Какое свойство жидкостей и газов используют в гидравлических машинах

Обновлено: 28.06.2024

Качество работы технических механизмов зависит от технических жидкостей, выполняющих различные задачи и имеющих разные характеристики. Одной из важнейших функций является продление срока эксплуатации оборудования. Особое место среди таких жидкостей занимает гидравлическая, которая оказывает давление на рабочую систему и сама по себе выступает одним из функциональных компонентов механизма.

Гидравлические жидкости представляют собой смесь базовой жидкости (базового масла) и химического вещества, называемого присадкой. Присадки служат для улучшения конкретных функциональных характеристик базового масла. В зависимости от использования определенного типа базовых жидкостей и дополнительных присадок определяется классификация гидравлической жидкости, ее технические и экологические характеристики.

Виды базовых масел

В основу базовых жидкостей входят различные минеральные масла. Они могут быть парафинового состава, нафтеновые масла или растворы их соединений. В процентном отношении минеральные масла занимают 88%, синтетические масла 12%.

Для улучшения основных рабочих качеств применяют синтетические масла, созданные на основе гидрокрекинга, различные эфирные масла и полигликоли. Такой состав обеспечивает огнестойкость, улучшает способность к биоразложению гидравлической жидкости. Использование натуральных растительных масел еще больше повышает биоразлагаемость, входящие в их состав растительные компоненты отличаются экологической чистотой.

Вне зависимости от типа базового масла, важное значение имеют степень и качество его предварительной очистки. Разделяют две формы: жидкости, прошедшие грубую очистку, и масла, прошедшие многократную фильтрацию элементных компонентов.

Виды присадок гидравлических жидкостей

Дополнительные компоненты играют важную роль в формировании эксплуатационных способностей. Так как присадки либо дополняют, либо противодействуют друг другу, то создание полностью универсального средства, подходящего к использованию для любых целей, в действительности не представляется возможным.

Присадки служат для улучшения характеристик базового масла. Они повышают антикоррозийность, противозадирность, стойкость к износу и к старению, улучшают вязкостно-температурные характеристики, коэффициент трения, моющие свойства.

По характеру применения различают следующие виды присадок для гидравлических жидкостей:

Поверхностно-активные. К ним относят ингибиторы коррозии, противоизносные присадки, дезактиваторы металлов.
Присадки, дополняющие базовые масла. К ним относят антиоксиданты, антивспенивающие, улучшающие индекс вязкости и температуру застывания вещества.

Все присадки условно делятся на два вида:

Содержащие в своем составе цинк и золу (70%).
Не содержащие цинк и золу (30%).

Характеристики гидравлических жидкостей

Из-за обилия требований, которые предъявляются к гидравлической жидкости, применение дополнительных присадок полностью оправдано, так как базовое масло не способно обеспечить полностью выполнение всех необходимых функций. По степени важности различают первичные, вторичные и третичные характеристики и свойства гидравлических жидкостей.

Первичные характеристики включают в себя следующие функции:

Повышает передачу кинетической энергии и энергии давления.
Используется как смазочное масло для передачи сил и крутящих моментов.
Уменьшает износ поверхностей скольжения.
Уменьшает трение.
Защищает от коррозии.
Рассеивает тепло.
Работает в большом температурном диапазоне.
Повышает срок службы оборудования.

Вторичные характеристики включают в себя:

Стабильность к окислению.
Термическую стабильность.
Инертность к металлам и эластомерам.
Высокую аэрационность.
Плохое вспенивание.

Третичные характеристики включают в себя:

Экологическую чистоту и безопасность.
Высокую огнестойкость.
Низкую степень испаряемости.
Низкую токсичность.

Как правильно выбрать гидравлическую жидкость

Правильный подбор гидравлической жидкости зависит от того, в каких условиях ее планируется применять. Важно обращать внимание на то, в каком температурном диапазоне она работает, для какой конструкции гидравлической системы ее приобретают.

