны -жидкости на основе кремнийорганических полимеров. Они имеют самую пологую вязкостно-температурную характеристику среди всех рабочих жидкостей, т.е. их вязкость слабо зависит от температуры. Вязкость полисилоксанов увеличивается с увеличением молекулярной массы полимера, что позволило создать широкий спектр жидкостей на силоксановой основе с прогрессивно увеличивающейся вязкостью. Диапазон вязкости силоксанов составляет от 10 до 3000 сСт при 250°С. Силоксаны характеризуются высокой сжимаемостью и стойкостью к окислению. Они имеют самое низкое поверхностное натяжение из всех известных рабочих жидкостей. Силоксаны выдерживают температуру до 1900С, но уже при 2000С начинают разлагаться с образованием оксида кремния (кремнезема), который является хорошим абразивом, поэтому рабочая температура не превышает 1750С. Смазывающие свойства силоксанов неудовлетворительны (особенно для стали), поэтому для гидравлических жидкостей их применяют только в смеси диэфиров или минеральных масел. Температура застывания чистых силоксанов составляет -80...-900С, но при смешивании с другими компонентами рабочих жидкостей повышается и никогда не опускается ниже -700С.

Фосфаты -жидкости на основе эфиров фосфорной кислоты – отличаются повышенной огнестойкостью и хорошей смазывающей способностью. Наиболее термостабильны триарилфосфаты, однако они плохо работают при низких температурах. По вязкостно-температурным свойствам фосфаты уступают минеральным маслам, их вязкость увеличивается при низких температурах. Фосфаты склонны к гидролизу, поэтому их не следует использовать в системах, где возможно проникновение воды. Многие фосфаты токсичны.

Фосфаты используются в гидроприводах тепловых электростанций (в том числе атомных) и металлургического оборудования, а также на самолетах.

Водосодержащие (водно-гликолевые и водно-глицериновые) жидкостипредставляют собой класс огнестойких рабочих жидкостей, пожаробезопасность которых обеспечивается наличием в них воды. Основными компонентами водно-гликолевых жидкостей являются гликоль (обычно этиленгликоль) - 50-60% и вода - 35-45%. К рабочим жидкостям также относятся водорастворимый загуститель и другие добавки.

4. Обозначения марок рабочих жидкостей.

В настоящее время существуют различные системы обозначения марок рабочих жидкостей. Для рабочей жидкости общего назначения принято название «индустриальная» с указанием вязкости в сСт при t = 50 С. Кроме того, существуют и отраслевые системы обозначений. Например, рабочей жидкостью для гидроприводов станков является ИГИДРОПРИВОД, для гидроприводов транспортных установок - МГ, МГЭ, для гидроприводов самолетов - АМГ. При этом марка рабочей жидкости может содержать указания по вязкости, при этом содержащая рабочую жидкость или не содержащая рабочую жидкость.

В будущем ожидается переход на новую систему маркировки. Основанием для него является международный стандарт MS ISO 6443/4, устанавливающий классификацию группы H (гидравлические системы), которая относится к классу L (смазочные материалы, индустриальные масла и сопутствующие товары). Каждая товарная категория группы Н обозначается символом, состоящим из нескольких букв, но мы возьмем ISO - L - HV или сокращенно L - HV. Символ может быть дополнен числом, соответствующим индексу вязкости по MS ISO 3448.

На основе описанного стандарта разрабатываются национальные стандарты. В России существует группа стандартов ГОСТ 17479.0-85…ГОСТ 17479.4-87, по которым будет производиться маркировка вновь создаваемой рабочей жидкости на масляной основе. 3 представлена подборка наиболее распространенных рабочих жидкостей для различных гидроприводов со старыми обозначениями и их аналогов по ГОСТ и МС ИСО.

