Какие свойства у гидравлических веществ
Современные механизмы в автомобилях, грузовой и специальной технике точны, надежны, просты в использовании. Однако если речь идет о гидравлике, то здесь никак не обойдется без качественных жидкостей. От правильного выбора будет зависеть долговечность и бесперебойная работа всей системы. Давайте попробуем разобраться, чем особенны масла для гидравлических систем, каких видов они бывают и как подобрать подходящее для разных условий эксплуатации.
Принцип работы гидравлики
Подъемные устройства в кузовах и кабинах грузовых автомобилей, тормозные системы, рулевое управление – все это разрабатывается с учетом простейшей идеи, которая была предложена и обоснована Паскалем. Физический закон, на котором основана работа подобных механизмов, гласит: если приложить к объему жидкости определенное давление, то будет создана сила, которая передается равномерно во всех направлениях.
Данный принцип лег в основу гидравлических систем, так как он позволяет упростить строение и конструкцию многих приспособлений. Масло, подаваемое через тонкие шланги, сжимается под прессом и может «выполнять» сложную работу по подъему, сдвигу и т.д. Поскольку задачи порой ставятся действительно важные, нужно уделить внимание не только целостности системы и всех деталей, но и составу жидкости.
Какую роль играет масло в гидравлической системе?
Жидкость, которая циркулирует в замкнутом контуре, в первую очередь, должна передавать энергию от поршня насоса до точки приложения силы. Также она предохраняет элементы механизма от износа, коррозии и иных воздействий агрессивных сред. Гидравлические масла и жидкости выполняют множество функций, и все это достигается благодаря особым компонентам, которые тщательно подбираются. Современные производители предлагают большой ассортимент, среди которого вы всегда сможете выбрать подходящий тип вещества.
Гидравлические масла – жидкости, которые отвечают за жизнеобеспечение всей системы. Они используются в тяжелой и легкой промышленности, в работе транспорта, наземной, воздушной, водной техники. Практически ни один современный агрегат не обходится без гидравлики. Не зря данный тип масел – второй по популярности после моторных, являющихся лидерами среди смазочных материалов. Доля смазок для гидравлики – примерно 13-15% от всего потребления.
Состав гидравлических масел и жидкостей
Условно его можно поделить на 2 неравных доли. Большую часть по объему занимает основа – это базовые масла, в дополнение к ним идут присадки – особые примеси, которые улучшают эксплуатационные свойства гидравлической жидкости.
Основа масла может быть разной:
- Минеральная. В этом случае используются парафиновые, нафтеновые масла и их смеси);
- Синтетическая. Это гидрокрекинговые, ПАО, эфирные масла и полигликоли;
- Натуральная. В некоторых типах биоразлагаемых жидкостей применяют растительные компоненты (например, рапсовое масло).
Присадки – особые добавки, которые продлевают срок службы гидравлической жидкости, противостоят коррозии металлических деталей механизма, уменьшают износ, исключают задирные явления, вспенивание масла. Также они помогают избавиться от агрессивных осадочных веществ, снижают коэффициент трения. Как правило, производители используют в составе сбалансированный пакет добавок. Это могут быть:
- Поверхностно-активные присадки (дезактиваторы металлов, модификаторы трения, ингибиторы коррозии и пр.);/li>
- Присадки к базовым маслам (антивспенивающие вещества, антиоксиданты или направленные на улучшение вязкости добавки и т.п.).
Можно грубо разделить все присадки на 2 группы: содержащие цинк и золу (их больше всего) и системы, в которых данные компоненты отсутствуют.
Требования к гидравлическим маслам и жидкостям
Механизмы, работающие на принципах гидравлики, используются в совершенно разных условиях. Это могут быть длительные и стабильные средние или низкие нагрузки, могут быть высокие и неравномерно распределенные, резкие и экстремальные, в условиях повышенной влажности или чрезмерно холодных температур…. При этом система должна быть надежной всегда и работать без сбоев. Поэтому к гидравлическим маслам предъявляются высокие требования.
Наиболее важные среди них – первичные, связанные с главной функцией жидкостей:
- Передача энергии давления или сил и крутящего момента;
- Минимизация трения и износа поверхностей скольжения в условиях граничного соприкосновения;
- Рассеивание тепла;
- Увеличение срока службы машин, оборудования, станков и техники;
- Способность сохранять необходимую вязкость при разных температурах;
- Защита деталей от коррозии.