Первым важным критерием в выборе гидравлической жидкости становится вязкость. Чем меньше степень вязкости, тем быстрее срабатывает гидравлика в момент активации системы. Минимальная вязкость помогает снизить утечку, что гарантирует хорошую смазку для насоса и иных подвижных частей оборудования. Диапазон вязкости для оптимальной работы составляет 16-36 мм 2 /с. Фильтр с вязкостью гидравлики как тут пригодится если не знаете точного названия масла, но знаете характеристики

Для разных типов насоса применяют гидравлические жидкости с разной вязкостью.

Для шестеренчатого насоса: при холодном запуске допустима вязкость до 1000 мм 2 /с, во время перегрузок - 10-25 мм 2 /с.
Для поршневого насоса: при холодном запуске допустима вязкость 1000-2000 мм 2 /с, во время перегрузок 10-16 мм 2 /с.
Для ротационного крыльчатого насоса: при холодном запуске допустима вязкость 200-800 мм 2 /с, во время перегрузок 10-25 мм 2 /с.

Вторым важным критерием выбора является температура рабочей среды. Она прямо влияет на степень вязкости жидкости, поэтому большие температурные колебания противопоказаны. Решая, какую гидравлическую жидкость приобрести, отдайте предпочтение той, которая оптимально работает при 40-50 0 С. Это нормальная рабочая температура в стационарной гидравлической системе низкого и среднего давления.

Никогда не допускайте повышения температуры жидкости выше 90 0 С. Если такое произошло в силу непредвиденных обстоятельств, то при первой возможности, когда температура снизится, следует тщательно промыть насосы и моторы.

В соответствии с различными классами вязкости устанавливают вязкость при запуске и рабочую вязкость. При низких температурах окружающей среды допустимо использовать гидравлические жидкости с классом вязкости 15 и 22. При более высоких температурах использования оптимальными классами вязкости считаются 32, 46 и 68.

Рекомендованные классы вязкости гидравлических жидкостей в зависимости от температуры окружающей среды:

Для арктических условий - VG 22.
Для зимних условий в Центральной Европе - VG 33.
Для летних условий в Центральной Европе - VG 46.
Для тропических условий - VG 68.
Для чрезмерно высоких температурных условий - VG 100.

Гидравлические жидкости с лучшей вязкостно-температурной зависимостью называются высокоиндексными маслами. Они рекомендуются к применению в специальных гидравлических системах при высокой или низкой температурах окружающей среды. В случае, когда были применены дополнительные присадки, улучшающие вязкость, они обладали стойкостью к сдвигу во время всего срока эксплуатации гидравлической жидкости, чтобы сохранить функциональные свойства масла.

Для сокращения количества утечек и износа оборудования применяют масла с высокой вязкостью. Для рационализации ассортимента гидравлических жидкостей используются высокоиндексные масла. В промышленных областях применения одно масло HVLP 46 способно заменить сразу несколько масел с классами вязкости от VG-15 до VG-68.

Если гидравлическая жидкость в своей основе содержит минеральное масло, то ее средняя рабочая температура в стационарной системе не повышается больше 50-60 0 С, в мобильной системе - 80-90 0 С. Если в гидравлической жидкости содержится вода, то температура должна быть не более 35-40 0 С из-за давления насыщенных паров воды.

Классификация гидравлических жидкостей

Все гидравлические жидкости делят на две основные группы в зависимости от их конечного назначения: на гидростатические и гидрокинетические.

К гидростатическим областям применения относят:

Гидравлические жидкости на базе минеральных масел.
Огнестойкие гидравлические жидкости.
Экологически приемлемые гидравлические жидкости.
Смазочные масла для пищевой промышленности.
Гидравлические жидкости для мобильных систем.