Таблица 3

Существующее обозначение Обозначение по ГОСТ Обозначение по MS ISO

И-12А И-ЛГ-А-15 Л-ХХ-15

И-20А ИГА-32 Л-ХХ-32

И-30А ИГА-46 Л-ХХ-46

И-40А ИГА-68 L-HH-68

И-50А ИГА-100 Л-ХХ-100

ГИДРОПРИВОД-18 ИГС-32 Л-ХМ-32

ГИДРОПРИВОД-30 ИГС-46 Л-ХМ-46

ГИДРОПРИВОД-38 ИГС-68 Л-ХМ-68

ГИДРОПРИВОД-49 ИГС-100 Л-ХМ-100

ЛЗ-МГ-2 МГ-5-Б Л-ХМ-5

РМ МГ-7-Б Л-ХМ-7

МГЭ-4А МГ-5-Б Л-ХЛ-5

МГЭ-10А МГ-15-В Л-ХМ-15

ВМГ3 МГ-15-В(с) Л-ХВ-15

АМГ-10 МГ-15-Б Л-ХМ-15

АС МГ-22-А Л-ХХ-22

АУП МГ-22-Б Л-ХМ-22

р МГ-22-В Л-HR-22

ЕС МГ-32-А Л-ХЛ-32

МГ-30 МГ-46-Б Л-ХМ-46

МГЭ-46В МГ-46-В Л-HR-46

В практике зарубежных фирм используется система товарных знаков рабочей жидкости. Например, компания SHELL выпускает масла TELLUS 532(546,568,5100), TONNA T32(68), VITREA 46(68,100) и т.д., EXXON-NUTO HR32 (HR46,HR48,HR100) и т.д.

5. Рекомендуемые масла для гидроприводов машин.

Таблица 4 (раскрыть) . Преимуществами должны обладать масла IGP, которые производятся из масел, прошедших глубокую селективную очистку.

При технически грамотной эксплуатации гидросистем масла типа ИГМ могут нормально эксплуатироваться в течение 6-8 тысяч часов.

6 Фильтры, применяемые в гидроприводах машин.

При соблюдении необходимых требований к чистоте гидросистемы можно повысить надежность гидроприводов и снизить эксплуатационные расходы в среднем на 50 %.

Фильтры обеспечивают требуемую чистоту масла при работе гидропривода, работая в режиме полнопоточной или пропорциональной фильтрации во всасывающей, напорной или сливной магистралях гидросистемы. Чаще всего устанавливается комбинация фильтров.

Входные фильтры, устанавливаемые в гидросистемы станков:

- сетка по ОСТ2 С41-2;

- приемные ФВСМ по ТУ2-053-1855-87;

Сливные фильтры:

- сетка типа АС42-5 или ВС42-5 по ТУ2-053-1614-82;

Напорные фильтры:

- Шлицевые по ГОСТ 21329-75;

- тип давления ФГМ32 по ТУ2-053-1778-86;

- встраиваемого типа ФВ по ТУ2-053-1854-87;

— фильтры типа Ф10 по ТУ2-053-1636-83;

- ФМП магнитного пористого типа по ТУ2-053-1577-81.

Также магнитные очистители устанавливаются в системах гидропривода станков. Их размещают, как правило, в проемах переборок цистерн. Эти фильтры включают в себя:

— сепараторы магнитной очистки типа ФММ по ТУ2-053-1838-87;

- кассеты магнитные по ОСТ2 Г42-1-73;

— Магнитные ловушки по ТУ2-053-1788-86.

Воздушные и заправочные фильтры защищают баки насосных агрегатов от загрязнения. Это включает:

- Фильтр Г45-27 (сапун 20);

- Фильтр Г42-12Ф по ТУ2-053-1294-77;

— Фильтр типа ФЗ по ТУ2-053-1575-81.

7. Уплотнения, применяемые в гидравлических линиях гидравлических станков.

Уплотнения гидравлических станков должны быть достаточно герметичными, надежными, простыми в установке, создавать минимальный уровень трения, иметь небольшие размеры, низкую стоимость и совместимость с рабочей средой.

В гидроприводах станков применяются следующие уплотнения:

— Кольца уплотнительные резиновые круглого сечения по ГОСТ 9833-73;

— Уплотнения резиновые шевронные по ГОСТ 22704-77;

— Манжеты резиновые уплотнительные для гидроаппаратов по ГОСТ 14896-84;

- Манжеты армированные на валы по ГОСТ 8752-79;

- Кольца поршневые по ОСТ2 А54-1-72;

— Дворники резиновые по ГОСТ 24811-81.