Гидропривод. Рабочая жидкость

В качестве рабочей жидкости гидропривода чаще всего применяют минеральные смеси масел, которые представляют собой продукт переработки высококачественной нефти с использованием присадок, понижающих температуру застывания. Жидкость в гидроприводе предназначена для передачи энергии, а также для надежного смазывания его рабочих элементов, при этом она подвергается воздействию изменяющихся в широких пределах давлений, скоростей и температур.

Для обеспечения нормальной работы гидропривода к рабочей жидкости предъявляются следующие требования:
 - хорошие смазочные свойства;
 - инертность по отношению к используемым в гидроприводе материалам;
 - соответствие вязкости рабочей жидкости существующим уплот-. нениям и зазорам;
 - малое изменение вязкости в широком диапазоне температур и давлений;
 - достаточно широкий диапазон рабочих температур; большой срок службы, устойчивость к окислению; малая склонность к вспениванию; высокая температура вспышки;
 - безопасность в обращении, т. е. жидкость ее должна быть токсичной, особенно в распыленном состоянии и при разложении; хорошая теплопроводность и большая удельная теплоемкость;
 - низкая стоимость;
 - высокий модуль объемной упругости.

Из физических свойств жидкости наиболее важными являются плотность и вязкость. Вязкость жидкости — свойство оказывать сопротивление перемещению одной ее части относительно другой. От вязкости жидкости зависят объемные и механические потери в элементах гидропривода и его работа при низких и высоких температурах. Вязкость проявляется в виде внутреннего трения при относительном перемещении смежных частиц жидкости. Механизм возникновения силы трения между слоями движущейся вязкой жидкости вдоль твердой стенки обусловлен тем, что скорость движения ее слоев в результате торможения потока со стороны стенки различна.

Величина, аналогичная коэффициенту сдвига в твердых телах и характеризующая сопротивляемость жидкости сдвигу, называется коэффициентом динамической вязкости или просто вязкостью (абсолютная или динамическая вязкость). Коэффициент динамической вязкости в системе СИ имеет размерность Па с, в системе СГС — пуаз (П); на практике часто пользуются сантипуазом (сП): 1 Па с = 10 П.

В технических характеристиках отечественных масел указывается кинематическая вязкость, выраженная в сантистоксах при температуре 50 °С.
Непосредственное измерение абсолютной или кинематической вязкости затруднено, поэтому на практике пользуются условными единицами вязкости, которые определяют с помощью приборов, называемых вискозиметрами. Для определения условной вязкости в различных странах используют вискозиметры Энглера (в Европе), Сейболта (в США), Редвуда (в Великобритании) и др. В СССР наибольшее применение получил вискозиметр ВУ или Энглера.

Прибор представляет собой сосуд 2, в сферическом дне которого выполнено калиброванное отверстие 4 определенного диаметра (2,8 мм), закрываемого стержнем
В сосуд наливают 200 см3 жидкости и при открытом отверстии определяют время ее истечения. Для поддержания постоянной температуры исследуемой жидкости сосуд помещают в жидкую ванну 3, температура в которой контролируется термометром. На практике для быстрого, но грубого сравнения вязкостей различных масел можно пользоваться приближенными способами. Например, сравнивают скорости движения капель масла по расположенному наклонно стеклу или скорости подъема пузырька воздуха в пробирках.

Чем медленнее перемещается капля масла или пузырек воздуха, тем больше вязкость масла. Еще более грубо определяют вязкость масла путем сравнения силы прилипания большого и указательного пальцев руки, когда между ними находится капля масла. Для получения рабочих жидкостей с требуемыми характеристиками вязкости иногда смешивают масла.
С повышением давления вязкость жидкостей увеличивается.

При чрезмерной вязкости в гидроприводе увеличиваются дроссельные потери и повышается температура рабочей жидкости. В условиях низких температур из-за значительного повышения вязкости могут произойти разрыв сплошности потока, явления кавитации и др. В то же время при маловязкой жидкости КПД гидропривода снижается в связи с тем, что увеличиваются утечки жидкости, повышается ее температура, уменьшается несущая способность масляного слоя. На качество рабочей жидкости заметно влияет наличие в ней воздуха и воды.

При большом содержании воздуха в масле может образоваться пена. Содержание в масле небольшого количества воды (около 1%) ускоряет образование пены. Наличие пены интенсивно окисляет масло и детали гидроаппаратов, а также ухудшает механические характеристики передачи. Стойкость пены с повышением температуры масла уменьшается. При температуре выше 70 °С она разрушается.

Качество рабочей жидкости оценивают следующими доступными способами.
1. Отбирают пробу и хранят ее в неподвижном состоянии не менее 1 сут. Если на дне емкости с пробой образовались осадки, рабочая жидкость грязная и ее надо или отфильтровать, или заменить. Если цвет жидкости стал другой (кроме черного и темно-коричневого), следует определить состав загрязняющих веществ.
2. Если часто происходит засорение фильтрующего элемента, то рабочая жидкость значительно загрязнена.
3. Если проба рабочей жидкости, налитая в прозрачный сосуд, мутная в верхней части сосуда, то в жидкости находится воздух, если в нижней — то вода. Рабочую жидкость с водой необходимо заменить.
Допустимая температура вспышки масла должна быть на 20 ... 30 °С выше температуры рабочей жидкости при длительной работе гидропривода.

Самым сложным является установление сроков смены масла. Если условие эксплуатации позволяет контролировать состояние масла, то следует предусматривать замену масла после повышения кислотного числа до 0,1 мг КОН на 1 г масла. Кислотное число определяют в соответствии с ГОСТом.

В качестве рабочей жидкости для гидропривода экскаватора рекомендуются масла основных марок (табл. 4): при отрицательной температуре воздуха — масло ВМГЗ (ТУ 38-101479—74), при положительной —масло МГЕ-46В (ТУ 38-001347—83); в качестве заменителей: при отрицательной температуре воздуха масло АУ (ОСТ 38-01412—86), при положительной — масло И-ЗОА (ГОСТ 20799—75*).