Особенности эксплуатации

Нельзя допускать смешивания свежей гидравлической жидкости с той, которая уже побывала в эксплуатации.
Во время заправки пользоваться чистым заправочным инвентарем.
Не смешивать гидравлическую жидкость с водой.
Следить, чтобы в гидравлическое масло не попала пыль, песок, стружки и иные механические частицы.
Необходимо перед заливкой жидкости произвести ее фильтрацию.
Все резервуары, где находится рабочая гидравлическая жидкость, необходимо держать плотно закрытыми.
Если эксплуатация проводится в местности с широким диапазоном температур окружающей среды, то предпочтительно выбирать разные гидравлические масла (летние и зимние).
После первого запуска оборудования через 100 часов гидравлическую жидкость следует заменить, чтобы отфильтровать от продуктов износа.

Перед гидравлическими механизмами ставятся ответственные задачи, которые требуют использования высоких мощностей. Гидравлическая жидкость является полноценным компонентом этой механической системы, своим действием обеспечивая стабильность в работе оборудования. Правильно подобранное гидравлическое масло продлевает срок службы установки или станка, повышает его энергоэффективность за счет смягчения нагрузки на приводные механизмы гидравлической системы.

Добавьте сайт в закладки

При использовании данного сайта, вы подтверждаете свое согласие на использование файлов cookie в соответствии с настоящим уведомлением в отношении данного типа файлов.

Если вы не согласны с тем, чтобы мы использовали данный тип файлов, то вы должны соответствующим образом установить настройки вашего браузера или не использовать сайт.

Дано уравнение вращения тела вокруг неподвижной оси ф = 8t^2рад. Найти его угловую скорость и угловое ускорение?

Определите частоту малых колебаний частицы массы m вблизи точки равновесия в потенциальном поле U = U0(1 – cos(bx)).

Папа тянет за верёвку санки с сыном общей массой m = 25 кг, прикладывая силу 40 Н. Учитывая, что санки перемещаются равномерно, а угол между ве .

Треть пути тело двигалось со скоростью 20 м/с, а оставшуюся часть пути – со скоростью 10 м/с. Найдите среднюю скорость движения тела в СИ

Источник материала: Кузнецов А.И., Тимофеев Ф.В., Кузнецов А.А., Кормилицына В.Е. Учебно-справочное пособие. Нефтепродукты. в 2 ч. Часть 1. Классификация, номенклатура, нормативные требования к качеству. Изд. Ульяновский государственный университет, Ульяновск, 2018 г. 249 с.

К группе гидравлических жидкостей, относятся специальные жидкости и масла, применяемые в гидростатических системах летательных аппаратов, подвижной наземной, судовой техники и других механизмах. Основным предназначением гидравлических жидкостей является их использование в качестве рабочих тел, в гидравлических системах для передачи механической энергии от ее источника до места приложения.

По основному предназначению, гидравлические жидкости разделяются на 5 подгрупп (рис. 2).

Рис. 2. Распределение гидравлических жидкостей на подгруппы по предназначению

1. Амортизаторные жидкости

В подгруппу амортизационных жидкостей, входят продукты нефтехимического производства, предназначенные для гашения механических колебаний путем поглощения кинетической энергии движущихся масс в амортизаторах различных типов.

В качестве рабочих жидкостей в телескопических стойках и гидравлических амортизаторах грузовых и легковых автомобилей применяются, вырабатываемые по различным ТУ с СТО амортизационные жидкости МГП-10 и МГП-12, с диапазоном температурного применения от минус 50 (минус 40 для МГП-12) до 100 0 С. Основные качественные характеристики амортизационных жидкостей МГП-10 и МГП-1 представлены в таблице 1.

при 100 0 С, не менее

при минус 40 0 С

массовая доля осадка против окисления, %

кислотное число, мг КОН на 1г жидкости:

— индекс задира, Н

— показатель износа при 196 Н за 1 ч, мм

— нагрузка сваривания, Н

Кроме того, в качестве амортизаторных жидкостей могут применяться смесевые композиции. Так, для амортизаторов гусеничных машин может быть использована спиртоглицериновая смесь 90/10 (90% глицерина, 10% этилового спирта), а для амортизаторных стоек ряда летательных аппаратов – спиртоводоглицериновая смесь 70/10 (70% глицерина, 20% этилового спирта, 10% воды).