Все это – эксплуатационные характеристики, которые определяют качественную работу гидравлической системы. Помимо этого, масла должны проявлять следующие свойства:
- Инертность к металлам и совместимость с ними. Жидкость не должна разрушать поверхность цветных и черных металлоизделий;
- Низкое вспенивание. Во время функционирования механизма из-за резких скачков давления воздух может отделяться от жидкости и превращаться в пену, что значительно снижает полезные свойства масла. Специальные присадки этому препятствуют;
- Высокая окислительная и термическая стабильность. Жидкость не должна окисляться с повышением рабочей температуры – это сокращает срок службы машины или оборудования;
- Хорошая аэрационная способность;
- Отличная фильтруемость и водоотделение. Поскольку гидравлические системы используются практически во всех сферах производства, транспортной отрасли, то они постоянно контактируют с внешней средой, полной загрязнений. Добавление присадок в масло помогает ему выполнять функцию очистки механизма: оно удаляет отложения, частицы гари и пр.;
- Огнестойкость;
- Токсикологическая безвредность и экологичность. Современные сертифицированные продукты обязательно проходят проверку, им присваивают соответствующий класс.
Выполнение всех данных требований невозможно при использовании в составе только одного базового вещества. Поэтому гидравлические масла – это жидкости, сложные по своей структуре, компонентному разнообразию, химическим и физическим характеристикам. Следует отметить, что ведущие мировые производители научились совмещать все эти свойства в одном продукте.
Виды гидравлических масел и жидкостей
Все системы, в которых используется давление жидких веществ и составов, разделяют на 2 типа:
- Гидродинамические. В них применяется кинетическая энергия движущегося потока, при этом его давление низкое, а скорость течения высокая. В них задействуются энергопередающие жидкости;
- Гидростатические. Здесь требуется высокое статическое давление при низкой скорости движения. Для этой цели применяются гидравлические масла.
Другой критерий классификации – сфера применения. По этому признаку можно выделить:
- Гидравлические масла и жидкости для промышленного оборудования;
- Для спецтехники, грузового наземного транспорта;
- Для водных судов;
- Для летательных машин;/li>
- Для гидротормозных и амортизаторных систем.
Существуют также производственные характеристики, по которым разделяют гидравлические масла: синтетические жидкости, минеральные с присадками и без них. В некоторых случаях целесообразно подбирать смазочный материал по цвету, только нужно учесть, что нельзя смешивать, например, зеленое масло с любым другим. При покупке надо учесть множество ограничений: неправильный подбор может спровоцировать снижение защитных свойств, потерю ряда важных характеристик жидкости и, как результат, нарушение работы механизма и выход из строя.
На что обратить внимание при выборе гидравлического масла
На маркировку жидкостей
Продукты разных производителей могут иметь одни обозначения на этикетке. Когда ищете подходящий вариант, обратите внимание, вот что могут обозначать буквы:
- АУП – жидкости для гидравлических систем подъемных передач. Могут применяться для наземной и водной спецтехники;
- АУ – веретенное низкозастывающее масло, которое используют в станках с высокими скоростями;
- ВМГЗ – предназначено для механизмов машин, функционирующих на открытом воздухе;
- «А» – гидравлические жидкости для АКПП и гидротрансформаторов;
- ГТ – для дизельных поездов;
- «Р» – производится для заливки в гидроподъемники и механизмы рулевого управления;
- ЭШ – приобретается для гидравлических систем, работающих с особенно высокими нагрузками;
- МГЕ – так помечаются смазочные материалы для сельскохозяйственной техники и машин.
В нашей стране действует государственный стандарт, который согласован на международные и распространяется на разные виды смазочных материалов. Для гидравлических жидкостей данная маркировка выглядит так: 17479.3-85. Это соответствует ISO 3448.
На стойкость к окислению
Гидравлические системы сделаны из металлических элементов: обычно используются алюминий, сталь, бронза и другие сплавы. К сожалению, они подвержены коррозионно-химическому воздействию из-за окисления масла. Также на это влияют продукты расщепления присадок при повышенных температурах.
Поэтому при выборе жидкости не стоит забывать и о таком показателе, как рабочая стойкость. Под воздействиям температуры гидравлическое масло может окисляться, что приводит к повышению вязкости, к накоплению осадков. Все это замедляет работу механизма. Для придания продукции антиокислительных свойств производители добавляют в состав присадки фенольного и аминного типа.
На температурные показатели работы
Во время эксплуатации гидравлики жидкость нагревается. Обращайте внимание, в каких условиях используется оборудование и машины. Критические границы температуры масла, заявленные заводом-изготовителем, должны быть достаточно высокими, чтобы оно не кипело и не замерзало в морозы.