2. Гидравлические масла

Гидравлическими маслами называют масла, применяемые в гидростатических системах летательных аппаратов, подвижной наземной, судовой техники и других механизмах. Основным предназначением гидравлических масел является их использование в качестве рабочих жидкостей, в гидравлических системах для передачи механической энергии от ее источника до места приложения. В зависимости от способа производства, различают
3 подгруппы гидравлических масел (рис. 3).

Рис. 3. Распределение гидравлических масел на подгруппы по способу производства

2.1 Минеральные гидравлические масла

Для разделения гидравлических масел на классы, установлено 10 классов вязкости, с граничными пределами уровня кинематической вязкости при температуре 40 0 С (табл. 2).

Разделение на группы осуществляется в зависимости от эксплуатационных свойств гидравлических масел (соответствие классификации по международному стандарту ИСО 6074-4-82):

Вырабатываемые предприятиями промышленности минеральные гидравлические масла, наряду с обозначениями, установленными в нормативно-технической документации, имеют обозначения, установленные в соответствии с требованиями ГОСТ 17479.3-85 (табл. 2).

Характеристики физико-химических свойств ряда минеральных гидравлических масел приведены в таблицах 3, 4.

— при минус 40 0 С

Гидравлическое масло АМГ-10 предназначено для гидросистем авиационной и наземной техники. Вырабатывается на основе глубокодеароматизированной низкозастывающей фракции, состоящей из нафтеновых и изопарафиновых углеводородов, получаемой из продуктов гидрокрекинга смеси парафинистых нефтей. Для достижения требуемых характеристик в масло вводят загущающую и антиокислительную присадки и органический краситель. Диапазон рабочих температур от минус 60 до 55 0 С.

Масло МГЕ-10А (МГ-10-Б), вырабатываемое по ОСТ 38 01281-92 представляет собой глубокодеароматизированную низкозастывающую фракцию получаемую из продуктов гидрокрекинга смеси парафинистых нефтей. В состав масла входях загущающая, антиокислительная, антикоррозионная и притивоизносная присадки. Масло работоспособно в интервале температур от минус 65 до 75 0 С. Применяется в гидросистемах наземной и авиационной техники, работающей на открытом воздухе.

Масло МГЕ-4А (МГ-5-Б) вырабатываемое по ОСТ 38 01281-92 применяется в качестве рабочей жидкости в гидравлических устройствах, работающих при температурах от минус 50 до 100 0 С. Для выработки масла, из парафинистых нефтей посредством гидрокрекинга получают высокоочищенную легкую фракцию, которую затем загущают вязкостной присадкой. Также для обеспечения необходимого уровня эксплуатационных свойств в состав масла вводят ингибиторы окисления и ингибиторы коррозии. По классификации ИСО 6743/4 относится к гидравлическим маслам категории HL .

Гидравлическое масло марки ВМГЗ (МГ-15-В) вырабатывается по
ТУ 38.101479-86. Применяется всесезонно в гидравлических системах авиационной техники, автотранспорта, тракторах, сельскохозяйственной технике, подъемно-транспортном оборудовании, изделиях вагоностроения. Может использоваться на открытых площадках, подверженных атмосферным явлениям. Температура окружающей среды при применении в технике от минус 30°С до 60°С. По классификации ИСО 6743/4 относится к гидравлическим маслам категории HM.

— при минус 40 0 С

— при минус 50 0 С ≥ 10

массовая доля осадка, % изменение кислотного числа, мг КОН/1 г масла Отсутствие

Наряду с вышеприведенной классификацией, для оценки работоспособности масел в различных температурных режимах эксплуатации
минеральные гидравлические масла можно условно разделить по уровню
их вязкостных свойств. На рис. 4, представлено разделение гидравлических масел по вязкостным свойствам с соотнесением классов вязкости (ГОСТ 17479.3-85) и марок масел в соответствующие подмножества.

Рис. 4. Распределение гидравлических масел по вязкости

2.2 Полусинтетические гидравлические масла

Полусинтетические гидравлические масла, предназначенные для применения в качестве рабочих тел в различных типах гидравлических систем, представляют собой смесь нефтяного масла и полиэтилсилоксановой жидкости.

2.3 Синтетические гидравлические масла

К синтетическим гидравлическим маслам относятся жидкости, произведенные на основе продуктов химического синтеза с добавлением высокоэффективных присадок направленного действия и применяемые для обеспечения работы различных гидравлических систем.

Основными марками гидравлических масел на синтетической основе в настоящее время являются:

Значения показателей качества синтетических гидравлических масел представлены в таблице 6.

3. Противооткатные жидкости

Рабочие жидкости, используемые в гидравлических системах артиллерийского вооружения, называются противооткатными.

Значения показателей качества противооткатных жидкостей представлены в таблице 7.

В гидрофицированных машинах и механизмах (передачах, приводах, двигателях) в качестве носителя энергии и транслятора гидростатического давления выступают специальные жидкости. Они служат, в том числе, для смазки подверженных трению деталей, защиты составляющих гидроприводов от коррозии и осуществления теплообмена между элементами гидросистем, машинами и внешней средой.

Состав РГЖ

В зависимости от сферы применения рабочих гидравлических жидкостей (РГЖ), их изготавливают на базе:

парафинов, нафтенов и иных минеральных масел — в данную группу входят составы с широкой областью применения;
масел синтетического происхождения (эфиры, полигликоли, гидрокрекинговые виды) — основа для огнеустойчивых, биоразлагаемых и других гидрожидкостей;
натурального растительного и белого масел — сырье, из которого производят РГЖ для пищевой промышленности (также в ней применяют полигликоли) и экологически нейтральные составы.

РГЖ должны быть устойчивы к окислению, не вспениваться, оставаться инертными по отношению к элементам гидроузлов, их температура вспышки должна быть высокой, а температура застывания — как можно более низкой. Одним лишь базовым сырьем всех нужных характеристик добиться невозможно. Поэтому нефтехимическая промышленность, производящая РГЖ, максимально расширяет линейку продукции, добавляя в жидкости специальные химические присадки.

Рис. 3 Пожаробезопасная РГЖ

Агенты придают гидрожидкостям добавочные свойства — характеристики зависят от сферы использования и назначения составов. Они дополняют или противодействуют друг другу, улучшая антикоррозионные, противозадирные, вязкостные, моющие и прочие особенности. Ключевые присадки — это:

поверхностно-активные — против износа, коррозии, трения, дезактиваторы металлов;
антиоксиданты и антивспенивающие агенты — масла вспениваются, в частности, при попадании в них воды, о ее присутствии свидетельствуют щелчки при нагревании РГЖ в пробирке;
составы, улучшающие индекс вязкости, температуру застывания и прочие характеристики.

Как классифицируют РГЖ

В основу классификации положена сфера применения рабочих гидрожидкостей — гидростатическая или гидродинамическая. В первом случае гидросистеме необходимо высокое давление, а скорость течения РГЖ по ней мала. Статическое давление обеспечивают гидравлические масла. Если система гидродинамическая, то ей требуются жидкости, передающие кинетическую энергию. Их характеризует пониженное давление и высокая скорость течения. Каждая из групп разбивается на составляющие по стандартам ISO, CETOP и нормам на национальных уровнях (одна из наиболее известных — DIN):

DIN51524, DIN51824 — гидравлические масла;
DIN51502, ISO/CD12922, CETOP RP91H, VDMA24317 — огнеустойчивые гидрожидкости;
ISO15380/VDMA24658, ISO6743/4 — гидрожидкости с быстрым биоразложением, экологически приемлемые;
NSF H1/H2, FDA — гидравлическое масло для пищевого производства;
UTTO, STOU — универсальные составы, которые используют в мобильном спецоборудовании и технике (тракторной, экскаваторной и так далее).