На составляющие элементы гидравлической системы
При первом использовании жидкости или ее замене также убедитесь в надежности всех деталей и «расходников». Состояние фильтров и уплотнителей должно быть отличным. Дело в том, что в процессе эксплуатации взвеси, появляющиеся от применяемых присадок, могут загрязнять фильтрующий агрегат. Всевозможные прокладки, которые размещаются в гидравлической системе, должны быть совместимы с используемой жидкостью. Лучше отдавать предпочтение фирменным деталям.
Если у вас возникли трудности с выбором масла, вы можете обратиться к специалистам нашей компании. В линейке продуктов ZIC присутствуют гидравлические жидкости для разнообразных механизмов. Помните, что основанием для надежной работы системы служит качественный состав масла.
Назад
ОБЩЕФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Плотность рабочей жидкости — физическая величина, характеризующая отношение массы m жидкости к её объёму :
r = m / V.
Размерность плотности — кг / м3.
Величина плотности имеет большое значение для энергетических характеристик гидропривода. От неё зависит величина гидравлических потерь, определяемая, как
pпот=rC2/2 ,
где С — скорость движения жидкости.
Изменение плотности рабочей жидкости при изменении темпе-ратуры от t1 до t2 описывается выражением:
rt2 =r n1 / 1+b(t2-t1) .
где b — коэфициент объемного расширения.
Относительное изменение объема жидкости при изменении температуры характеризуется температурным коэффициентом объёмного расширения b .
b= DV/ V Dt,
где V и DV — начальный объём и приращение объёма при повышении температуры на Dt. Размерность коэффициента b — 1/°c.
Изменение объёма DV и объём рабочей жидкости при изменении температуры с t1 до t2 может быть определено по формулам :
DV=b V (t2-t1),
Vt2= Vt1[1+b(t2-t1)].
Величина коэффициента объёмного расширения невелика. Однако , это изменение следует всё же учитывать при расчёте гидроприводов с замкнутой циркуляцией потока , чтобы избежать разрушений элементов гидропривода при нагреве.
Возможность разрушения деталей гидропривода обусловлена разницей в значениях температурного коэффициента объёмного расширения рабочей жидкости и металла деталей гидропривода. Повышение давления ,обусловленное нагревом , принято оценивать по формуле:
Dp = (b-bм)DtE / k
где bм — коэффициент объёмного расширения материала деталей гидропривода;
E — модуль упругости жидкости;
k- коэффициент , характеризующий объёмную упругость материала элементов гидропривода.
Грубая оценка повышения давления в замкнутом сосуде при нагреве на 10°C и принятых средних значениях b=8.75 10-4, bм=5.3 10-5, E=1.7 103 Мпа и k=1 дает величину около 15 Мпа. Поэтому в гидроприводе с замкнутой циркуляцией, эксплуатируемых при широком диапазоне изменения температуры рабочей жидкос- ти, должны быть установлены предохранительные клапаны или другие устройства , компенсирующие температурное увеличение объёма жидкости .
Сжимаемость жидкости — это её способность под действием внешнего давления изменять свой объём обратимым образом , т.е. так, что после прекращения действия внешнего давления восстанав- ливается первоначальный объём .
Сжимаемость жидкости характеризуется модулем упругости жидкости Е с размерностью Па ( или Мпа) .
Уменьшение объёма жидкости под действием давления определяется по формуле
DV=DV Dp / E .
При повышении давления модуль упругости увеличивается , а при нагреве жидкости — уменьшается .
Обычно в масле работающего гидропривода содержится до 6% нерастворённого воздуха. После отстаивания в течение суток содержание воздуха уменьшается до 0.01-0.02%. В этом случае рабочая жидкость представляет собой газожидкостную смесь , модуль упругости которой подсчитывается по формуле :
Егж = Е(Vж/Vp+1)/(V ж/Vp+E p0/p 2)
где Vж, Vp— объёмы соответственно жидкостной и газовой фаз при атмосферном давлении Р0.
В рабочей жидкости содержится также определённое количество растворённого воздуха (пропорциональное величине давления), который практически не влияет на физико-химические свойства масла, однако способствует возникновению кавитации , особенно во всасывающих линиях насосов, в дросселях и других местах гидропривода, где происходит резкое изменение давления.
В монтаже и обслуживании технических механизмов наибольшее внимание уделяется функциональным элементам, вспомогательной оснастке и различным системам фиксации и поддержки. Но при этом качество работы оборудования во многом зависит и от технических жидкостей. Они выполняют разные функции, но все из них в конечном итоге сводятся к одной задаче – продлению эксплуатационного ресурса обслуживаемого объекта. Особое место в этой группе занимает гидравлическая жидкость, которая также выступает функциональным компонентом, оказывая давление на рабочие элементы механизма.
Где применяются гидравлические жидкости?
Масла такого типа используются в разных технических устройствах и механизмах. Классический пример их применения – трубопроводная запорная арматура. Сами по себе гидравлические устройства широко используются в разных сферах промышленности, производства и строительства. Это могут быть и пресс-станки, агрегаты в составе фабричных линий, обрабатывающие гидросистемы и т. д. Важно отметить, что гидравлическая жидкость может использоваться и в бытовом оборудовании. Некоторые модели пневматических станций, насосного оборудования и силовые агрегаты могут также применять такие жидкости. Причем функции у масла данного типа тоже бывают разными – их стоит рассмотреть подробнее.
Функции жидкости
Главная задача гидравлической жидкости заключается в трансляции давления на рабочий компонент системы. Это может быть поршень или клапан, главное, что объем масла выступает динамичным передатчиком усилия и вместе с этим выполняет целый ряд вспомогательных функций. Например, как уже отмечалось, техническое масло обеспечивает смазку трущихся элементов рабочей системы, продлевая их ресурс. В зависимости от условий эксплуатации может потребоваться и выполнение специальных задач.
К примеру, если установку планируется эксплуатировать в среде, подверженной термическим воздействиям или тесному контакту с влажностью, то производится замена гидравлической жидкости на состав с подходящими защитными качествами. В данном случае технолог будет рекомендовать масло с антикоррозийными свойствами и термической стойкостью. Вместе с этим по умолчанию каждый состав гидравлической жидкости предусматривает выполнение очистки. Регулярному промыванию подвергаются трубопроводы, в результате чего их внутренние поверхности избавляются от осадков и других разрушающих веществ.
Свойства масел для гидравлических систем
Качество выполнения вышеупомянутых функций определяется свойствами конкретного состава. К базовым эксплуатационным качествам гидравлических жидкостей относят стойкость к термическим воздействиям, вязкость, инертность и плотность. Но все большее значение имеют и специальные рабочие качества, в том числе и защитные. Например, антикоррозийность позволяет противостоять жидкости и влажной среде без негативных процессов ржавления. Немаловажно и гидравлическое сопротивление жидкости, которое определяет интенсивность рабочей функции состава. То есть чем меньше показатель сопротивляемости, тем легче передается усилие от силового агрегата. В итоге затрачивается меньше энергоресурсов на обеспечение функционирования установки. Другое дело, что достижение оптимальных показателей сопротивляемости редко выполняется без потерь в других технико-физических качествах гидравлических масел.
Классификации гидравлических жидкостей
Специалисты классифицируют такие жидкости по нескольким признакам. Например, основное разделение проводится по признаку назначения – отдельное место в ассортиментах занимают гидростатические и гидродинамические составы. Также выделяются жидкости в зависимости от сферы применения. В частности, смазочные составы с маркировкой ISO 15380 обеспечивают быстрые процессы биоразложения. Существуют и модификации, отличающиеся повышенной экологичностью. Их чаще используют в агрегатах пищевой промышленности. Распространена и гидравлическая жидкость с маркировкой STOU. Ее обычно задействуют в обслуживании мобильных систем. При этом пользуется спросом широкая группа вспомогательных жидкостей, которые не работают в основной части гидравлического поршневого механизма, но применяются в технической поддержке отдельных компонентов, например муфт, подшипниковых групп и конвертеров.
Разновидности жидкости по признаку рабочих качеств
В этой классификации уместно рассмотреть три основные группы гидравлических масел. Первую представляют основные составы, отличающиеся сбалансированными показателями вязкости, сжимаемости и давления. Можно сказать, это и есть типовые универсальные средства обеспечения жидкостной гидравлической функции. Вторая группа охватывает средства, отличающиеся стойкостью к процессам окисления. Сюда можно отнести и термически стойкие виды гидравлических жидкостей, которые способны циркулировать под высоким давлением, контактируя с металлическими поверхностями, водой и воздухом. Третья группа предусматривает более совершенное исполнение термозащитной функции. Это составы, которые не подвержены угрозам возгорания даже при тесных контактах с источниками огня.
Составы жидкости для гидравлики
Выходной продукт обычно представляет собой концентраты, базирующиеся на технических маслах и присадках. Классическим примером является средство, изготовленное с применением минерального масла и эмульгаторов, а также разбавленное антикоррозийными ингибиторами. Собственно, такая комбинация сама по себе может выступать базой для приготовления более технологичных модификаций, которые также могут совмещаться с огромным спектром эластомеров. Например, чтобы повысить гидравлическое давление жидкости, производители вводят в составы уплотнители. И напротив, если нужно добиться более высокой степени эластичности рабочего компонента, добавляются эмульсионные смазывающие масла.
Базовая основа
В качестве базового минерального масла могут использоваться парафиновые составы, нафтеновые смеси и различные комбинированные растворы. Выделяются и особые модификации с улучшенными основными рабочими качествами. Это синтетические жидкости, в изготовлении которых используются компоненты гидрокрекинга, эфирные составы и полигликоли, которые чаще всего применяются для огнестойких смесей. Находят свое применение и натуральные базовые основы, из которых производятся биоразлагаемые гидравлические масла. Жидкости такого типа могут иметь в составе растительные продукты переработки, которые отличаются экологической чистотой.
Независимо от типа базовых масел, имеет значение и качество их очистки. Существуют разные категории, отличающиеся степенью предварительной подготовки состава. Есть смеси грубой очистки, а встречаются и масла, прошедшие многократную фильтрацию. Нельзя сказать, что второй вариант будет наилучшим во всех случаях использования. В некоторых сферах оптимально себя проявляются именно жидкости, в основе которых заложена грубая элементная комбинация.
Присадки и модификаторы жидкости
Нередко определяющую роль в эксплуатационных способностях играют именно дополнительные компоненты. Они бывают взаимоисключающими или дополняющими друг друга, поэтому получить полностью универсальное средство, пригодное для любых нужд, невозможно. В разной степени базовой основе можно придать такие свойства, как антикоррозийность, устойчивость к старению, противозадирные и противоизносные качества.
При этом разделяются присадки по характеру применения. Существуют компоненты, которые вносят как дополнение к минеральному базовому маслу, а есть и поверхностно-активные вещества. Например, жидкость тормозная гидравлическая получается в результате включения поверхностных модификаторов трения, которые могут вноситься в состав уже в процессе эксплуатации механизма.
Базовые же присадки к маслам обычно включают в заводских условиях. К этой категории можно отнести антивспенивающие элементы, антиоксиданты и т. д. Активные присадки на этом фоне будут выгодны тем, что не потребуют специальной обработки жидкости после добавления.
Как выбрать гидравлическую жидкость?
В большой степени выбор того или иного состава определяется условиями эксплуатации. В частности, следует учитывать спектр рабочих температур, тип гидравлической системы, давление, требования к экологической безопасности и внешние воздействия. Отдельное внимание желательно уделить показателю вязкости. Если стоит задача снижения утечек и повышения герметизации, то следует предпочесть смеси с минимальным уровнем вязкости. Также в отдельном порядке учитывается и температура рабочей среды. Решая, какую гидравлическую жидкость выбрать для стационарной системы, можно отдать предпочтение составам, рассчитанным на режим 40-50 °С. Для мобильных и динамических систем часто подбираются узкоспециализированные жидкостные средства.
Как заменить гидравлическую жидкость?
В первую очередь необходимо открыть доступ к резервуару хранения жидкости, как правило, это специальные металлические бачки. Далее освобождается место для проведения работ с коммуникационной инфраструктурой. Обычно подводящие шланги снабжаются хомутами, которые следует разжать. Это позволит проверить уровень гидравлической жидкости, ее давление и общее состояние. Далее производится откачка масла. Эту операцию можно выполнять при помощи шприцов или насосов с компрессорами, в зависимости от конструкционной возможности.
Затем можно приступать к заливке новой смеси. Данная операция также выполняется с помощью подручного инструмента или напрямую при возможности отсоединения шланга подводки. Правильная замена гидравлической жидкости также выполняется с откачкой воздуха. Излишнее завоздушивание может привести к потерям в показателях эффективности агрегата, поэтому без удаления лишних газовых смесей не обойтись.
Заключение
Гидравлические механизмы часто выполняют ответственные задачи, требующие подключения высоких мощностей. В свою очередь, гидравлическая жидкость выступает полноценным функциональным компонентом таких систем, обеспечивая стабильную работу агрегатов. При условии правильного выбора данного масла обслуживающий персонал сможет не только продлить срок службы эксплуатируемой установки, станка или инструмента, но и повысить энергоэффективность оборудования. Связано это с тем, что те же показатели сопротивляемости рабочей жидкости могут повысить или смягчить нагрузку на приводной механизм, что напрямую отразится на объеме потребляемого ресурса.