Кроме критерия стандартизации, при классификации РГЖ используют характеристики:

первичные (функциональные) — передача энергии, силы, крутящих моментов, минимизация трения, степень антикоррозионной защищенности элементов и продления их службы, рассеивание тепла, температурный диапазон использования;
вторичные (физико-химические) — термическая стабильность, инертность к металлу, совместимость с эластомерами, вспенивание, уровень фильтруемости, водоотделения, устойчивости к сдвигу, аэрация;
третичные — токсическая и экологическая безвредность, уровень огнеустойчивости, испаряемость (если давление насыщенных паров понижено).

Также рабочие гидравлические жидкости можно классифицировать по области гидравлики — стационарной, мобильной или авиационной.

Рис. 6 Огнеустойчивая жидкость для авиации

Классификация минеральных масел

Ключевая группа РГЖ (их доля в общем производстве превышает 80%) — гидравлические масла, соответствующие DIN51524/51824. Это минеральные составы HL, HLP, HVLP и HLPD. Первые (HL) — универсальные масла, диапазон использования которых широк. Они применяются в узлах под повышенной нагрузкой: на прокатных станах металлообрабатывающей промышленности, в сталеплавильном производстве. Там нужны их свойства — оптимизированная водоотделяющая способность, быстрое выделение воздуха, совместимость с белым металлом.

Рис. 7 РГЖ HL-46

В масла HLP, широко применяемые по всему миру, дополнительно добавляют агенты, которые снижают износ, коррозию, оптимизируют деэмульгирующие, противозадирные свойства, стабильность к окислению. Составы используют в высоконагруженном оборудовании — гидравлических прессах, технике для литья под давлением, на сталелитейных линиях.

Рис. 9 Минеральное масло для ГУР

Требования к РГЖ

В независимости от классификационной группы и назначения, качественные рабочие гидрожидкости должны соответствовать следующим требованиям:

- - вязкость в определенном диапазоне значений (ее определяют вискозиметром)— как можно меньшая, чтобы РГЖ не зависела от внешних температур, лучше смазывала и ее потери не были высокими;
  - хорошая смазываемость и стойкость к химико-механическому разрушению;
  - высокий объемный модуль упругости и теплопроводность, удельная теплоемкость;
  - невысокий коэффициент теплорасширения;
  - химическая инертность к материалу, из которого изготовлены гидроузлы.
  Для спецтехники максимальная рабочая температура гидравлической жидкости — до +60°С. При +65°С и выше вязкость резко понижается, при +80°С и выше — начинается осаждение углерода. Далее, интенсивность старения масла удваивается на каждые 10°С повышения средней температуры. Температура от +160°С разрушает масла, происходит их химическое разложение.
  
  Диапазон рабочих температур должен быть минимально возможным, чтобы вязкость не колебалась значительно. Каждые 10°С перегрева вдвое понижают ресурс РВД и работы масла. Рабочей температурой в гидросистемах замкнутого типа считают данный параметр в контуре, а открытого — в резервуарах. Если максимальный порог по каким-либо причинам превышается, необходимо промывать гидронасосы и двигатели.
  
  Среди специфичных требований, предъявляемых к РГЖ — стойкость к сдвигу, необходимый срок использования, экономическая доступность, экологические факторы и так далее. Из-за разнородности свойств нельзя смешивать между собой РГЖ разных марок. Состав может вспенится, а гидропривод — выйти из строя. Придется заменять масло — прогонять через систему. сливать, заливать новое через заправочную станцию, осматривая гидробак эндоскопом и заменяя фильтры. Поэтому для конкретного гидрооборудования необходимо подбирать гидравлическую жидкость, рекомендованную его изготовителем.
  
  Читайте также: