Рабочие жидкости гидравлических систем
Контрольная
работа
Рабочие
жидкости гидравлических систем
Содержание
1.
Общая характеристика рабочих жидкостей
.
Функции, выполняемые рабочими жидкостями
.
Требования, предъявляемые к рабочим жидкостям гидравлических систем
.
Классификация рабочих жидкостей по международному стандарту ISO 3448
.
Классификация и обозначения гидравлических масел в отечественной практике
.
Типовой состав рабочих жидкостей
.
Связь молекулярной структуры жидкостей с их физическими свойствами
.
Загрязнения рабочих жидкостей
.
Очистка и регенерация рабочих жидкостей
Список
литературы
рабочий жидкость гидравлический
. Общая характеристика рабочих жидкостей
Рабочие жидкости являются необходимой составной
частью гидравлического привода, выполняя важнейшую функцию - роль рабочего
тела. Именно рабочие жидкости в значительной степени определяют возможные
рабочие параметры, технический ресурс и показатели надежности приводов. Ошибки
в выборе рабочих жидкостей и смазочных сред влекут за собой повышенное
изнашивание гидравлического оборудования, а в ряде случаев приводят к его
преждевременным отказам. Кроме того, предприятия, использующие гидравлическое
оборудование, несут серьезные экономические потери, связанные с утечками
рабочей жидкости, которые могут возникать не только из-за изнашивания и
старения уплотнений, но и по причинам перегрева рабочей жидкости, вызванного ее
загрязнениями. Круг подлежащих решению вопросов, связанных с рациональным
выбором и эксплуатацией рабочих жидкостей, чрезвычайно широк и требует комплексного
рассмотрения сложных задач, находящихся на стыке, с одной стороны,
машиноведения, гидравлики и экономики, с другой - трибологии, нефтехимии,
теплотехники. Такой комплекс вопросов трудно решать как инженеру-механику, так
и инженеру-нефтехимику с традиционной подготовкой. В связи с эти сравнительно
недавно возникло новое научно-техническое направление - химмотология.
Химмотология - наука о свойствах, качестве и
рациональном использовании топлив, смазочных материалов и специальных
жидкостей, изучающая, в частности, с единых логических позиций процессы в
элементах механизмов, контактирующих с рабочей жидкостью или со смазочной
средой. Слово «химмотология» образовано сокращением трех слов: химия (chemia -
греч.); мотор ( motor - лат.); логия (logos - греч. - наука).
Практика эксплуатации гидрофицированных машин и
механизмов выявила целесообразность подготовки обслуживающего персонала в
области химмотологии, поскольку квалифицированный выбор, грамотное техническое
обслуживание и эксплуатация рабочей жидкости не только увеличивают срок ее
службы, но и повышают технический ресурс гидроприводов. Очень важно
рассматривать рабочие жидкости и смазочные материалы совместно с работой
гидравлических систем и их элементов.
Здесь рассмотрены процессы в элементах гидромашин
и приведены принципиальные математические зависимости, описывающие эти
процессы, а также существующие эмпирические формулы. Кроме того, более детально
рассмотрены физические свойства жидкостей в связи с возможностью оперировать
ими при современных методах расчета гидросистем. Особое внимание уделено
механизму старения рабочих жидкостей и его связи с молекулярной структурой
последних.
Условия эксплуатации рабочей жидкости могут быть
весьма сложными:
- это широкий диапазон температур
(-60…+90
С);
высокие скорости потока при
дросселировании - более 50 м/с;
высокие давления, достигающие 32 МПа
и выше;
контакт рабочей жидкости с
различными конструкционными материалами.
Перечисленные условия эксплуатации
повышают уровень требований, предъявляемых к рабочим жидкостям гидравлических
систем.
Рабочие жидкости делят на две
группы:
группа 1 - с обычной
воспламеняемостью. Это рабочие жидкости на минеральной (нефтяной) основе;
группа 2 - с пониженной
воспламеняемостью или огнестойкие. Это водосодержащие и синтетические рабочие
жидкости.
Рабочие жидкости на нефтяной основе
имеют сравнительно низкую верхнюю границу рабочего температурного диапазона и
содержат антиокислительные и противокоррозионные присадки. Верхний
температурный предел минеральных масел - от 80 до 90С
кратковременным повышением температуры до 110…120С.
Синтетические рабочие жидкости
обладают высокотемпературными свойствами и обеспечивают пожаробезопасность при
температурах до 350С. Однако
они сравнительно дороги, что ограничивает их применение. В гидросистемах
используют следующие классы синтетических жидкостей:
)диэфиры (сложные эфиры);
) силоксаны (жидкости на основе
кремнийорганических полимеров);
) фосфаты (жидкости на основе
сложных эфиров фосфорной кислоты);
) водосодержащие (водно-гликолевые
или водно-глицериновые);
) фтор - и хлорорганические
(галогеноуглеводородные).
Жидкости на основе диэфиров
применяются в гидросистемах с особо высокими нагрузками на элементы в диапазоне
рабочих температур от -30 до +180
при условии тщательной проверки их
совместимости с материалами гидросистемы. В среде диэфиров плохо работают
рукава и уплотнения из нитрильных каучуков, электроизоляционные материалы,
металлы, содержащие свинец, кадмиевые и цинковые покрытия.
Силоксаны и полисилоксаны имеют
наиболее пологую вязкостно-температурную характеристику из всех рабочих
жидкостей. Они отличаются большой сжимаемостью, зато имеют минимальное
поверхностное натяжение. Последнее позволяет применять их в качестве
противопенных присадок. Эти жидкости стойки к окислению и воздействию
температур до 190С, однако,
при длительном воздействии температуры 200С, они разлагаются с образованием
кремнезема, который является абразивом. Смазывающая способность группы 2
плохая, особенно по стали, поэтому силоксаны применяют только в смеси с
диэфирами или нефтяными маслами.
Фосфаты имеют повышенную
огнестойкость и хорошую смазывающую способность. Однако вязкостно-температурная
характеристика у них хуже, чем у масел. Фосфаты склонны к гидролизу, поэтому их
не стоит применять в гидросистемах с возможным обводнением. Многие фосфаты
токсичны. Кроме того, у них повышенная склонность к пенообразованию, а также
несовместимость с обычными материалами уплотнений и худшая, чем у масел,
радиационная стойкость. При гидролизе фосфаты образуют фосфорнокислые соединения,
способные реагировать со стеклообразными материалами, эмалями и металлами.
Водосодержащие жидкости группы 4 не
воспламеняются при распылении их на пламя или на поверхность с температурой до
700. Другие
жидкости обладают повышенной огнестойкостью, но являются горючими, т. е. могут
воспламеняться при попадании на огонь или раскаленные предметы.
Полнойнегорючестью обладают только фторорганические жидкости, они же химически
инертны, обладают термической стабильностью.
Водно-гликолевые жидкости токсичны,
поэтому чаще используют водно-глицериновые жидкости с присадками. Жидкости
группы 4 обладают удовлетворительными вязкостно-температурными
характеристиками, смазывающими и антикоррозионными свойствами.
Большим преимуществом водосодержащих
жидкостей является их совместимость с материалами уплотнений на основе
нитрильных каучуков. Кроме того, у них малая сжимаемость и самая большая
теплоемкость. К недостаткам группы 4 можно отнести их электропроводность и
возможную несовместимость с лакокрасочными покрытиями.
Водосодержащие жидкости негорючи до
тех пор, пока воды в них содержится не менее 30% по массе, поэтому их применяют
вгерметизированных гидросистемах, обеспечивающих отсутствие потерь на испарение
воды. Вследствие низкой температуры кипения воды давление насыщенных паров
группы 4 высокое. Поэтому рекомендуется применять водосодержащие жидкости в
диапазоне рабочих температур от 65 до 70. При испарении воды возможно
загорание глицерина или гликоля. В отечественной практике водно-гликолевые
жидкости применяют только для систем охлаждения (антифризы,тосолы).
Водно-глицериновую жидкость ПГВ применяют для гидросистем мобильных объектов и
судовых гидроприводов в диапазоне рабочих температур от -30 до 65…70. Она имеет
характерный синий цвет. Результаты длительной эксплуатации ПГВ в гидроприводах
без замены материалов были положительными. Однако предварительно необходим
тщательный анализ совместимости ПГВ с материалами гидросистемы, особенно с
лакокрасочными и гальваническими покрытиями. Потери воды на испарение (для
относительно герметичных гидросистем 3…4% в год) восполняют добавкой
дистиллированной или мягкой воды. При добавлении жесткой воды, а также при
попадании в жидкость ПГВ смазочных материалов и масел возможно выделение
осадков.
Для гидросистем промышленного
назначения, эксплуатируемых в условиях возможной пожарной опасности,
применяются водно-глицериновые жидкости промгидрол (марки П20, П20М1, М20М2,
цвет - светло-желтый).Промгидрол отличается от жидкости ПГВ большим содержанием
загущающей присадки. Температура самовоспламенения промгидрола 420, что
позволило применять его в гидросистеме доменной печи.
Фторорганические жидкости по
химическому составу подразделяют на три основные группы:
Фторхлоруглеродные -
низкомолекулярные полимеры трихлорфторэтилена (в отечественной практике марки
11Ф, 12Ф, 13Ф, 14Ф; в США - кельэф, флуоролюб);
Перфторуглероды, полученные
фторированием нефтяных масел;
Фторсодержащие эфиры и амины (
например, в РФ - ПЭФ, БАФ, МФ; в США - фреон Е и крайтокс; в Италии -
фомбалин)[1].
Итак, минеральные масла имеют
ограниченный температурный диапазон применения. Кроме того, они пожароопасны.
Эти недостатки в меньшей степени проявляются у синтетических рабочих жидкостей.
Они имеют более пологую вязкостно-температурную характеристику, обладают
большей огнестойкостью. К недостаткам синтетических жидкостей относятся высокая
стоимость, плохие смазывающие свойства и необходимость перехода на специальные
материалы для уплотнений.
Еще один вид рабочих жидкостей -
водосодержащие эмульсии. Они имеют низкую стоимость, малую сжимаемость, более
высокую теплоемкость и пожаростойкость. В гидроприводах кузнечно-прессовых
машин используются эмульсии «масло в воде», которые состоят из 2…5% эмульсола,
содержащего минеральное масло и 95…98% воды. Эмульсол находится в воде в
дисперсной фазе. Недостатками таких жидкостей являются низкая смазывающая
способность, высокая коррозионная активность и невозможность использования при
отрицательных температурах. Более перспективна эмульсия «вода в масле»,
содержание воды в которой около 40%. Она сочетает положительные свойства
эмульсий «масло в воде» и минеральных масел. Однако пока водосодержащие рабочие
жидкости широкого распространения не получили, так как переход на них приводит
к увеличению примерно в 1,5 - 5 раз стоимости отдельных гидроустройств и
увеличению потребляемой насосами мощности примерно в 1,5 раза. В настоящее
время они применяются в таких гидросистемах, для которых вопросы
пожаробезопасности особо важны, например, в шахтном и металлургическом
оборудовании [24].
В последние годы ведутся интенсивные
работы по использованию в гидроприводах экологически чистых рабочих жидкостей
и, в первую очередь, растительного происхождения. Наиболее известно в этом
плане рапсовое масло, которое по своим трибологическим характеристикам не
только не уступает, но по некоторым параметрам, например, износу трущихся
поверхностей, превосходит рабочие жидкости на нефтяной основе. Для борьбы со
старением растительных масел к ним добавляют специальные противоокислительные
присадки. Вязкость растительных масел в значительно меньшей степени зависит от
температуры, чем минеральных. Но для растительных масел недопустимо попадание
воды, которая приводит их к распаду.
С экологической точки зрения также
представляет интерес применение в качестве рабочей жидкости чистой воды.
Несмотря на понятные недостатки воды для работы гидромашин и гидроустройств,
которые при определенных затратах могут быть скомпенсированы конструктивными
мероприятиями и выбором соответствующих материалов, положительные качества
делают ее удобной рабочей жидкостью. Значительно уменьшаются гидравлические
потери, появляется возможность во многих случаях отказаться от систем
охлаждения рабочей жидкости. Меньший коэффициент объемного сжатия способствует
повышению жесткости гидропривода. Фирмой Danfoss (Дания) разработана
гидросистема «Несси», способная работать на чистой воде [22, 26].
.Функции, выполняемые рабочими
жидкостями
Жидкость выполняет в гидросистеме
важные и многосторонние функции. В гидроприводе и гидропередаче жидкость в
основном выполняет функции рабочего тела, поэтому ее называют рабочей
жидкостью. Кроме того, рабочая жидкость является смазочным и охлаждающим
агентом пар трения, средой, удаляющей из пар трения продукты изнашивания и
обеспечивающей при длительной эксплуатации защиту деталей от коррозии.
В других типах гидросистем жидкости
также выполняют основную функцию, но не являются рабочим телом. В системах
смазки их называют маслами, в системах охлаждения - охлаждающими или
смазочно-охлаждающими (СОЖ) жидкостями, в гидроприводах тормозов - тормозными
жидкостями. Комплекс физико-химических свойств рабочей жидкости должен
наилучшим образом обеспечивать ее основную и дополнительную функции.
3. Требования, предъявляемые к рабочим жидкостям
гидравлических
систем
Рабочие жидкости гидравлических систем должны по
возможности соответствовать таким требованиям как
малая плотность;
небольшая сжимаемость;
наличие смазочной пленки при малой вязкости;
хорошие смазочные, противоизносные и
антикоррозионные свойства;
малое изменение вязкости в широком диапазоне
температур и давлений;
химическая стабильность;
хорошая теплопроводность;
низкое давление насыщенного пара и высокая
температура кипения;
хорошая совместимость с материалами
гидросистемы;
слабая воспламеняемость;
морозостойкость;
водоотделительная способность;
отсутствие пенообразования;
эффективное воздухоотделение;
нетоксичность;
низкая стоимость.
Для объективной оценки качества
рабочей жидкости и ее соответствия требованиям для гидропередач определенного
класса проводят комплекс испытаний по стандартным методикам, входящим в состав
соответствующих ГОСТов. При приемке каждой партии масла проводят испытания,
предусмотренные техническими условиями на данное масло. Обычно они обязательно
включают определение кинематического коэффициента вязкости
по ГОСТ
33-2000, температуры вспышки 
по ГОСТ 6396-68, температуры
застывания 
по ГОСТ
4333-48, кислотного числа
в мг КОН/г
по ГОСТ 5985-79 или 11362-76, содержания воды по ГОСТ 2477-65, содержания
механических примесей по ГОСТам 6370-59 или 10577-78, стабильность против
окисления по ГОСТ 981-75, коррозионного воздействия на металлы по ГОСТ 2917-76,
изменения массы стандартной резины по ГОСТ 9.030-74 [22].
Более широкий объем испытаний
проводят, например, при разработке новых сортов масел. Такие испытания
регламентированы ГОСТ 116-84 и отраслевыми стандартами на квалификационные
испытания рабочих жидкостей. Установлено, что различные по рецептурному
составу, но идентичные по физико-химическим и трибологическим свойствам масла
можно применять в данной отрасли техники без проведения полного объема
эксплуатационных испытаний, обычно очень длительных и дорогостоящих. Масло,
выдержавшее испытания по комплексу методов, допускают для проведения испытаний
в гидросистемах. Такие испытания подразделяются на лабораторно-стендовые и
заводские стендовые. В особо ответственных случаях проводят эксплуатационные
испытания и испытания по прогнозированию и подтверждению гарантированных сроков
смены масла. За рубежом также принято, что результаты квалификационных
испытаний и сумма физико-химических свойств масел могут позволить отказаться от
нормирования его состава [22]. Например, спецификацией MIL-L-7808 предусмотрена
оценка 12 показателей, включая 100-часовые испытания на объекте и испытание на
совместимость с другими маслами по данной спецификации.
Обычно при испытании рабочих
жидкостей определяют следующие показатели качества:
вязкость по ГОСТ
33-2000 через установленные в пределах диапазона рабочих температур интервалы и
стабильность вязкости при механических воздействиях на масло на ультразвуковой
установке в течение 30-60 или 120 минут;
стабильность против окисления по
ГОСТ 981-75 продувкой через образец кислорода в течение 14 - 30 ч или воздуха в
течение 120 - 168 ч; образец контактирует при этом с пластинками из меди и
стали, по которым оценивают коррозионные свойства масла, затем определяют
кислотное число КОН, наличие осадка и вязкость при различных температурах;
горючесть,температурусамовоспламенения,
испаряемость, пенообразование;
антикоррозионные свойства по ГОСТ
19199-73, коррозию в обводненном масле, защитные свойства в камере влажности;
совместимость масла с резинами
(изменение массы и объема резины при контакте с маслом по ГОСТ 9.030-74) и релаксационные
свойства резины в среде масла (по ГОСТ 9.024-74);
смазывающие свойства (обычно на
четырехшариковой машине по ГОСТ 9490-75) и противоизносные свойства масла.
Кроме того, проводят испытания на
насосных установках для оценки основных функциональных свойств по сравнению с
проверенным в эксплуатации маслом:
а) по параметрам установки;
б)по изменению показателей масла в
течение ускоренных ресурсных испытаний.
Функциональные свойства оценивают
при работе установки типа простейшей гидропередачи «насос-гидромотор» в
условиях нормальной, предельно низкой и предельно высокой температуры.
Ускоренные ресурсные испытания проводят на установке с дросселированием масла
15 000 - 20 000 раз в течение 50 - 100 ч при повышенной температуре.
Сроки смены масла в гидросистемах
прогнозируют на основании результатов химмотологического анализа, опыта
эксплуатации аналогичных объектов, результатов ресурсных стендовых испытаний и,
иногда, специальных ускоренных испытаний. В подтверждение намеченных гарантий
проводят эксплуатационные испытания масла на объектах. Обычно для этой цели
выделяют объекты, эксплуатируемые в характерных условиях. При этом в программу
испытаний включают наблюдение за объектом в процессе эксплуатации и отбор проб
масла для анализов [22].
4. Классификация рабочих жидкостей по
международному Стандарту ISO 3448
В настоящее время рабочие жидкости делятся на
две группы:
группа 1 - с обычной воспламеняемостью (включает
в себя рабочие жидкости на основе минеральных масел);
группа 2 - с пониженной воспламеняемостью или
огнестойкие (включает в себя водосодержащие и синтетические рабочие жидкости).
С целью установления единых принципов
стандартизации, а также для облегчения международного сотрудничества в области
науки и техники международной организацией по стандартизации ISO, а также
Европейским Сообществом (ЕС) разработаны стандарты на условные обозначения
рабочих жидкостей. Группа 1 имеет условные обозначения по стандарту ISO, а
группа 2 обозначается по классификации ЕС.
Условное обозначение рабочих жидкостей для обеих
групп состоит из буквы H и дополнительного буквенного кода для указания на
добавляемые вещества:
Группа 1- неингибированные очищенные минеральные
масла;- масла с антиокислительными и антифрикционными свойствами;- масла HL с
присадками, улучшающими вязкостно-температурные свойства;- масла HL с
улучшенными противоизносными свойствами;- масла HM с присадками, улучшающими
индекс вязкости;- масла HM с противозадирными свойствами;- синтетические
жидкости, не обладающие особыми огнестойкими свойствами.
Группа 2- символ для обозначения группы
огнестойких рабочих жидкостей;- эмульсия типа «масло в воде» или водные
растворы с концентрацией
компонентов до 20%;
HFAE - эмульсия типа «масло в воде»
с содержанием воды 
80%;-
растворы жидких концентратов в воде;- эмульсия типа «вода в масле», содержащая
воду 
40% по
объему;- растворы полимеров в воде (воды 
35%);- жидкости, не содержащие
воду;- основной компонент - сложные эфиры фосфорной кислоты;-
галогеносодержащие соединения;- смесь HFD (R + S);- другие безводные жидкости
(не HFDR, HFDS, HFDT).
К обозначению рабочих жидкостей,
сохраняющих хорошую стабильность при низких температурах, добавляется
обозначение LT.
Согласно системе ISO 3448, различают
следующие классы вязкости жидкости: 1; 10;15; 22; 32; 46; 68; 100; 150. Класс
вязкости отражает среднее значение вязкости в сСт при 40С. Обычно
ширина зоны вязкости равна 
10% от средней.
Примеры обозначения рабочих
жидкостей:- жидкость HFA эмульсионного типа с классом вязкости 1.- жидкость
HFAS типа раствора с классом вязкости 1.- жидкость HFB типа «вода в масле» с
сСт,
пригодная для пониженных температур.
Авиационное масло АМГ-10 -HRLT10.
Горношахтное масло ОЭРЖ-М
(Гидроэм-2) -HMLT.
Рабочая жидкость для гидроприводов
литейного производства «Промгидрол» -HFS.
5. Классификации и обозначения гидравлических
масел в отечественной практике
Современная строительная и дорожная техника
немыслима без всевозможных гидравлических систем, служащих для привода
большинства исполнительных механизмов. При этом прослеживается тенденция к увеличению
мощности гидравлических систем, скорости их работы при одновременном стремлении
конструкторов к уменьшению массы и размеров самих гидравлических систем. Это
приводит к постоянному росту уровня требований к качеству гидравлических
жидкостей, а это чаще всего специальные гидравлические масла.
Недопустимо применять фильтрованные
отработанные масла, как это часто делают в условии экономии всего и вся в
условиях кризиса. По наработанной статистике гидросистемы машин после таких
суррогатных жидкостей быстро изнашиваются, разрушая как различные уплотнения,
так и гидравлические распределители, гидромашины роторного типа и другое
гидравлическое оборудование <#"897778.files/image001.gif">С.
Группа В (НМ по стандарту ISO) -
масла для гидросистем, работающих под давлением выше 25 МПа и при температуре
масла в объеме выше 90 С.
Широко известное товарное масло
веретенное АУ, часто применяемое в гидравлических системах, в соответствии с
ГОСТ может быть обозначено МГ-22-А. Это означает, что вязкость масла при 40 °С
находится в пределах 19,8-24,2 мм2/с, а его уровень эксплуатационных свойств
при работе в гидравлических системах относится к низшей группе (группе А).
В инструкциях по эксплуатации и на
рынке России часто встречаются масла и под старыми наименованиями. В
гидравлических системах строительной и дорожной техники, помимо масла АУ
(веретенного), чаще всего используются масло ВМГЗ (МГ-15-В) и масло МГЕ-46В
(МГ46-В). Менее распространены масло «ЭШ» (МГ-32-А) - для гидросистем шагающих
экскаваторов, и масло «Р» (МГ-22-В) - для гидроусилителей рулевого управления
[26].
В СССР в связи с необходимостью
улучшения качества, унификации и расширения производства индустриальных масел
для промышленного оборудования был разработан ГОСТ 17479.4 - 87. Индустриальные
масла, предназначенные для смазывания различного промышленного оборудования
(станки, прессы, прокатные и волочильные станы, машины и оборудование, в
которых используются редукторы, подшипники и другие элементы различных
конструкций, а также гидравлические системы) выделены в самостоятельную группу.
Эти масла, в отличие от моторных, трансмиссионных и других масел специального
назначения обозначаются прописной буквой «И».
Обозначение индустриальных масел
представляет собой определенный индекс, состоящий из группы знаков, разделенных
между собой дефисом: первый знак - прописная буква «И»; второй знак - тоже
прописная буква, которая определяет принадлежность масла к определенной группе
по назначению (Л, Г, Н и Т); третий - прописная буква, определяющая
принадлежность масла к подгруппе по эксплуатационным свойствам (А, В, С, Д и
Е); четвертый знак или знаки - цифры, соответствующие данному классу вязкости.
В зависимости от назначения
индустриальные масла делят на четыре группы - Л, Г, Н и Т:
Л -легконагруженные узлы (шпиндели,
подшипники и сопряженные с ними соединения;
Г - гидравлические системы;
Н - направляющие скольжения;
Т -тяжелонагруженные узлы (зубчатые
и другие передачи, подшипники и сопряженные с ними соединения).
По эксплуатационным свойствам
индустриальные масла делят на пять подгрупп - А, В, С, Д и Е (таблица 5.1):
Таблица 5.1
Классификация масел по эксплуатационным
свойствам и назначению
|
Подгруппа
масла по эксплуатационным свойствам
|
Состав
масла и особенности применения
|
|
А
|
Нефтяные
масла без присадок для машин и механизмов промышленного оборудования, условия
работы которых не предъявляют особых требований к антиокислительным и
антикоррозионным свойствам масел
|
|
В
|
Нефтяные
масла с антиокислительными и антикоррозионными присадками для машин и
механизмов промышленного оборудования, условия работы которых предъявляют
повышенные требования к антиокислительным и антикоррозионным свойствам масел
|
|
С
|
Нефтяные
масла с антиокислительными, антикоррозионными и противоизносными присадками
для машин и механизмов промышленного оборудования, где используются
антифрикционные сплавы цветных металлов, условия работы которых предъявляют
повышенные требования к антиокислительным, антикоррозионным и противоизносным
свойствам масел
|
|
Д
|
Нефтяные
масла с антиокислительными, антикоррозионными, противоизносными и
противозадирными присадками для машин и механизмов промышленного
оборудования, условия работы которых предъявляют повышенные требования к
антиокислительным, антикоррозионным, противоизносным и противозадирным
свойствам масел
|
|
Е
|
Нефтяные
масла типа Е с противоскачковыми присадками для машин и механизмов
промышленного оборудования, условия работы которых предъявляют повышенные
требования к антиокислительным, адгезионным, противоизносным, противозадирным
и противоскачковым свойствам масел
|
В зависимости от значения
кинематического коэффициента вязкости при 40С индустриальные масла имеют 18
классов вязкости (табл.5.2).
Таблица 5.2
Классы вязкости масел (по ГОСТ 17479.4 - 87)
Класс вязкости Кинематический
Коэффициент вязкости при 40
Класс
|
вязкостиКинематический
коэффициент вязкости при 40
|
|
|
|
|
2
|
1,9
- 2,5
|
68
|
61,0
- 75,0
|
|
3
|
3,0
- 3,5
|
100
|
90,0
- 110,0
|
|
5
|
4,0
- 5,0
|
150
|
135
- 165
|
|
7
|
6,0
- 8,0
|
220
|
198
- 242
|
|
10
|
9,0
- 11,0
|
320
|
288
- 352
|
|
15
|
13,0
- 17,0
|
460
|
414
- 506
|
|
22
|
19,0
- 25,0
|
680
|
612
- 748
|
|
32
|
29,0
- 35,0
|
1000
|
900
- 1100
|
|
46
|
41,0
- 51,0
|
1500
|
1350
- 1650
|
Примеры обозначения индустриальных масел по ГОСТ
17479.4-87:
И-Л-С-32 - индустриальное масло для
легконагруженных узлов с антиокислительными, антикоррозионными и
противоизносными присадками для машин и механизмов промышленного оборудования,
где используются антифрикционные сплавы цветных металлов, с кинематическим
коэффициентом вязкости при 40С от 29 до 35 сСт.
И-Г-С-46 - индустриальное масло для
гидравлических систем с антиокислительными, антикоррозионными и
противоизносными присадками для машин и механизмов промышленного оборудования,
где используются антифрикционные сплавы цветных металлов, с повышенными
требованиями к антиокислительным, антикоррозионным и противоизносным свойствам
с классом вязкости 46.
Наряду с условными обозначениями
индустриальных масел по ГОСТ 17479.4-87 в отечественной практике продолжают
применяться ранее принятые обозначения. Чаще масла называют маслами
гидравлическими, вводя в обозначение буквы МГ с дополнительным уточнением
назначения: для гидросистем общепромышленного назначения - масла индустриальные
гидравлические (ИГ), для авиационной техники - АМГ, для мобильных объектов -
МГЕ, ВМГЗ. В дальнейшем для краткости все типы рабочих жидкостей на нефтяной
основе будем называть маслами.
Вязкость масла является наиболее
важным показателем, определяющим большинство эксплуатационных свойств (характер
смазывания, трение, износ, утечки, пусковые характеристики), поэтому вязкость
указывают в обозначении типа масла. Было принято указывать в обозначении масла
кинематический коэффициент вязкости в сСт при температуре 500С, например,
АМГ-10, МГЕ-10.
Гидросистемы общепромышленного
назначения работают в закрытых отапливаемых помещениях при температуре
окружающей среды в пределах от 0 до 350С. Это позволяет применять масло с
повышенной вязкостью (
сСт) и
теплостойкостью, что улучшает стабильность к окислению и смазочные свойства.
Гидросистемы должны работать без смены масла не менее 2-5 тыс.ч при возможности
периодического его пополнения. Масло не должно быть токсичным.
В гидросистемах, работающих при
температуре масла до +600С с легкими нагрузочными характеристиками в парах
трения, применяют индустриальные масла общего назначения без присадок: И-120,
И-20А, И-30А, И-40А, И-50А.
В гидросистемах, работающих при
температуре масла свыше 600С при давлении до 15-20 МПа, применяют в основном
турбинные масла Тп-22, Тп-30, Тп-46. Заменители этих масел соответственно Т-22,
Т-30, Т-46, не содержащие присадок и требующие поэтому более частой замены.
Гидросистемы с тяжело нагруженными
элементами, работающие при давлении 16-35 МПа, рекомендуется эксплуатировать на
маслах серии ИГП с улучшенными за счет присадок противоизносными,
антиокислительными, противопенными и антикоррозионными свойствами: ИГП-18,
ИГП-30, ИГП-38, ИГП-49.
За рубежом для гидросистем
общепромышленного назначения применяют масла на нефтяной основе с комплексом
присадок, близкие по свойствам к маслам серии ИГП, преимущественно фирм «Шелл»,
«Эссо», «Кастрол» и др.
В гидроприводах кузнечно-прессовых
машин используют негорючие водные эмульсии «масло в воде» - 2-3% эмульсола Э-2
и Э-3 в смягченной воде. Недостатками подобных эмульсий являются малая вязкость
и низкая смазочная способность, высокая коррозионная активность, ограниченная
температура. Значительно лучше свойства негорючих жидкостей типа «вода в
масле», в которых в среде масла диспергировано около 40% водного состава с
присадками.
Гидросистемы мобильных объектов
(транспортные, сельскохозяйственные и строительно-дорожные машины) в
зависимости от климатической зоны требуют различных свойств масел. Например, в
жарком климате температура масла при работе достигает 150-1600С, что требует
пологой вязкостно-температурной характеристики масла. Для обеспечения пуска
насосов при низких температурах вязкость масла должна быть не более 4000-5000
сСт (в зависимости от конструктивной схемы), а нормальное функционирование
гидроавтоматики возможно при вязкости не более 1500 сСт. Минимальная вязкость
по условиям сохранения смазочной пленки и допустимому уровню утечек должна быть
не менее 3 сСт. Всесезонное масло, допускающее пуск гидросистем в любой
климатической зоне, не обеспечивает длительного ресурса при высоких
температурах, поэтому необходимо иметь несколько сортов масел с разными
вязкостями.
Для гидросистем, эксплуатируемых в
очень холодных зонах при температуре ниже -550С, и для систем гидроавтоматики с
насосом гидродинамического типа применяют маловязкие масла МГЕ-4А, РМ, ЛЗ-МГ-
Всесезонное масло ВМГЗ - основной зимний сорт для гидросистем
строительно-дорожных машин, летний сорт - МГ-30. В гидрообъемных передачах
автомобилей используют масло Р. В гидросистемах экскаваторов применяют масло
ЭШ.
Для объективной оценки качества
рабочей жидкости и ее соответствия требованиям для гидропередач проводят
специальные испытания по стандартным методикам.
При приемке каждой партии масла
проводят испытания, предусмотренные техническими условиями на масло. Обычно они
обязательно включают определение вязкости в сСт по ГОСТ 33-2000 через
установленные в пределах диапазона рабочих температур интервалы и стабильность
вязкости при механических воздействиях на масло на ультразвуковой установке.
Стабильность против окисления
определяется по ГОСТ 981-75 продувкой через образец кислорода в течение 14-30
часов или воздуха в течение 120-168 часов. Образец контактирует при этом с
пластинками из меди и стали, по которым оценивают коррозионные свойства масла
по ГОСТ 2917-76, затем определяют кислотное число КОН в мг КОН/г по ГОСТ
5985-79, наличие осадка и вязкость 
.
Кроме того, определяется температура
вспышки 
в 0С по ГОСТ
6396-68, температура застывания 
по ГОСТ 4333-48, содержание воды по
ГОСТ 2477-65, содержание механических примесей по ГОСТ 10577-78, изменение
массы стандартной резины по ГОСТ 9.030-74.
В ряде случаев определяются также
горючесть, температура самовоспламенения, испаряемость, пенообразование,
антикоррозионные свойства по ГОСТ 19199-73, коррозия в обводненном масле,
защитные свойства в камере влажности, релаксационные свойства резины в среде
масла по ГОСТ 9.024-74, смазывающие свойства на четырехшариковой машине по ГОСТ
9490-75 и противоизносные свойства масла.
Более широкий объем испытаний масел
проводят при разработке новых сортов, подтверждении пригодности масла для
данного класса гидропередач или проверке изменений рецептуры масла. Такие
испытания регламентированы ГОСТ 116-84. Установлено, что различные по
рецептурному составу масла, идентичные по показателям комплексам методов, можно
применять в данной отрасли техники без проведения полного объема
эксплуатационных испытаний, обычно длительных и дорогостоящих. Масло,
выдержавшее испытания по комплексу методов, допускают для проведения испытания
в гидросистемах либо лабораторно-стендовых, либо заводских стендовых. В особо
ответственных случаях проводят эксплутационные испытания по прогнозированию и
подтверждению гарантированных сроков смены масла. За рубежом также принято, что
сумма показателей и результатов квалификационных испытаний оценивает качество
масла достаточно полно, что позволяет отказаться от нормирования его состава.
Например, спецификацией MIL-L-7808 предусмотрена оценка 12 показателей, включая
100-часовые испытания на объекте и испытания на совместимость с другими маслами
по данной спецификации.
На насосных установках проводят
испытания для оценки основных функциональных свойств масел в сравнении с
проверенным в эксплуатации маслом. При этом проверяют параметры установки и
(или) изменения за время ускоренных ресурсных испытаний показателей масла.
Функциональные свойства оценивают при работе установки типа простейшей
гидропередачи насос-гидромотор в условиях нормальной, предельно низкой и
предельно высокой эксплуатационной температуры. Ускоренные ресурсные испытания
проводят на установке с дросселированием масла 15000-20000 раз в течение 50-100
ч при повышенной температуре.
Методы оценки качества
нефтепродуктов непрерывно совершенствуют и дополняют при корректировке
стандартов.
Сроки смены масла в гидросистемах
прогнозируют на основании результатов химмотологического анализа, опыта
эксплуатации аналогичных объектов, результатов ресурсных стендовых испытаний. В
подтверждение намеченных гарантий проводят эксплутационные испытания масла на
объектах. Обычно для этой цели выделяют объекты, эксплуатируемые в характерных
условиях. В программу испытаний включают наблюдение за объектом в процессе
эксплуатации и отбор проб масла для анализов.
В таблице 5.3 приведены в
соответствие условные обозначения индустриальных масел по ГОСТ 17479.3-85 и
ГОСТ 17479.4-87.
Таблица 5.3
Условные обозначения индустриальных
масел в отечественной практике (обозначение индустриальных масел по ГОСТ
17479.4-87)
|
Обозначение
масла по ГОСТ 17479.4-87
|
Ранее
принятое обозначение
|
Обозначение
масла по ГОСТ 17479.4-87
|
Ранее
принятое обозначение
|
|
И-Л-А-7
|
И-5А
|
И-Г-С-100
|
ИГП-72
|
|
И-Л-А-10
|
И-8А
|
И-Г-С-150
|
ИГП-91
|
|
И-Л-А-22
|
И-12А
|
И-Г-С-220
|
ИГП-114
|
|
И-Г-А-32
|
И-20А
|
И-Н-Е-68
|
ИНСп-40
|
|
И-Г-А-46
|
И-30А
|
И-Н-Е-100
|
ИНСп-65
|
|
И-Г-А-68
|
И-40А,
И-50А
|
И-Н-Е-220
|
ИНСп-110
|
|
И-Л-С-3
|
ИГП-2
|
И-ГН-Е32
|
ИГНСп-20
|
|
И-Л-С-5
|
ИГП-4
|
И-ГН-Е-68
|
ИГНСп-40
|
|
И-Л-С-10
|
ИГП-6
,ИГП-8
|
И-Т-С-320
|
ИГП-152,
ИГП-182
|
|
|
И-Т-Д-68
|
ИРп-40,
ИСП-40
|
|
И-Л-С-22
|
ИГП-14
|
И-Т-Д-100
|
ИРп-75,
ИСП-65
|
|
И-Г-С-32
|
ИГП-18
|
И-Т-Д-220
|
ИРп-150,
ИСП -110
|
|
И-Г-С-46
|
ИГП-30,
ВНИИНП-403
|
И-Т-Д-460
|
ИТП-200
|
|
И-Г-С-68
|
ИГП-38,
ИГП-49, ВНИИНП - 406
|
И-Т-Д-680
|
ИТП-300
|
Технические характеристики масел для гидросистем
общепромышленного назначения приведены в табл.5.4.
Таблица 5.4
Технические характеристики масел для гидросистем
общепромышленного назначения
|
Масло
|
Вязкость
 ,сСтТемпература, Кислотное
числоГОСТ, ТУ
|
|
|
|
|
|
вспышки
|
застывания
|
|
|
|
И-12а
И-20А И-30А И-40А И-50А
|
10-14
17-23 28-33 35-45 47-55
|
165
180 190 200 200
|
-30
-15 -15 -15 -20
|
0,05
|
ГОСТ 20799-75
|
|
Тп-22
Тп-30 Тп-46
|
20-23
28-32 44-48
|
186
190 195
|
-15
-10 -10
|
0,5
|
ГОСТ
9972-74
|
|
ИГП-18
ИГП-30 ИГП-38 ИГП- 49
|
16,5-20,5
28-31 35-40 47-51
|
170
200 210 215
|
-15
-15 -15 -15
|
0,6-1
|
Ту
38-101413-73
|
Рабочие жидкости, применяемые в гидроприводах
самоходных машин (строительно-дорожных, подъемно-транспортных,
сельскохозяйственных, лесозаготовительных, лесохозяйственных, мелиоративных,
транспортных и других), не имеют единого принципа маркировки. Более того, масла
одной марки, получаемые на разных нефтеперегонных заводах, не имеют строго
одинаковых свойств [26].
В гидросистемах самоходных машин с шестеренными
насосами широко используются моторные масла. По эксплуатационным свойствам
масла делятся на шесть групп, которые отличаются одна от другой количеством и
процентным содержанием присадок:
А (до 1%) - малофорсированные автомобильные
двигатели;
Б (до 5%) -суперфорсированные карбюраторные и
дизельные двигатели;
В (до 8%) - то же;
Г (до 11%) - высокофорсированные карбюраторные и
дизельные двигатели;
Д (до 18%) - высокофорсированные
теплонапряженные дизели с наддувом;
Е (до 22%) - малооборотные дизели, работающие на
высокосернистом дизельном топливе.
Масла групп Б, В и Г делятся на две
подгруппы: 1 - для карбюраторных, 2 - для дизельных двигателей. Например, М-10В
- моторное
масло вязкостью 10 сСт при температуре 100С, с содержанием присадок до 8%,
используется в дизельных двигателях в летнее время. Масло М-8В
используется в дизельных двигателях в зимнее время. Оба эти масла широко
используются в гидроприводах самоходных машин.
Специально для гидроприводов
самоходных машин с аксиально-поршневыми, а иногда и шестеренными насосами
вырабатываются рабочие жидкости марок ВМГЗ и МГ-30. ВМГЗ - (высокомолекулярное
масло гидравлическое зимнее) чаще всего применяется в гидроприводах с
аксиально-поршневыми регулируемыми и нерегулируемыми насосами в зимнее время. В
северных районах России оно используется всесезонно. МГ-30 - (масло
гидравлическое с кинематическим коэффициентом вязкости 30 сСт при температуре
50С) -
используется в гидроприводах с аксиально-поршневыми насосами в летний период, а
в южных районах России и в зимнее время.
В качестве заменителя масла ВМГЗ
рекомендуют применять авиационное масло АМГ-10, а заменителями масел МГ-20 и
МГ-30 могут служить индустриальные масла селективной очистки ИС-20 и ИС-30.
В табл.5.5 приведены технические
характеристики наиболее распространенных рабочих жидкостей, применяемых в
гидроприводах самоходных машин различного технологического назначения.
Таблица 5.5
Технические характеристики рабочих жидкостей
самоходных машин
|
Условия
применения
|
9
|
При
отрицательных и положительных температурах в ответственных гидросистемах
|
То
же
|
В
закрытых помещениях
|
При
положительных температурах на открытом воздухе
|
При
положительных температурах в тракторных гидросистемах
|
При
отрицательных температурах в тракторных гидросистемах
|
Заменитель
масла МГ-20
|
Заменитель
масла МГ-30
|
Заменитель
масла ВМГ3
|
|
Температурные
пределы применения, °С
|
8
|
-45…+60
|
-40…+35
|
-15…+50
|
-10…+60
|
-10…+90
|
-20…+50
|
-10…+60
|
-10…+60
|
-15…+60
|
|
Температура,
°С
|
вспышки
|
7
|
92
|
135
|
180
|
190
|
190
|
200
|
200
|
190
|
163
|
|
застывания
|
6
|
-70
|
-60
|
-40
|
-35
|
-15
|
-25
|
-15
|
-15
|
-45
|
|
Вязкость
|
при
0°С
|
5
|
42
|
66
|
300
|
760
|
7000
|
2500
|
300
|
760
|
|
при
50°С
|
4
|
10
|
10
|
20
|
30
|
82
|
52
|
20
|
28
|
12
|
|
Плотность
при 20 °С, кг/м³
|
3
|
870
|
860
|
885
|
890
|
890
|
886
|
890
|
890
|
890
|
|
ГОСТ,
ТУ
|
2
|
ГОСТ
6794-75
|
ТУ
38-101-479-74
|
ТУ
38-1-01-50-70
|
ТУ
38-1-01-50-70
|
ГОСТ
8581-88
|
ГОСТ
8581-88
|
ГОСТ
20799-88
|
ГОСТ
20799-88
|
ГОСТ
1642-75
|
|
Марка
масла
|
1
|
АМГ-10
|
ВМГЗ
|
МГ-20
|
МГ-30
|
М-10В2
|
М-8В2
|
ИС-20
|
ИС-30
|
Веретенное
АУ
|
При эксплуатации мобильных машин в
зависимости от климатической зоны диапазон изменения температур окружающей
среды может составлять 100 -110С, а температура масла при работе
достигает 150 - 160С, что
требует пологой вязкостно-температурной характеристики масла. Для обеспечения
пуска насосов при низкой температуре максимальная вязкость масла должна быть не
более 4000…5000 сСт, а нормальное функционирование гидроавтоматики возможно при
вязкости не более 1500 сСт. Минимальная вязкость по условиям сохранения
смазочной пленки и допустимому уровню утечек должна быть не менее 3 сСт.
Всесезонное масло, допускающее пуск гидросистемы в любой климатической зоне, не
обеспечивает длительного ресурса при высоких температурах, поэтому необходимо
иметь несколько сортов масел с разными вязкостями.
Для гидросистем, эксплуатируемых в
очень холодных зонах при температурах ниже -55С, и для систем гидроавтоматики с
насосом гидродинамического типа применяют маловязкие масла МГЕ-4А, РМ, ЛЗ-МГ-
Масло МГЕ-4А получают введением в
загущенное маловязкое масло комплекса высокоэффективных присадок -
антиокислительных, противоизносных, антикоррозионных. Масло рассчитано на
эксплуатацию в гидросистемах периодического действия без замены до десяти лет и
хранения в таре до восьми лет (ресурс зависит от конкретных условий). Максимальная
допустимая температура масла при работе - 50 С - может быть повышена
кратковременно до 100 С при
допустимых критериях нагрузки пар трения.
Масло РМ - это глубокоочищенное маловязкое
базовое масло из балаханской нефти. Его применяют ограниченно для гидросистем
автоматического управления старых разработок.
Масло ЛЗ-МГ-2 получают загущением
маловязкого глубокоочищенного базового масла из балаханской нефти. Его
применяют ограниченно в гидросистемах авиационной техники.
Всесезонное масло МГЕ-10А получают
введением в загущенное глубокоочищенное низкозастывающее базовое масло
комплекса высокоэффективных антиокислительных, противокоррозионных и
противоизносных присадок. Масло МГЕ-10А - основной сорт для гидросистем
автоматического управления. В системах периодического действия масло рассчитано
на эксплуатацию без замены до 10 лет при температуре окружающей среды от -55 до
+50С и рабочей
температуре до 90 С. Срок
смены масла зависит от интенсивности работы гидросистемы и составляет
ориентировочно несколько сотен часов. Срок хранения масла в таре до заправки в
гидросистемы - до восьми лет. Наибольшая допустимая температура масла при
работе, которая устанавливается исходя из анализа критериев нагрузки пар
трения, может кратковременно достигать 110 С.
Всесезонное масло ВМГЗ получают
загущением глубокоочищенной основы из сернистыхнефтей, в которую вводят
антиокислительную (ДФ-11), противокоррозионную (ЛАНИ-317) и противопенную
(ПМС-200А) присадки. Масло ВМГЗ - основной зимний сорт для гидросистем
строительно-дорожных машин; допускает работу при температуре окружающей среды
от -40 до +50 С; рабочая
температура до +90 С;
допускается кратковременное повышение температуры до +110 С. В связи
с интенсивным использованием гидросистем этого типа, как правило, масло
заменяют каждый сезон ( на лето гидросистемы заправляют маслом МГ-30).
Авиационное масло АМГ-10 изготовляют
загущением маловязкой глубокоочищенной нефтяной основы, в которую вводят
антиокислительную присадку и краситель. Это основной сорт масла для гидросистем
дозвуковых самолетов, который применяют также в гидросистемах наземной техники.
Срок смены масла (2-3 года) определяется в основном снижением вязкости
вследствие деструкции вязкостной присадки при интенсивной работе гидросистемы
(допускают снижение 
до 8 - 7
сСт). Температура окружающей среды
С; наибольшая температура масла при
работе может кратковременно достигать 100-110 С (при наддуве резервуаров инертным
газом температура повышается до +125С). Для авиационных гидросистем
применяется также синтетическая жидкость 7-50С-3 с диапазоном рабочих
температур от -60 до +175.
Жидкость ГЖД-14С, предназначенная
для корабельных гидросистем винтов регулируемого шага, представляет собой смесь
масел МС-20 и трансформаторного масла с антиокислительной, антикоррозионной и
противопенной присадками.
Масло АУ - дистиллят балаханской или
анастасьевской нефти углубленной сернокислотной очистки. Масло АУ вырабатывают
из парафинистыхсернистых или малосернистых нефтей с селективной очисткой и
депарафинизацией. Масло АУ применяют в гидросистемах, эксплуатируемых в
диапазоне температур окружающей среды от -25 до +50С при
рабочей температуре до 90 С, в
частности, в гидросистемах судовых установок. Масло АУ является базовым маслом
для изготовления масел АУП, Р, ЭШ.
Масло АУП изготовляют на базе масла
АУ с антиокислительной и антикоррозионной присадками. Применяют преимущественно
в гидросистемах судовых установок в диапазоне температур от -25 до +90С
(кратковременно до 125С) при
возможности попадания в масло морской воды.
Масло Р изготовляют на базе масла АУ
из малосернистых нефтей с антиокислительной (ДФ-11), моющей (МАСК) и
противопенной (ПМС-200А) присадками. Применяют в гидрообъемных передачах
автомобилей и гидропередачах палубных судовых установок.
Масло ЭШ представляет собой масло АУ
с загущающей и депрессорной присадками. Применяют в гидросистемах экскаваторов
и других аналогичных машин.
Масло МГ-30 изготовляют на основе
масла индустриального ИС-30, в которое вводят антиокислительную, депрессорную и
противопенную присадки. Предназначено в основном для гидросистем
строительно-дорожных и подъемно-транспортных машин в качестве сезонного летнего
сорта масла. Создан улучшенный сорт этого масла - МГ-30М.
Физико-химические свойства масел,
применяемых в гидравлических системах отечественных дорожных и строительных
машин, представлены в таблице 5.6.
Таблица 5.6
Физико-химические свойства масел
строительных и дорожных машин
|
Показатели
|
АУ
|
МГЕ46-В
|
ВМГ3
|
Р
|
ЭШ
|
|
Кинематическая
вязкость, мм2/с, при температуре +100°С
|
-
|
6,0
|
-
|
<=5,0
|
=>20
|
|
Кинематическая
вязкость, мм2/с, при температуре+40°С
|
16-22
|
41,4-50,6
|
-
|
17-22
|
-
|
|
Кинематическая
вязкость, мм2/с, при температуре -40°С
|
13000
|
-
|
1500
|
-
|
-
|
|
Температура
°С: -вспышки в открытом тигле, не ниже -застывания, не выше
|
165
-45
|
190
-32
|
135
-60
|
163
-45
|
160
-50*
|
|
Кислотное
число, мг КОН/г, не более
|
0,05
|
0,7-1,5
|
-
|
-
|
0,1
|
|
Массовая
доля %, -водорастворимых кислот и щелочей -серы, не более
|
Отсутствие
1,0
|
-
-
|
-
-
|
Доп.
щел. реакция
|
Отсутствие
-
|
|
Индекс
вязкости, не менее
|
-
|
90
|
160
|
-
|
135
|
|
Плотность
при 20°С, кг/м3, не более
|
890
|
890
|
865
|
-
|
850-880
|
|
Цвет,
ед. ЦНТ, не более
|
2,5
|
-
|
1,0
|
-
|
4,0
|
Поскольку значение вязкости непосредственно
зависит от температуры, важной характеристикой является индекс вязкости.
Вязкостные характеристики масел определяются типом применяемого в системе
насоса. Как правило, различают максимальную, минимальную и оптимальную вязкость
масла.
Максимальная - это наибольшая вязкость (при
низкой температуре), при которой насос в состоянии прокачивать масло по
системе. Она зависит от мощности насоса, диаметра и протяженности трубопровода.
Минимальная - это наименьшая вязкость (при
максимальном разогреве системы), при которой гидросистема не дает утечек через
уплотнения.
Оптимальным считается диапазон вязкости при
нормальных рабочих температурах, при котором обеспечиваются минимальные потери
мощности на привод гидросистемы и, одновременно, отсутствие утечек и износа
деталей.
В процессе работы насоса в гидросистеме масло
нагревается и интенсивно перемешивается с воздухом. Это приводит к окислению
масла, к увеличению вязкости масла, к накоплению в нем продуктов окисления,
образующих осадки и лаковые отложения. Все это ведет к увеличению затрат
энергии на привод гидравлической системы.Чтобы этого не допустить, в масла для
мощных гидросистем обязательно вводят антиокислительные присадки.
Для нормальной работы системы гидравлическое
масло не должно выделять газообразных продуктов (кипеть) при достаточно больших
температурах и не образовывать пены при смешении с воздухом.Поэтому масла для
гидравлических систем имеют температуру вспышки (характеризует испаряемость)
намного выше рабочих температур в системе, а также содержат противопенные
присадки.В противном случае газообразные продукты приведут к сбоям в работе
гидросистемы: пузырьки газа будут сжиматься под воздействием давления, и
исполнительный механизм не будет срабатывать или будет срабатывать с большим
запаздыванием.
Все современные гидросистемы имеют
фильтры <#"897778.files/image024.gif">.
Число атомов углерода в жидких
парафиновых углеводородах от 5 до 17; при низких температурах они
кристаллизуются, поэтому в маловязких базовых маслах присутствуют только легкие
составляющие, обладающие наиболее пологой вязкостно-температурной
характеристикой.
Нафтеновые или циклановые углеводороды
- соединения с основным
структурным элементом,
представляющим собой шести- или пятичленный насыщенный цикл. Обычно они имеют
несколько боковых цепей с одним- пятью атомами углерода.
Нафтеновые углеводороды являются
основной составной частью базовых масел, обеспечивающей приемлемую
вязкостно-температурную характеристику. Они отличаются большей плотностью и
меньшей температурой застывания, чем парафиновые углеводороды, при равном числе
атомов углерода в молекуле.
. Ароматические углеводородыимеют в
молекулах бензольные или алкилятные ненасыщенные кольца и насыщенные боковые
цепи. Обладают высокой растворяющей способностью, имеют наибольшую плотность и
коэффициент преломления; при коротких боковых цепях отличаются плохой
вязкостно-температурной характеристикой.
Назначение процесса очистки -
разделение углеводородных компонентов базового масла по типу молекул (в отличие
от разделения по молекулярной массе при первоначальной перегонке нефти).
Очистка дистиллятов состоит главным образом в удалении нежелательных
компонентов - склонных к окислению и обладающих плохой вязкостно-температурной
характеристикой полициклических соединений, смол и асфальтенов, а также
кристаллизующихся при низких температурах парафинов.
Соотношение между классами
углеводородов в базовом масле оценивают по анилиновой точке (АТ) - критической
температуре растворения смеси углеводородов в анилине. Чем больше в смеси
содержание ароматических углеводородов, тем ниже анилиновая точка. Этот
показатель имеет большое значение для ориентировочной оценки работы в масле
резиновых уплотнений и рукавов. АТ распространенных масел находится в пределах
68-90С.
Для приготовления средневязких и
вязких масел чаще применяют следующие базовые масла: основа ВМГЗ (фракция дизельного
топлива сернистых нефтей), ИС-20, ИС-30, АУ, МС-6, МС-8, МС-10, АСВ-5,
турбинные без присадок.
Рабочие жидкости для гидросистем
получают путем крекинга (расщепления) нефти. При высокой температуре (500 - 600С) происходит
распад тяжелых молекул. Последовательно отбирают бензины (авиационный и
автомобильный), реактивное топливо, осветительный керосин, дизельное топливо, в
результате чего остается мазут. Из мазута путем дальнейшей перегонки получают
рабочие жидкости гидросистем, а оставшийся гудрон идет для приготовления
строительного битума.
Прямогонный метод получения базовых
масел имеет ряд недостатков:
) высококачественные продукты можно
получить лишь из некоторых источников нефтей (например, из уникальной балаханской
нефти района Баку), так как углеводородный состав продукта целиком определяется
составом исходного сырья;
) производство с сернокислой
очисткой связано с расходом большого количества серной кислоты, загрязнением
окружающей среды и большим количеством отходов кислого гудрона.
В последнее время разработаны
прогрессивные методы получения базовых масел из нефтяного сырья практически
любых источников, позволяющие улучшать углеводородный состав и свойства масел
вторичными процессами переработки [24].
Метод гидрокрекинга
вакуумдистиллятов включает гидрокрекинг сырья, ректификацию и депарафинизацию.
При крекинге (в присутствии катализатора и при высоком давлении) одновременно
происходят расщепление больших молекул сырья и донасыщение осколков молекул
водородом. В результате в базовом масле повышается доля парафиново-нафтеновых
углеводородов, обеспечивающих необходимые свойства масел. Полученные этим
методом продукты называют гидрогенизатами.
Метод
гидроизомеризациивысокопарафинового сырья также приводит к улучшению
углеводородного состава масла и удалению из масла нежелательных продуктов
гидроочисткой. Метод позволяет использовать разнообразное парафиновое сырье, в
том числе отходы нефтеперерабатывающих заводов. Полученные таким методом
продукты называют гидроизомеризатами.
Новые базовые масла отличаются
лучшими вязкостно-температурными свойствами, более высокой температурой вспышки
и значительно меньшим содержанием вредных примесей по сравнению с обычными
базовыми маслами.
Основными химическими элементами нефти
являются углерод (83 - 87%) и водород (12 - 14%). Из других элементов в состав
нефти входят сера (0,01 - 5,8%), азот (0,03 - 1,7%), кислород (0,1 - 1,3%).
Другие химические элементы обнаруживаются в нефти в незначительных количествах.
По своему составу нефть - сложная
многокомпозиционная смесь парафиновых, нафтеновых и ароматических
углеводородов. Однако в чистом виде масла на нефтяной основе практически не
применяются. К нефтяной основе добавляют до 7 видов различных присадок, которые
улучшают эксплуатационные свойства масел. Вводимые в рабочую жидкость присадки
должны полностью растворяться в маслах, не выпадать в осадок в процессе
эксплуатации, не ухудшать других свойств масел и не разлагаться под
воздействием влаги [24]. Существуют следующие виды присадок к базовым маслам.
Присадки вязкостные. Легкие базовые масла имеют пологую вязкостно-температурную
характеристику и низкую температуру застывания, но их вязкость при рабочих
температурах недостаточна для гидроприводов. Для увеличения вязкости до требуемой
величины легкое базовое масло загущают, растворяя в нем вязкостную присадку.
При этом вязкостно-температурная характеристика для загущенного масла
оказывается более пологой, чем для тяжелого незагущенного масла той же
минимальной вязкости. Это обеспечивает пуск гидросистемы на морозе при
максимальной вязкости.
Вязкостные присадки представляют
собой полимерные соединения (например, производных сложных эфиров) с
молекулярной массой 3000 - 30 000. Чем больше молекулярная масса присадки, тем
лучше ее загущающая способность, но одновременно больше проявляются два
отрицательных явления: необратимое уменьшение вязкости загущенного масла
вследствие деструкции присадки при механических воздействиях; обратимое
уменьшение вязкости при больших градиентах скорости сдвига.
Распространены следующие
отечественные присадки:
Виниполы - полимеры
винил-н-бутилового эфира, основная цепь макромолекулы которых имеет вид
СН-СН-СН-ОН-
| |
ОС
Н
ОСН
Винипол ВБ-2 (ТУ 2590-53;
М=9000…12000, t
=180C, вязкость
условная ВУ
=312) -
наиболее распространенная и проверенная в эксплуатации загущающая присадка
всесезонных масел типа АМГ-10, МГЕ-10А, в которые ее вводят в количестве 7 -
10%. Винипол ВБ-3 (М
4000)
следует вводить в те же масла в количестве 18 - 23%. Деструкция ВБ-3 при
эксплуатации масла значительно ниже, чем ВБ-
Полиметакрилатыпредставляют собой
продукты полимеризации сложных эфиров метакриловой кислоты и смеси первичных
спиртов и обладают не только вязкостными, но и депрессорными свойствами.
Присадку В-1 (ТУ 6-01-979-75; М=3000…4300, 
= 200…800 сСт, t=155C) выпускают
в виде 60% раствора в масле МС-6, который вводят во всесезонные масла в
количестве 20 - 25%. Присадка В-1 наиболее стойка к деструкции. Присадку В-2
(ТУ 6-01-692-77; М=12 000…17 000, =1100…1700 сСт, t=160С) выпускают
в виде 30% раствора в масле ИС-12 и вводят в масла в меньшем количестве, чем
присадку В-1. Присадка В-2 отличается от последней большей склонностью к
деструкции при механических воздействиях.
Полиизобутилены (ТУ 38 101209-72)
представляют собой продукты полимеризации изобутилена. Выпускают присадки КП-5
(М=4000…5000; =1000 сСт, t=150C), КП-10
(М=9000…15000, =1000 сСт, t=165С) и КП-20
(М=15 000…25 000, =1000 сСт) в
виде концентрированных растворов в маслах. Полиизобутилены применяют в основном
для загущения моторных и трансмиссионных масел. В гидравлических системах они
уступают по стойкости к деструкции полиметакрилатам и виниполам.
За рубежом в качестве загущающих
присадок применяют полиметакрилаты (М=15 000…25 000) и полиизобутилены. Для
масел по спецификациям MIL-H-5606, и AIR-3520 используют полиметакрилат
«КарбакрилLT-5» в концентрации 5 - 8% по массе (
=380 сСт, t=100C, 
= 0,88 г/см
).
Присадки антиокислительные
(ингибиторы окисления) повышают стойкость масел к химическим изменениям,
связанным с окислением. Эти процессы, приводящие к образованию органических
кислот, осадков, смол, развитию коррозии, активизируются в присутствии
катализаторов, которыми являются некоторые материалы гидросистем. Вводимые в
масла антиокислительные присадки прерывают цепные реакции автоокисления за счет
вступления в реакцию молекул присадки. По характеру влияния на процесс
окисления антиокислительные присадки делятся на три группы. Для
глубинноочищенных базовых масел применяют преимущественно присадки типа фенолов
и аминов. Смеси присадок, обеспечивающие эффект синергизма, действуют
эффективнее, чем каждая присадка в отдельности. При неудачном подборе смеси
присадок возможно ухудшение эксплуатационных свойств. Наиболее эффективными
присадками этих типов являются ионол и неозон А. Используются также присадка
топанол-0 и присадки ДБК-69 и ДБК-70. Последние относятся к присадкам третьей
группы и обладают хорошими защитными свойствами при температуре до 100 - 130С. Их вводят
в глубокоочищенные масла в количестве 0,3 - 0,5% по массе. Неозон А сохраняет
защитное действие при температуре до 120 -150С.
В масла, эксплуатируемые
преимущественно при высокой температуре, вводят присадки типа дитиофосфатов
цинка. Из них наиболее распространена присадка ДФ-11 (ОСТ 38-129-73)
многофункционального действия. Наряду с антиокислительным эффектом в начальный
период окисления ДФ-11 улучшает также антикоррозионные и противоизносные
свойства. Металлосодержащие присадки, к которым относится ДФ-11, являются
источником накопления в масле зольных продуктов, отрицательно влияющих на
эксплуатацию гидросистем; поэтому в масла ответственного назначения эти
присадки не вводят.
Зарубежные беззольные присадки
выпускаются многими фирмами. В частности, фирма «Дюпон» (США) выпускает фенил-
-нафтил под
названием PAN; фирма «Этил Ко» (США) выпускает присадку типа топанол-0 под
индексом этил-703.
Присадки антикоррозионные
(ингибиторы коррозии). Глубокоочищенные базовые масла при отсутствии воды
обеспечивают удовлетворительную защиту от коррозии, что связано с образованием
в масле естественных ингибиторов коррозии в процессе его окисления.
Антиокислители препятствуют образованию таких ингибиторов коррозии. Кроме того,
как показали исследования, при эксплуатации в масло всегда проникает вода и
создаются условия для электрохимической коррозии. Ускоряют коррозию также
продукты старения масла - низкомолекулярные органические кислоты и их соли,
продукты разложения или гидролиза присадок и др. Для подавления процесса
коррозии в масла вводят противокоррозионные присадки, которые по механизму
действия можно подразделить на следующие группы: экранирующего действия, образующие
на поверхностях деталей поверхностно-активные вещества (ПАВ) в виде защитных
пленок; анодного действия, образующие соединения или ПАВ на положительно
заряженных участках металлов; катодного действия, образующие соединения или ПАВ
на отрицательно заряженных участках металлов.
При подборе присадок добиваются
синергического сочетания присадок разных групп.
Экранирующим действием обладают
преимущественно соединения со свободной карбоксильной группой СООН (жирные
кислоты, оксикислоты и др.). Присадку МНИ-5 (ГОСТ 10584-79) получают окислением
петролатума, при этом создается комплекс оксикислот, являющихся активным
компонентом антикоррозионного действия; МНИ-5 вводят в масло в количестве 1 -
1,5% по массе. Кроме антикоррозионного действия эта присадка блокирует
(эмульгирует) попавшую в масло воду и снижает износ пар трения. Недостаток
МНИ-5 - трудность очистки от примесей парафинового типа, которые выпадают в
осадок при низких температурах.
Алкенилянтарные кислоты отличаются
наличием в молекуле двух групп СООН, что обеспечивает образование более
эффективной хемосорбционной защитной пленки на металлах. Их вводят в масла в
меньшем количестве, чем присадку МНИ-5, при этом они обеспечивают аналогичное
защитное действие. Присадка В15/41 (ТУ 6-14-510-70), получаемая из
алкенилянтарной кислоты, содержит помимо нее комплекс сложных эфиров. Присадку
вводят в масла в комбинации с другими присадками (улучшающими защиту цветных
металлов), к которым относятся соединения со свободной аминогруппой NH. Следует
заметить, что указанные присадки повышают кислотное число масла, что, однако,
не свидетельствует об ухудшении его качества [1].
Присадки многофункционального
действия типа дитиофосфатов (ДФ-11, ЛАНИ-317 и др.) обладают антикоррозионными
свойствами благодаря образованию на поверхностях комплексных соединений с
металлами. Распространенная присадка АКОР-1 (ГОСТ 15171-78) смешанного действия
в рабочих жидкостях для гидросистем применения не получила, так как требует
введения по массе до 10% и может выпадать в осадок при низких температурах.
Антикоррозионными свойствами в некоторой степени обладают также присадки,
тормозящие и нейтрализующие образование кислых продуктов.
Экспериментальные исследования
показали, что специальные антикоррозионные присадки значительно эффективнее
многофункциональных.
Присадки противоизносные вводят в
состав масла для улучшения смазочной способности при граничном и сухом трении;
при этом на трущихся поверхностях образуются специальные пленки. Такие пленки
образуют поверхностно-активные вещества, содержащие группы СООН. Другой класс
присадок составляют элементоорганические соединения фосфора, серы, хлора,
образующие с металлами химические соединения. Соединения, содержащие серу и
хлор, обладают наибольшей эффективностью. Их применяют в качестве
противозадирных присадок в трансмиссионных и прочих маслах. В гидравлические
масла противозадирные присадки обычно не вводят, так как они, предохраняя от
задиров, увеличивают износ трущихся пар. В качестве противоизносных присадок в
рабочих жидкостях используют фосфорно-органические соединения.
Трикрезилфосфат ТКФ (СН
С
НО)РО -
наиболее распространенная противоизносная присадка этого класса. На стали она
образует пленку фосфатов железа, значительно снижающую истирание и, кроме того,
обладающую слабым противозадирным действием. Противоизносное действие присадки
проявляется уже при наличии ее в масле в количестве 0,1 - 0,3% по массе.
Трикрезилфосфат при больших концентрациях токсичен.
ТриксиленилфосфатТКсФобладает
аналогичным с ТКФ противоизносным действием, но значительно менее токсичен.
Масла на основе этого продукта «Иввиоль 3 и ОМТИ (МРТУ 6-08-140 - 69) применяют
в качестве негорючей жидкости.
Присадки противопенные. Механизм
действия этих присадок основан на снижении ими поверхностного натяжения масла,
в результате чего облегчается удаление из масла выделяющегося при определенных
условиях растворенного воздуха без образования обильной пены. В качестве
противопенных присадок применяют кремнийорганические соединения,
преимущественно полиметилсилоксанПМС-200А в количестве 0,002 - 0,005% по массе.
Полисилоксаны снижают также давление насыщенных паров и испаряемость масла,
вследствие чего несколько повышается его температура вспышки.
Присадки - стабилизаторы набухания
резин. Для улучшения совместимости масла с резиновыми уплотнениями и рукавами в
него можно вводить специальные присадки. Набухание резины в масле определяется
двумя диффузионными процессами: вымыванием из резины пластификаторов и
проникновением в резину ароматических углеводородов. Введение в масло присадок
уменьшает разность концентрации диффундирующих веществ в масле и резине, что
приводит к стабилизации размеров резиновых уплотнений.
Моющедиспергирующие присадки.
Применяются в рабочих жидкостях самоходных машин. Они препятствуют нагаро- и
лакообразованию на деталях цилиндропоршневой группы ДВС. Кроме того, они
сохраняют продукты старения масел в мелкодисперсном состоянии.
Моющедиспергирующие присадки представляют собой азотосодержащие органические
соединения, а также серу, кальций, барий.
Депрессорные присадки снижают
температуру застывания и улучшают текучесть масел. Представляют собой соединения
нафталина, фенола, хлорированного парафина; высокомолекулярные кетоны, полимеры
виниловых эфиров [24].
. Связь молекулярной структуры
жидкостей с их физическими свойствами
Основные особенности жидкого
агрегатного состояния вещества - способность сохранять объем, существование
свободной поверхности и текучесть под воздействием небольших напряжений.
Свойства жидкостей определяются природой входящих в состав молекул атомов,
взаимным расположением молекул в пространстве и расстояниями между ними, от которых
зависят энергия межмолекулярного взаимодействия и подвижность элементов
структуры жидкостей. В жидком фазовом состоянии соблюдается упорядоченное
расположение частиц на расстояниях, соизмеримых с размерами молекул; такую
структуру называют обладающей ближним порядком (в этом состоянии находятся
также аморфные твердые тела). В твердых и жидких телах существует внутренний,
«свободный» объем V
, равный
разности внешнего объема тела V и собственного объема его молекул v
(для одного
моля вещества). Отношение k = v/V называют коэффициентом упаковки,
который для низкомолекулярных органических кристаллов находится в пределах 0,68
- 0,80, для аморфных полимеров - 0,625 - 0,680, для жидкостей уменьшается до
0,5. По структуре жидкость можно рассматривать как множество определенным
образом организованных молекулярных комплексов (роев), совершающих тепловое
движение, в которых и между которыми спонтанно возникают и исчезают
микропустоты. Образование и размеры микропустот связаны с определенным уровнем
энергии, зависящим от температуры T и давленияp, поэтому существует
функциональная связь V
и
зависимость от нее деформационных, вязкостных, диффузионных и теплофизических
свойств жидкости в области не очень высоких давлений и температур. При очень
высоких давлениях жидкости ведут себя подобно аморфному твердому телу, а при
повышении температуры до области критической - подобно сильно сжатому газу.
Молекулярно-кинетическая теория
жидкости, разработанная Френкелем, Эйрингом, Андраде, основана на том, что
механизм теплового движения жидкости отличен от такового для газов. В газах
частицы движутся прямолинейно в непрерывном пространстве свободного объема; при
этом количество движения частицы постоянно. В жидкостях свободный объем
распределяется в основном прерывным образом. Так как в жидкости среднее
расстояние между частицами (молекулами) имеет тот же порядок, что и размеры
молекул, то при тепловом движении они могут совершать колебания относительно
некоторого «оседлого» положения. Время от времени колеблющаяся молекула может
получить в результате флуктуаций избыточную энергию 
(по
сравнению со средней тепловой 
, где 
- постоянная Больцмана),
необходимую для преодоления энергетического барьера и совершения скачка в
некоторое новое положение. Вероятность этого события выражается законом
Больцмана
. (7.1)
Величина, обратно пропорциональная
вероятности осуществления перегруппировок, характеризует их скорость и
называется молекулярным временем релаксации 
. Я.И.Френкель показал, что
, (7.2)
где 
Значение соответствует
времени жизни упорядоченной группы молекул и определяет интенсивность
молекулярных перегруппировок, проявляющихся в явлениях вязкости, самодиффузии,
теплопередачи. Все эти явления происходят в соответствии с механизмом обменных
активационных процессов, инициируемых избыточной энергией активации
которая
необходима для преодоления потенциального барьера. Родственность этих процессов
проявляется в их математическом описании; дифференциальные уравнения имеют
идентичные коэффициенты, а решения обычно содержат член 
, отражающий
зависимость процесса от температуры и энергетического воздействия (
-универсальная газовая постоянная, 
- число Авогадро). Аналогичны
механизмы вероятности возникновения и исчезновения микропустот, образующих
свободный объем.
Поверхность жидкости,
соприкасающаяся с другой средой, находится в особых условиях по сравнению с остальной
массой жидкости, так как действующие на молекулы силы по поверхности
неуравновешенны. Молекулы поверхностного слоя обладают избыточной потенциальной
(свободной) энергией, величину которой, отнесенную к единице площади, оценивают
коэффициентом поверхностного натяжения 
. Поверхностные явления определяют
механизм процессов испарения, конденсации, адсорбции, растворения в жидкости
газов и других жидкостей, кипения, кавитации, коррозии.
Рабочие жидкости являются многокомпонентными
смесями углеводородов различных классов, поэтому они не имеют четких границ
фазовых переходов. Для них характерно существование определенных температурных
диапазонов, в которых компоненты находятся в различных фазах, и свойства
постепенно изменяются от свойств твердого тела к свойствам жидкости в области
плавления и от свойств жидкости к свойствам пара в области кипения. Температуру
кипения оценивают по средней молекулярной температуре кипения смеси:
(7.3)
где 
- температуры кипения компонентов; 
-
относительные мольные доли компонентов в смеси.
Если компонентами смеси являются
углеводороды с узкими пределами выкипания, то в формулу (1.7.3) подставляют
температуру 
выкипания
50% компонентов. Температура кипения повышается при увеличении молекулярной
массы М нефтепродуктов в соответствии с формулой
, (7.4)
где 
- эмпирические коэффициенты, для
парафиновых углеводородов равные соответственно 60; 0,3 и 0,001.
Многие параметры 
смеси
определяют по величине 
их компонентов
и относительным мольным долям компонентов 
в смеси на основании правила
смешения, которое описывается уравнением
, (7.5)
где 
.
Уравнение (1.7.3) является одним из
частных случаев уравнения (1.7.5), в котором 
. Правилу смешения подчиняется
плотность смеси (в этом случае
; 
; 
, где 
- массы компонентов смеси).
Молекулярная масса М смеси нескольких нефтяных фракций с молекулярными массами
компонентов 
:
. (7.6)
Ориентировочно связь между
молекулярной массой и относительной плотностью 
нефтяных фракций определяется
формулой:
. (7.7)
Для описания функциональных
зависимостей углеводородных соединений в ряде случаев удобно использовать
уравнение Ван-дер-Ваальса в универсальной форме и критические параметры 
, что
позволяет получить уравнения, обобщенные для всего класса соединений.
Критическую температуру 
и
критическое давление 
для
нефтяных фракций определяют по эмпирическим формулам:
; (7.8)
где 
- средняя температура кипения
фракции, ; 
-
коэффициент (для парафиновых углеводородов =5…5,3; для нафтеновых -=6; для
ароматических - =6,5…7)
[24].
Уравнение состояния, устанавливающее
соотношения между V,p,T, можно записать в неявной форме: 
.
Его полный дифференциал
(7.9)
содержит член 
, отражающий
тепловое расширение жидкости при p=const, и член 
, отражающий сжимаемость ее при Т
=const. Частные производные в первом приближении принимают постоянными
коэффициентами в определенных интервалах давлений и температур. В этом случае
относительное изменение объема жидкости 
при изменении температуры на 
и p=const
определяется средним интервальным температурным коэффициентом объемного
расширения 
(I/K):
. (7.10)
Относительное изменение объема
жидкости 
при
изменении давления на
и при
определяется средним интервальным коэффициентом сжимаемости 
(МПа-1) или
интервальным модулем объемной упругости 
(МПа), т.к. 
:
. (7.11)
При одновременном изменении давления
и температуры объем V0 изменится на величину
. (7.12)
При повышении температуры жидкости
на
Т в
замкнутом недеформируемом объеме (V=const) происходит увеличение давления:
.(7.13)
При охлаждении жидкости в данных
условиях (∆Т<0) произойдет разрежение (p<0). Обычно определяют
коэффициент α
рабочих
жидкостей только при атмосферном давлении и температуре 20-700С. В таблице 7.1
приводятся значения температурного коэффициента объемного расширения α при
для
некоторых типов рабочей жидкости.
Таблица 7.1
Коэффициенты теплового расширения
некоторых рабочих жидкостей
|
Рабочая
жидкость
|
α*104,
1/0С
|
|
Масла
нефтяные ( )8-7
|
|
|
Масло
АМГ-10
|
7,6-11
|
|
Масло
ВМГЗ
|
7-9
|
|
Полисилоксановая
|
8-10
|
|
Водно-глицериновая
ПГВ
|
5,4
|
|
Водно-глицериновая
типа Юкон-М
|
3,4
|
|
Этиловый
спирт
|
8,2-9,0
|
|
Этиловый
эфир уксусной кислоты
|
11-12,5
|
|
Фосфорорганическая
типа Скайдрол
|
6,5-7,6
|
Для масел α существенно
уменьшается с ростом плотности, что видно из таблицы 7.
Таблица 7.2
Зависимость температурного коэффициента
объемного расширения (α)от плотности
|
Плотность
,
г/см30,800,820,840,860,880,900,920,941,00
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
α*105,
1/0С
|
95
|
90
|
85
|
80
|
75
|
70
|
66
|
61
|
51
|
Рассмотренные линейные уравнения
(7.10-7.13) справедливы в пределах ограниченных изменений давления и
температуры. Во многих расчетах гидросистем требуется рассматривать объемные
деформации жидкости во всем диапазоне эксплуатационных давлений и температур
(например, при расчетах компенсаторов теплового расширения жидкости, рабочего
процесса гидромашин, динамики гидросистем). В этом случае
необходимоиспользовать уравнение 7.9 и знать частные производные 
и 
.
Уравнение 7.9 раскрыто только в
части второго члена 
.
Большинство исследователей при описании изотермического процесса деформации
жидкости при высоких давлениях предпочитают уравнение Тейта:
(7.14)
или
,(7.15)
где А - коэффициент, зависящий от природы
жидкости;
В(Т) - функциональная константа, характеризующая
внутримолекулярное давление.
Установлено, что
, (7.16)
причем для масел 
1/К; Т0=287
К;А/V0=0.08.0,087.
Изменение плотности с температурой
оценивается уравнением Менделеева:
, (7.17)
где 
- температурная поправка плотности
(г/см3 /0С);
;
- плотность при 
, г/см.
Зависимость коэффициента от давления
p характеризуется следующим образом. В интервале 
от 0,1 до 5 МПа интенсивно
уменьшается из-за наличия в масле мелких пузырьков воздуха, плохо растворимых
при относительно малых давлениях. При p> 5 МПа жидкость становится
практически однофазной системой с полностью растворенной газовой фазой. При
дальнейшем росте давления немного
снижается, что связано с уменьшением свободного объема в молекулярной структуре
жидкости. В таблице 7.3 приводятся значения градиента 
(0С х МПа)-1
при температуре 40-800С.
Таблица 7.3
Значение градиента 
для
некоторых рабочих жидкостей.
|
Тип
масла
|
 ,
(0С * МПа)-1
|
|
АУП
|
0,6*10-6
|
|
ВМГЗ
|
5*10-6
|
|
И-30
|
2*10-6
|
|
АМГ-10
|
3,3*10-6
|
|
Трансформаторное
|
3,3*10-6
|
Деформация жидкости под воздействием
давления происходит с некоторым запаздыванием. При гармоническом изменении
одного из параметров Р или V с частотой 
изменение другого происходит с
фазовым сдвигом 
.
Предельными случаями процесса деформации являются:
)очень медленные процессы (
), при
которых соблюдается условие T=const; модуль упругости называют в этом случае
изотермическим и обозначают 
;
) очень быстрые процессы (
),
характерные, например, для ультразвуковых колебаний, которые принимаются
адиабатными. Модуль упругости в этом случае называют адиабатическим и
обозначают χА.
Принципиальная зависимость модуля
упругости от частоты деформации приведена на рис. 1:
Рис 1. Частотная характеристика
модуля объемной упругости
Исследованиями установлено, что 
и 
линейно
возрастают с увеличением давления и описываются уравнениями:
.(7.18)
Здесь 
- начальные модули 
при p=0,1
МПа для масел без газовой фазы:
- для изотермического процесса;
- для адиабатического процесса;
и 
- угловые коэффициенты прямых 
. Модули 
и угловые коэффициенты 
и mT
существенно зависят от химических свойств масел (табл. 7.4), где они приведены
при температуре 
.
Таблица 7.4
Некоторые характеристики минеральных
масел
|
Масло
|
 ,
г/см3 ,
МПаmA ,
МПа 
|
|
|
|
|
|
|
АМГ-10
|
0,835
|
1680
|
12,8
|
1500
|
12,7
|
1,12
|
|
ВМГЗ
|
0,844
|
1740
|
11,5
|
1460
|
12,5
|
1,19
|
|
ИС-50
|
|
1800
|
13
|
|
|
|
|
И-20А
|
0,875
|
1880
|
15,7
|
1590
|
12,7
|
1,18
|
|
И-30А
|
|
1880
|
12,1
|
|
|
|
|
АУ
|
0,910
|
1930
|
14,1
|
1716
|
11,0
|
1,12
|
|
ТК
|
0,898
|
1878
|
14
|
1690
|
11,0
|
1,12
|
|
ТП-30
|
0,900
|
2000
|
13,8
|
-
|
-
|
-
|
Модуль объемной упругости, как
показали эксперименты, с увеличением температуры уменьшается для всех
исследованных типов масел по закону, близкому к линейному. Качественный вид
зависимостей 
и 
приведен на
рис.
Следует отметить, что в области отрицательных
температур зависимость 
не
исследована.
Рис Зависимость модулей объемной
упругости 
от
температуры:
- АМГ-10; 2 - ВМГЗ; 3 - АУ; 4 - ИС-20;
5 - трансформаторное масло; 6 - MIL-H-5606A.
Как было указано выше, при давлении
p<5 МПа рабочая жидкость содержит нерастворенный воздух. Поэтому упругие
свойства жидкости в этих условиях уменьшаются. Упругость двухфазной системы
определяется суммарным эффектом сжимаемости жидкости и газовой фазы, причем
содержание газовой фазы 
меняется в
процессе деформации жидкости вследствие одновременно происходящего растворения
пузырьков.
Вязкость (или внутреннее трение) -
важнейшее свойство жидкости, проявляющееся при относительном движении ее
частиц. Вязкостные свойства жидкости оцениваются кинематическим коэффициентом
вязкости, равным отношению динамического коэффициента вязкости к плотности:
.(7.19)
Единица измерения 
в СИ -
м2/с; чаще 
измеряют в
см2/с (Стокс - Ст), или в 
(сантистокс
-сСт).
Механизм внутреннего трения
жидкостей принципиально отличается от такового для газов. Вязкость жидкостей
при повышении температуры уменьшается, причем для углеводородных жидкостей
значительно (у газов наоборот). Эти явления объясняют на основании
молекулярно-кинетической теории, исходя из активационного механизма теплового
движения частиц жидкости и возникающих при этом вероятностных ситуаций,
описываемых законом Больцмана. При малых напряжениях и скоростях сдвига в
жидкости не происходит изменений структуры, т.к. внешнее воздействие оказывает
небольшое влияние на процесс восстановления структуры тепловым движением.
Распределение вероятностей движения частиц является при этом линейной функцией
напряжения сдвига, вследствие чего скорость деформации пропорциональна
напряжению сдвига, т.е. происходит ньютоновское течение, описываемое
уравнением:
. (7.20)
Активационная теория
Френкеля-Андраде-Эйринга определяет вязкость как функцию параметров
молекулярной структуры, объединенных общей константой А и соотношением
свободной энергии активации 
вязкого течения с общей тепловой
энергией RT:
, (7.21)
где N0 - число Авогадро;- постоянная Планка;-
мольный объем.
Возможность перемещения молекул в
жидкости определяется наличием свободного объема Vf в молекулярной структуре и
преодолением сил межмолекулярного взаимодействия. Следовательно, вязкость
должна зависеть от Vfи влияющих на него факторов - pи Т. Впервые на это указал
А.И.Бачинский. Установление обратно пропорциональной зависимости вязкости от
соотношения Vf и удельного объема 
позволило установить
вязкостно-температурные зависимости типа
, (7.22)
где 
- в МПа*с;
с,d,n - эмпирические коэффициенты,
зависящие от температуры 
и состава
жидкости.
Например, для топлива Т5 ( 
и 
) в
интервале от +200С до
-500С: с=3320; d=76; n=5.
Неоднократные попытки разработки
теории вязкости до сих пор не завершились получением универсальной формулы, не
содержащей эмпирических констант. Теоретические формулы используются лишь для
расчета молекулярных констант и для выбора правильной структуры эмпирических
формул.
На рис. 3 приведены
вязкостно-температурные характеристики некоторых рабочих жидкостей.
Рис. 3. Вязкостно-температурная
характеристика рабочих жидкостей в координатах 
:
- масло МГЕ-4А; 2 - АМГ-10; 3 -
ВМГЗ; 4 - АУП; 5 - Шелл-27; 6 - базовое масло АМГ-10.
Вязкость смесей двух масел
определяют по формуле:
, (7.23)
где 
- вязкость смеси;
- вязкости смешанных
компонентов;,n2 - число молей компонентов.
При близких значениях молекулярных
масс компонентов вместо молярных обычно используют массовые или объемные доли
компонентов в смеси.
Наличие в жидкости твердых частиц
или газовых пузырьков увеличивает силы сопротивления сдвигу, создавая
повышенную кажущуюся вязкость. При объемной концентрации инородных включений V3
кажущуюся вязкость определяют:
, (7.24)
где 
- вязкость загрязненной жидкости.
В гидросистемах часто используются
загущенные рабочие жидкости. Загущенное масло представляет собой раствор
полимерной присадки с относительно крупными цепными молекулами в маловязкой
основе, обладающей пологой вязкостно-температурной характеристикой. Молекулы
загущающей присадки образуют между собой с молекулами основы структуру более
крупных ассоциированных комплексов (роев). Поэтому при малых скоростях сдвига
вязкость загущенной жидкости значительно увеличивается. При больших скоростях
сдвига эта структура постепенно нарушается, а цепи молекул присадки ориентируются
в направлении потока. Это проявляется в уменьшении вязкости с увеличением
градиента скорости сдвига 
.
Снижение вязкости загущенного масла
с увеличением градиента - явление
обратимое, поэтому при прекращении движения жидкости вязкость практически
мгновенно восстанавливается до первоначальной величины. В гидромашинах бывает
градиент скорости сдвига порядка 106 1/с (например, в торцовом распределителе
насоса при зазоре h=10 мкм и =10 м/с градиент 
1/с ),
поэтому необходимо учитывать данное явление[24].
Следует отметить, что загущающая
присадка повышает только уровень вязкости масла, но обычно не улучшает его
вязкостно-температурную характеристику по сравнению с базовым маслом.
Для расчетов динамических процессов
в гидросистемах и элементах в широком диапазоне температур и давлений
p (например, при пуске на морозе и переходе к форсированному режиму) необходимо
знание зависимости
(
). Для этой
цели непригодны эмпирические формулы, полученные для конкретных жидкостей и
ограниченные узкими диапазонами температур.
Если принять мольную энергию
активации процесса вязкого течения как
, (7.25)
где 
;
- элементарный деформационный
объем,
то, используя уравнение (7.20),
получим
. (7.26)
Уравнение (7.26) можно привести к
виду, удобному для расчетов:
, (7.27)
где 
- пьезокоэффициент вязкости, МПа-1;
- термокоэффициент вязкости, 1/0С;
.
«Нулевые» индексы соответствуют
базовой точке кривой 
.
Коэффициенты S и n определяются
химическим составом жидкости, типом и количеством присадки. В таблице 7.5
приводятся значения S и nдля различных вязкостно-температурных групп масел при Т0=323К.
Таблица 7.5
Значения S и n для различных
вязкостно-температурных групп масел
|
Группа
|
Жидкости
|
S
|
n
|
 ,
0СТКВ*
|
|
|
1.1
|
Нефтяные
Маловязкие: ЛЭМГ-2 МГЕ-4А
|
8
|
1,15
|
-70…+70
|
8
|
|
Средневязкие
всесезонные
|
|
1.2А
1.2В
|
АМГ-10
ВМГЗ
|
8
8
|
1,25
1,5
|
-60…+80
-40…+100
|
13
31
|
|
1.2
|
Средневязкие
АУ, АУП
|
10
|
1,53
|
-25…+120
|
105
|
|
1.3
|
Вязкие
Шелл-27
|
9,8
|
1,58
|
-20…+150
|
90-110
|
|
Синтетические
Средневязкие всесезонные
|
|
2А
2Б 2Б
|
7-50С-3
Скайдрол-С50.ОА Оронайт-8515
|
|
|
-60…+150
-50…+180 -50…+180
|
13
25 20
|
|
Средневязкие
|
|
2
|
Б-3В
|
|
|
-30…+180
|
50
|
|
Водноглицериновые
|
|
2
3
|
ПВГ
Промгидрол П20М1
|
|
|
-30…+60
|
75
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
*ТКВ - температурный коэффициент вязкости в
интервале температур от -20 до +180 0С.
При переходе от кинематической к
динамической вязкости необходимо учитывать зависимость плотности от температуры
и давления:
(7.28)
Поверхностное натяжение
Граничный слой между жидкой и
газовой фазами можно рассматривать как третью фазу с промежуточными свойствами.
Эффективная толщина этого слоя -всего несколько молекул, однако в ней создаются
большие градиенты плотности и молекулярной энергии. Силы, действующие на каждую
молекулу граничного слоя, неуравновешенны, поэтому перемещение из него молекулы
вглубь жидкости или в граничную среду сопровождается совершением работы.
Основной величиной, характеризующей свойства поверхности жидкости, является
коэффициент поверхностного натяжения 
, который определяется отношением
свободной энергии граничного слоя к его поверхности.
Значения коэффициента поверхностного
натяжения для рабочих жидкостей при температуре 200С приведены в таблице 7.6.
Таблица 7.6
Значения коэффициента поверхностного натяжения
для некоторых рабочих жидкостей
|
Соприкасающиеся
среды
|
 ,
МН/м
|
|
Рабочая
жидкость
|
Среда
|
|
|
Метилсилоксановая
АМГ-10 ВМГЗ АУ АУП И-30 Автол-10 Фосфатная типа Скайдрол Водно-глицериновая
ПГВ
|
Воздух
|
19-20
26,7 27,6 29,8 29,4 31,6 32,2 30,8 42,5
|
С повышением температуры коэффициент
уменьшается
и становится равным нулю при критической температуре 
, что
описывается линейным уравнением:
, (7.29)
где 
- коэффициент (≈2,1
при в МН/м);
- мольный объем, см/моль.
Применительно к нефтяным
углеводородам эта формула справедлива при 
, т.к. они начинают разлагаться при
. Поэтому
уравнение (7.29) преобразуется в линейное уравнение, по которому можно
определять по
известному его значению 
при
температуре
:
, (7.30)
где 
, МН (м*0С)-1
Поверхностное натяжение уменьшается
с ростом давления контактирующего с жидкостью газа. Механизм этого явления
можно объяснить изменением структуры граничного слоя жидкости вследствие
возрастания растворимости газа.
Давление насыщенного пара.
Испаряемость
Испарение происходит при любой
температуре, усиливаясь по мере ее повышения, однако до температуры вспышки
количество
испарившейся жидкости невелико. При достижении 
количество паров жидкости в воздухе
над ее поверхностью становится достаточным для образования воспламеняющейся
смеси. Зависимости количества GU испарившейся жидкости от температуры называют
кривыми фракционной разгонки [7]. Если жидкость находится в замкнутом
пространстве, то после достижения в нем определенной концентрации паров
устанавливается равновесие между испарением и конденсацией, а давление пара
становится постоянным. Это давление называется давлением насыщенного пара (
).
Количество теплоты L, которую надо
подвести для испарения определенного количества жидкости, называют скрытой
теплотой испарения или теплотой фазового перехода. При нагревании химически
чистых веществ вся подведенная энергия затрачивается на выкипание.
Нефтепродукты, выкипающие в интервале температур от 
до 
, требуют
подведения дополнительной энергии L для нагревания остальной части смеси, не выкипающей
при данной температуре. Теплоту фазового перехода L можно определить по
эмпирическому уравнению:
, (7.31)
где TK - температура кипения, К;- в
Дж/г; Т - в К.
Ориентировочные значения L в Дж/г
следующие:
Бензин - 300-315,
Лигроин - 270-285,
Керосин - 230-250,
Масло - 170-200,
Вода - 2360.
Расчетное уравнение для pi при
температуре 
по
известному значению pi0 при температуре 
:
(7.32)
На рис. 4 приведена зависимость
давления насыщенного пара pi от температуры топлив и масел.
Количество жидкости GU, испарившейся
в замкнутое пространство объемом V, определяют по давлению pi. Если абсолютное
давление в этом пространстве pa, то после достижения состояния равновесия при
температуре относительное
содержание паров 
(мг/л):
, (7.33)
где М - молекулярная масса жидкости;
- молярный объем паров жидкости в 1
л;
- объем паров при нормальных
условиях;
=0,00367 1/0С;
(0С).
Рис 4. Зависимость давления
насыщенного пара pi от температуры:
- топливо Т-1; 2 - топливо Т-5; 3 -
масло АМГ-10; 4 - масло МГЕ-4А; 5 - масло МГЕ-10А; 6 - масло АУП; 7 - вязкое
масло на базе АСВ-5.
Сложным вопросом является
определение скорости испарения, зависящей, кроме давления и температуры, от
свойств жидкости, площадей испарения и конденсации, условий отвода пара от
поверхности жидкости. При испарении в открытый резервуар равновесие системы
характеризуется постоянной скоростью испарения. Скоростью испарения 
со
свободной поверхности жидкости называют количество жидкости в г, испарившейся с
единицы поверхности в дм2 за единицу времени (ч).
Общую зависимость испаряемости от
температуры отражают кривые фракционной разгонки. 
[24]. Для
пологой ветви кривой при
температурную зависимость можно описать как:
, (7.34)
где IT - скорость испарения при
температуре 
;- известная
скорость испарения при температуре.
Температура вспышки является
критерием испаряемости в стандартных условиях. Ее определяют как минимальную
температуру, при которой происходит вспышка смеси паров жидкости с воздухом от
внешнего источника загорания. В закрытом тигле при этом находится количество
паровой фазы, соответствующие давлению насыщенных паров.
Растворимость газов в рабочих
жидкостях. Кавитация. Пенообразование
Растворение в жидкости газов
представляет собой процесс проникновения молекул газа из окружающей среды через
свободную поверхность внутрь жидкости. В рабочей жидкости гидропривода может
содержаться от 3 до 5% нерастворенного воздуха. Растворенный воздух практически
не влияет на модуль объемного сжатия жидкости. Нерастворенный воздух может существенно
изменить сжимаемость рабочей жидкости. Если уменьшается давление или повышается
температура жидкости, то газ начинает выделяться в виде пузырьков и в жидкости
образуются разрывы сплошности. Газ выделяется из жидкости до тех пор, пока не
наступит равновесие между жидкой и газовой средами. При выделении газа жидкость
вспенивается.
Растворимость газов в жидкостях
подчиняется закону Генри:
, (7.35)
где 
- объем газа в жидкости, приведенный
к нормальным условиям - 
;
- объем жидкости;
- коэффициент растворимости;
Р - давление жидкости.
Для воды при 20
; для керосина при тех же условиях 
.
При понижении давления газ,
растворенный в жидкости, выделяется, причем интенсивнее, чем растворяется в
ней. Это явление может отрицательно сказываться на работе гидросистемы. Из-за
наличия в масле мелких пузырьков воздуха, плохо растворимых при относительно
малых давлениях (от 0,1 до 5 МПа), интенсивно уменьшается температурный
коэффициент объемного расширения 
. При давлении большем 5 МПа
жидкость становится практически однофазной системой с полностью растворенной
газовой фазой.
Температурная деформация двухфазной
системы масло - газ при медленно протекающих процессах под давлением 
и 
описывается
приближенными уравнениями:
; (7.36)
(7.37)
где 
- относительное температурное
изменение объема жидкости при
;
- объем пузырьков газовой фазы
(обычно воздуха) в общем объеме 
при параметрах 
;
- объем газовой фазы при давлении
Р;
- относительное температурное
изменение объема жидкости при давлении Р.
При создании современных
гидрофицированных машин с высокими динамическими и прочностными параметрами, в
том числе приводов с большим объемом рабочей жидкости в исполнительных
механизмах, необходимо не только учитывать факт наличия воздуха в рабочей
жидкости, но и предусматривать меры по поддержанию его содержания на
минимальном уровне. Атмосферный воздух, попадающий в гидравлические системы,
всегда содержит в себе пары воды. Вода в сочетании с воздухом усиливает
окислительные и кавитационные процессы в масле. При наличии этих примесей в
маслах на нефтяной основе ускоренно растут кислотное число и число омыления,
интенсивно разрушаются легирующие присадки, ухудшается деэмульгирующая
способность и повышается пенообразование. В этих условиях масла значительно
быстрее, чем это предусмотрено техническими условиями на эксплуатацию
гидрооборудования (до 25…30% времени установленного ресурса), теряют свои
служебные свойства, что отрицательно сказывается на работе элементов
гидрооборудования. В частности, происходит повышенный износ трущихся
поверхностей, наблюдаются случаи заклинивания золотниковых пар и заращивание
дросселирующих щелей лакообразными отложениями. В масле образуются продукты
окисления и старения, закупоривающие поры фильтроэлементов.
Наличие в рабочей жидкости
растворенного, и особенно нерастворенного воздуха, заметно снижает выходные
параметры гидропривода и гидросистем в целом, такие, как коэффициент подачи
насоса, расходные характеристики дросселирующих устройств, быстродействие, точность
позиционирования и равномерность перемещения исполнительного гидродвигателя.
Помимо этого, воздух и пары воды в
зонах переменного давления усиливают кавитационную эрозию деталей насосов и
гидроаппаратуры, значительно повышают шум и вибрацию гидросистемы, способствуют
повышению температуры рабочей жидкости и возможности самовоспламенения масла.
В настоящее время в
нормативно-технической документации на рабочие жидкости гидросистем не
приводятся данные по растворимости газов (воздуха) и не лимитируется их
содержание как в растворенном, так и в нерастворенном (дисперсном) состоянии.
Оговаривается лишь отсутствие воды в состоянии поставки. На практике же
вследствие использования негерметичной тары при транспортировке и хранении в
минеральных маслах присутствует определенное количество воздуха и воды.
Время, в течение которого происходит
насыщение рабочей жидкости воздухом, зависит от площади поверхности раздела,
приходящейся на единицу объема; степени возмущенности жидкости на этой
поверхности; давления; коэффициента диффузии; коэффициента поверхностного
натяжения на границе газ-жидкость и от шероховатости поверхности деталей
гидрооборудования. Условия выделения растворенного воздуха зависят, в основном,
от тех же факторов, что и насыщение, но дополнительно - от наличия активных
центров газовыделения, которыми являются включения механических примесей и
микропузырьков газа. Однако выделение происходит интенсивнее, чем насыщение, в
результате турбулентности потока жидкости в каналах гидросистемы и их вибрации.
Иногда считают, что растворенный воздух, в отличие от нерастворенного,
практически не влияет на свойства рабочих жидкостей. Однако независимое
рассмотрение этих двух состояний воздуха неправомерно, поскольку они в
работающем приводе находятся в динамическом равновесии. Это объясняется
последовательным переходом воздуха из нерастворенной фазы в растворенную фазу
и, наоборот, в зависимости от прохождения им зон и участков пониженного и
повышенного давления. Данные об объемном содержании нерастворенного воздуха
различаются в оценках. Принято считать, что в масле действующей гидросистемы
содержится от 0,5 до 5%, а в отдельных случаях до 10…15% нерастворенного
воздуха от общего объема жидкости.
Растворимость кислорода в жидкости
на 40…50% больше, чем воздуха. В связи с этим в значительной степени
интенсифицируется процесс окисления масла [8, 9]. Наличие воздуха приводит к
значительному снижению объемного модуля упругости жидкости, а также к
увеличению вязкости. Это оказывает существенное влияние на показатель гидродинамической
несущей способности масляной пленки. Повышение вязкости масла в сочетании с
дисперсной фазой воздуха способствует седиментации пузырьков, взаимодействующих
друг с другом, что приводит к расслоению жидкости в резервуаре на три условных
слоя: верхний - пена; средний - жидкость, насыщенная пузырьками и нижний -
полностью дегазированная жидкость. Пена, взаимодействуя с продуктами окисления
масла, образует устойчивые эмульсии, которые могут удаляться только методом
флотации или центрифугированием, поскольку пористые фильтроэлементы ими быстро
заиливаются. Эти эмульсии, превращаясь со временем в вязкие включения,
откладываются на прецизионных парах, нарушая их нормальную работу. Известно,
что при адиабатическом сжатии воздушных пузырьков в зонах повышенного давления
возникают местные температуры порядка 1100…1500. Некоторые исследователи считают
это основной причиной старения масел, фактором, приводящим к термическому
крекингу масла.
Кавитация жидкости - это состояние
движущейся жидкости, при котором в результате снижения давления возникают
газовые и паровоздушные пузырьки с последующим их разрушением внутри жидкости.
Разрушение (конденсация) пузырьков происходит с большой скоростью. При этом
возникают местные гидравлические удары, которые создают повышенные шум и
вибрацию. Кавитация приводит к эрозионному разрушению стенок конструкции и
окислению масел. Кавитация возникает на входе самовсасывающего насоса; при
открытии клапанов, когда резко понижается давление и увеличивается скорость; в
рабочих камерах гидроцилиндров при очень быстром движении поршня. При этом
уменьшается подача насоса, возрастают динамические нагрузки на отдельные
детали, понижается надежность гидропривода. Для предотвращения кавитации
создают подпор рабочей жидкости на входе в насос, уменьшают скорость рабочей
жидкости и длину всасывающего трубопровода, ограничивают максимальные скорости
движения поршней гидроцилиндров. Наличие в жидкости нерастворенного воздуха
приводит к недозаполнению рабочих камер насосов и снижению их
производительности. Подсчитано, например, что при 5% содержании этой фазы
объемный КПД насоса при давлении 20 МПа уменьшается примерно на 10%.
Установлено, что увеличенное
содержание воздуха усиливает кавитационные процессы и приводит к эрозии
поверхностей деталей, расположенных в зонах схлопывания пузырьков.
Кавитационная эрозия, как показали расчеты и непосредственные измерения,
вызвана высокими местными давлениями, достигающими 150…200 МПа и температурами
порядка 1000…1500. На
интенсивность кавитационного разрушения влияют свойства рабочих жидкостей,
давление и температура. Исследования показывают, что паровая кавитация
значительно активнее вызывает эрозию поверхностей деталей, чем смыкание газовых
пузырьков.
Воздух интенсифицирует кавитацию в
дроссельных элементах, что сопровождается возрастанием проточной части и
снижением их расходных характеристик. Исследования по определению «критических»
(срывных) режимов работы дросселирующих устройств были проведены в МВТУ им.
Н.Е.Баумана. При небольших сечениях трубопроводов (особенно в местах
промежуточных соединений) вследствие указанных причин могут образовываться
воздушные пробки, и тогда движение газо-жидкостной фазы приобретает прерывистый
(импульсный) характер. В процессе работы гидропривода газосодержание постоянно
возрастает до некоторого равновесного состояния, определяемого свойствами
жидкости и условиями эксплуатации привода. Последнее обстоятельство понижает
жесткость гидросистем, приводит к прерывистому движению выходных звеньев, может
вызвать нарушение устойчивости против автоколебаний и ухудшает динамические
характеристики гидравлических следящих систем. Сжимаемость жидкости,
обусловленная присутствием воздуха в быстродействующем приводе, увеличивает
время срабатывания исполнительных механизмов.
Облитерация - это свойство рабочей
жидкости заращивать узкие каналы и капиллярные щели при ее течении под
действием перепада давлений. Облитерация - сложное физико-химическое явление,
при котором на стенках капиллярного канала образуются структуры твердого
граничного слоя из молекул масла. При движении активно-полярных молекул через
щелевые зазоры и капиллярные каналы, обладающие поверхностной энергией в виде
внешнего электрического поля, на стенках каналов происходит отложение этих
молекул. Каталитическое воздействие на облитерацию оказывают скорость
протекания масла, величина щелевого зазора или капиллярного канала и перепад
давления. Облитерация вызывает уменьшение проходного сечения капиллярной щели
и, следовательно, уменьшение расхода рабочей жидкости через щель. С увеличением
перепада давлений интенсивность облитерации увеличивается. Облитерация
отрицательно влияет на работу золотниковых клапанов и распределителей, т.к. в
результате ее происходит «залипание» золотников. При этом уменьшаются проходное
сечение и резко увеличиваются силы, необходимые для перемещения золотника,
уменьшается чувствительность следящих систем. Одним из методов борьбы с
облитерацией является сообщение золотнику или втулке распределителя
возвратно-поступательных или осциллирующих движений (вибраций) с большой
частотой и малой (несколько мкм) амплитудой [40].
Теплоемкость и теплопроводность
рабочих жидкостей
Удельная теплоемкость однородной жидкости
- это отношение количества теплоты к массе жидкости и разности температур (или
отношение теплоемкости к массе):
. (7.38)
Для минеральных масел до 100 (373 К)
с=1880…2090 Дж/кг
.
Теплопроводность однородной жидкости
- это отношение теплового потока к площади поверхности, нормальной к тепловому
потоку и градиенту температур (или отношение поверхностной плотности теплового
потока к градиенту температур):
, (7.39)
где 
- тепловой поток, Вт;- площадь
поверхности, м
;
- градиент температуры, К/м;
- поверхностная плотность теплового
потока.
Для минеральных масел 
.
Температуры застывания, вспышки,
воспламенения, самовоспламенения и пожаровзрывобезопасность рабочих жидкостей
Температура застывания - это
температура, при которой масло густеет настолько, что при наклоне пробирки на
45 его уровень
в течение 1 минуты остается неизменным. Температура эксплуатации гидропривода
должна быть выше температуры застывания на 10…17.
Температура вспышки (ГОСТ 6356-75) -
это температура, при которой пары масла, нагреваемого в открытом или закрытом
тигле, образуют с окружающим воздухом смесь, вспыхивающую при поднесении к ней
пламени. Максимальная температура нагрева рабочей жидкости на нефтяной основе
должна быть на 10…15 ниже
температуры вспышки в открытом тигле.
Пожароопасность эксплуатации
гидропривода с горючей рабочей жидкостью определяется температурным режимом его
работы. Жидкости подразделяются на легковоспламеняющиеся (ЛВЖ), горючие,
трудногорючие и негорючие НГЖ. ЛВЖ в качестве рабочих жидкостей не применяют.
Нефтяные масла относятся к категории горючих жидкостей (при температуре вспышки
65…120 - к
категории III, при температуре вспышки свыше 120 - к категории IV).
Существуют две наиболее вероятные
причины пожароопасных ситуаций. Первая возникает при аварии гидросистемы, когда
рабочая жидкость может распыляться под высоким давлением и попадать на
раскаленные поверхности некоторых элементов. При этом происходит разложение и
окисление горючих и даже трудногорючих жидкостей, в результате чего при
определенной температуре 
возможно
самовоспламенение в среде воздуха. Температура самовоспламенения 
зависит от
условий тепломассообмена и других причин, поэтому не является строго
определенной для каждой жидкости. В связи с этим за температуру
самовоспламенения принимают минимальную температуру поверхности, при которой
происходит воспламенение жидкости в стандартных условиях, например, по ГОСТ
13920-68. В отличие от температуры вспышки температура самовоспламенения
относительно мало зависит от плотности и молекулярной массы масла и находится в
пределах 225…280 для масел
от МГЕ-4А до вязкого. Вблизи гидропривода, работающего с горючими маслами,
недопустимо размещение элементов с температурой поверхности выше 0,8 (т.е.
практически выше 200).
Другой вероятной причиной
пожароопасной ситуации является образование горючей паровоздушной смеси в
помещении (отсеке), где находится гидропривод и имеются внешние источники
воспламенения, например, электрические контакторы. Для вспышки или взрыва
паровоздушной смеси количество кислорода в смеси должно быть не менее 10% по
объему. Теоретически необходимое для горения соотношение смеси паров с воздухом
или другим окислителем называется стехиометрическим. Практически имеется
определенная область концентраций, при которой смесь может воспламеняться от
источника зажигания с последующим распространением горения от источника по
объему смеси. Граничные концентрации этой области называют нижним 
и верхним 
концентрационными
пределами. Им соответствуют нижний 
и верхний 
температурные
пределы воспламеняемости. При концентрации паров в смеси ниже горение от
источника не распространяется, так как имеющийся в смеси избыток воздуха
поглощает выделяющуюся теплоту и препятствует горению. При концентрации паров
более горение от
источника не распространяется из-за недостатка кислорода в смеси. Связь между
концентрационными 
и
температурными 
пределами
области воспламенения определяется отношением давления насыщенного пара к
атмосферному давлению 
в отсеке.
Объемные концентрации паров в смеси: 
и 
, где 
и 
- давление насыщенного пара
соответственно при и .
Концентрационные пределы области
воспламенения 
и 
указывают
иногда в технических условиях на масло. В требованиях к производственным
помещениям следует указывать безопасные концентрации 
, где 
-
коэффициент, равный 2 - 20 в зависимости от вероятности образования горючей
смеси и наличия источников воспламенения.
Наиболее благоприятны условия
эксплуатации гидропривода на открытых площадках и в хорошо вентилируемых
отсеках машин. В этом случае могут быть допущены более высокие рабочие
температуры масла. Допустимый предел температуры масла 
при работе
гидропривода зависит также от наличия в гидроприводе внутренних полостей,
заполняемых паровоздушной смесью, которая при температуре масла 
становится
взрывопожароопасной. В этих полостях не допускается размещение возможных
источников воспламенения (например, электрические цепи, способные образовать
при обрыве искру).
Кислотность масел. Стабильность против окисления
Химическая стабильность рабочих жидкостей
оценивается кислотным числом (КОН), которое определяет количество миллиграммов
едкого калия, нейтрализующего 1 г масла.Усвежего масла без присадок КОН равен
0,1 -0,2 мг, при введении присадок эта величина удваивается, а при эксплуатации
повышается до 0,5 - 0,6 мг. Предельным кислотным числом считается 1,5 мг, после
чего масло подлежит замене. Стабильность против окисления определяется по ГОСТ
981-75, 5985-79 или ГОСТ 11362-76.
Химическое разложение жидкости
происходит в результате окисления ее кислородом воздуха, каталитическое действие
при этом оказывает температура. Повышение температуры на каждые 8 - 10удваивает
окисление минерального масла. Особенно интенсивно жидкость окисляется при
наличии в ней растворенного воздуха и механических примесей. Для увеличения
срока эксплуатации рабочих жидкостей за счет снижения ее химического разложения
при проектировании гидросистемы необходимо:
стремиться к уменьшению рабочей
температуры жидкости;
обеспечивать надежную фильтрацию
жидкости;
стремиться к уменьшению контакта с
воздухом в гидробаке;
обеспечивать защиту гидросистемы от
попадания в нее воздуха и влаги.
Термоокислительные процессы в
базовом масле являются основной причиной егостарения. Они происходят во всем
объеме масла в виде комплекса сложных многостадийных реакций углеводородов
вследствие присутствия в нем кислорода (атмосферного, растворенного в жидкости,
а также находящегося в молекулах взаимодействующих веществ).
Процесс окисления включает следующие
стадии. Первой стадией является инициирование молекул тепловой энергией
(усиливаемое при механических и радиационных воздействиях), которое может
приводить к диссоциации и разрыву химических связей с образованием свободных
радикалов 
(радикалы представляют
собой части молекул, на конце которых имеется неспаренный электрон). Дальнейшие
стадии представляют собой взаимодействие активированных фрагментов молекул один
с другим и с другими молекулами в виде цепной реакции автоокисления: радикалы
интенсивно реагируют с кислородом, образуя радикалы перекисей 
, которые в
свою очередь реагируютс исходными молекуламиуглеводородов (
), образуя
углеводородные радикалы 
и молекулы
гидроперекисей 
.
При высоких температурах и в
присутствии катализаторов, особенно металлов с переменной валентностью (медь,
железо, свинец и др.), попадающих в жидкость с загрязнениями, гидроперекиси
разлагаются. В результате процесса окисления образуются вода, смолы, кислоты,
сложные эфиры, увеличивающие кислотную реакцию масла.
Цепная реакция автоокисления
значительно замедляется при наличии в масле антиокислительных присадок. Эти
присадки подразделяют на три группы в зависимости от того, на какой стадии
процесса окисления они наиболее активны. Например, вводимый в масла ионол
относится к ингибиторам группы III; он реагирует с радикалами перекисей,
образуя неактивные радикалы и стабильные продукты. Аналогично действие
ингибиторов других типов, прерывающих цепную реакцию автоокисления превращением
активных радикалов и гидроперекисей в стабильные продукты [24].
Смазочные свойства масел
Смазочные свойства масел - это общее
название нескольких свойств масел, влияющих на процессы трения и изнашивания
трущихся поверхностей в машинах. Основными из них являются следующие свойства:
антифрикционные, влияющие на величину трения (коэффициент трения) трущихся
деталей; противоизносные, влияющие на уменьшение износа трущихся поверхностей
при умеренных нагрузках; противозадирные, предохраняющие трущиеся поверхности
отзадира и заедания в условиях высоких нагрузок и высоких температур. Для
улучшения смазывающих свойств к нефтяной основе добавляются противоизносные и
противозадирные присадки, в состав которых входят высокомолекулярные жирные
кислоты, органические синтезированные соединения, содержащие серу, фосфор,
хлор.
Смазывающая способность масел
(маслянистость) характеризуется способностью обеспечивать на поверхности
металла прочную пленку, препятствующую непосредственному контакту сопряженных
деталей. Смазывающая способность масел приобретает большое значение при
граничной смазке. В условиях граничной смазки масла, имеющие более высокую
маслянистость, обеспечивают наименьшее трение и износ, а также предотвращают
заедание трущихся деталей. Наиболее распространенные способы оценки смазывающей
способности масел - механические испытания их на приборах и машинах трения. В
зависимости от типа машины трения и от методики испытания смазочные свойства
масел могут быть выражены различными показателями: коэффициентом трения,
нагрузкой или температурой, под действием которых разрушаются масляная пленка
или даже трущиеся поверхности, износом трущихся деталей.
Трибосопряжение в зависимости от
режима смазки может работать фактически без износа (гидродинамический или
жидкостный режимы смазки) и в условиях изнашивания (полужидкостный или
смешанный и граничный режим смазки). Смазочный материал (рабочая жидкость)
также определяет потери на трение в трибосопряжениях (потери мощности машин и
механизмов в результате трения). Порядок величин коэффициентов трения:
гидродинамическая смазка - 0,001…0,005; граничная смазка - 0,01…0,1.
В случае гидродинамической или
жидкостной смазки малое трение обеспечивается наличием несущего
гидродинамического слоя масла, полностью разделяющего поверхности трения,
образование которого определяется объемными или вязкостными свойствами масла
(внутреннее трение), геометрией деталей узла трения, скоростью и нагрузкой,
объемной температурой, а антифрикционные свойства материалов трибосопряжения
имеют второстепенное значение.
Наибольшее проявление
антифрикционных и противоизносных свойств материалов трибосопряжений происходит
в условиях граничной смазки. Граничная смазка представляет собой такой вид
смазки, который определяется не объемными вязкостными свойствами смазочного
материала, а специфическим взаимодействием смазочного материала и твердого тела
в результате физической адсорбции, хемосорбции или химической реакции. При
граничном, а также полужидкостном режимах смазки проявляются антифрикционные и
противоизносные свойства смазочных материалов, именно в этих условиях можно
выявить триботехнические характеристики масел и присадок, предназначенных для
снижения износа и трения трибосопряжений.
Существенное уменьшение трения и
изнашивания трущихся тел в условиях граничной смазки наблюдается при
образовании на их поверхности адсорбционного слоя молекул поверхностно-активных
веществ (ПАВ), присутствующих в смазочных материалах. Образование в этих
условиях прочных граничных слоев и пластифицированных поверхностей трения
(эффект П.А.Ребиндера) доказаны многочисленными работами, послужившими основой
современных представлений о трении, изнашивании и смазке твердых тел.
Свойства граничного слоя значительно
отличаются от свойств смазочного материала, составляющего объемный слой.
Молекулы ПАВ и их ассоциаты, входящие в граничный смазочный слой, образуют на
металле достаточно прочный и гибкий ворс, принимающий на себя контактную
нагрузку. Такие слои обладают анизотропией механических свойств, выдерживают
высокие нормальные нагрузки и имеют низкое сопротивление к действию касательных
напряжений. Ориентация полярных компонентов смазочного материала относительно
поверхности металла происходит во времени и распространяется, как правило, на
значительные расстояния. Толщина граничного слоя зависит от нагрузки, скорости
перемещения, состава и свойств смазочного материала и может варьировать от
нескольких до 400 - 500 молекулярных слоев и, в зависимости от среднего размера
молекулы, может составлять 0,5 - 0,8 мкм.
Продолжительные и высокие нагрузки
(температуры) приводят к возникновению схватывания и задира отдельных участков
поверхностей трения. Предотвращение задира в таких режимах трения зависит в
основном от химических процессов, протекающих на поверхности металла и
приводящих к химическому модифицированию его тонкого слоя. Высокие температуры
и местные перегревы микроучастков поверхности (локальные температуры могут
достигать 1000 и более)
ускоряют химические реакции с металлом серо-, хлор- и фосфорсодержащих присадок
и продуктов их превращений, присутствующих и накапливающихся в смазочном
материале. При этом на поверхности металла образуются сульфиды, хлориды и
фосфиды, а также другие химические соединения, формирующие поверхностные
пленки, препятствующие схватыванию и задиру металлических поверхностей и
обладающие низким сопротивлением срезу.
Развиваются и другие направления
получения прочных, постоянно возобновляемых граничных слоев, защищающих металл
от износа и задира. К ним относятся избирательный перенос и трибополимеризация.
Явление избирательного переноса, связанное с формированием на поверхности
металла тончайших пленок меди и других мягких металлов, позволяет в некоторых
случаях добиться минимального износа («эффект безызносности») за счет
образования на трущихся поверхностях металлоплакирующей пленки и
автокомпенсации износа. Эффект трибополимеризации заключается в образовании при
трении на поверхностях прочных защитных полимерных пленок из вводимых в
смазочный материал мономеров или олигомеров, используемых в качестве присадок.
В таблице 7.8 приводятся данные о
смазочной способности и максимальной температуре применения смазок.
Таблица 7.8
Смазочная способность и максимальная
температура применения смазок
|
Смазки
|
Нефтяное
масло
|
Полиэтилсилоксановое
масло
|
|
Противоизнос-ные
и противозадир-ные свойства *
|
Максималь-наятемперату-ра
применения,  Противоизнос-ные
и противозадир- ные свойства *Максимальная температура применения,
|
|
|
|
Кальциевые:
Гидратированные
|
4
|
70
|
-
|
-
|
|
Комплексные
|
5
|
150
|
4
|
170
|
|
4
|
110
|
-
|
-
|
|
Безводные
|
3
|
110
|
2
|
125
|
|
Натриевые
Литиевые:
|
3
|
125
|
2
|
130
|
|
Обычные
|
5
|
160
|
3
|
170
|
|
Комплексные
Алюминиевые :
|
4
|
70
|
-
|
-
|
|
Обычные
|
5
|
160
|
4
|
170
|
|
Комплексные
|
3
|
170
|
1
|
170
|
|
Силикагелевые
|
3
|
150
|
1
|
150
|
|
Бентонитовые
|
5
|
200
|
4
|
300**
|
|
Пигментные
Полимочевинные
|
4
|
200
|
3
|
230
|
|
*
Условно принято: 1 - очень плохие, 2- плохие, 3-средние, 4- хорошие, 5-очень
хорошие. ** Для смазок на полиметилфенилсилоксанах
|
. Загрязнения рабочих жидкостей
Наиболее частыми видами загрязнений рабочих
жидкостей гидроприводов являются:
механические примеси, содержащие абразивные
частицы (кварц, полевой шпат), попадающие в гидросистемы из окружающей среды, а
также продукты износа пар трения;
вода, проникающая в жидкость вместе с
атмосферным воздухом через неплотности соединений узлов и в результате промывки
гидросистем смазочно-охлаждающими жидкостями (СОЖ);
воздух или другой газ.
В последние годы вопрос содержания воздуха и
воды в рабочих жидкостях, особенно в минеральных маслах, стал привлекать все
большее внимание специалистов, занятых созданием гидрооборудования и
эксплуатацией промышленных гидроприводов. Все работы, связанные с
исследованиями по определению влияния этих примесей на характеристики
гидросистем и минеральных масел, указывают на отрицательное влияние воздуха и
воды на функционирование гидросистем. Становится все более очевидным, что при
создании современных гидрофицированных машин с высокими динамическими и
прочностными параметрами, в том числе приводов с большим объемом рабочей
жидкости в исполнительных механизмах, необходимо не только учитывать сам факт
наличия воздуха и воды, но и предусматривать меры по поддержанию их содержания
на минимальном уровне. Столь же актуальны вопросы продления срока службы
минеральных масел, на которые присутствующие воздух и вода оказывают
окислительное воздействие. При наличии этих примесей в масле на нефтяной основе
ускоренно растут кислотное число и число омыления, интенсивно разрушаются
легирующие присадки, ухудшается деэмульгирующая способность и повышается пенообразование.
В этих условиях масло значительно быстрее, чем это предусмотрено техническими
условиями на эксплуатацию гидрооборудования (до 25-30% времени установленного
ресурса), теряет свои служебные свойства, что отрицательно сказывается на
работе элементов гидрооборудования. В частности, происходит повышенный износ
трущихся поверхностей, наблюдаются случаи заклинивания золотниковых пар и
заращивание дросселирующих щелей лакообразнымиотложениями. В масле образуются
продукты окисления и старения, закупоривающие поры фильтроэлементов.
Наличие в рабочей жидкости растворенного и
особенно нерастворенного воздуха заметно снижает выходные параметры
гидрооборудования и гидросистемы в целом, такие, как коэффициент подачи насоса,
расходные характеристики дросселирующих устройств, быстродействие, точности
позиционирования и равномерность перемещения исполнительного гидродвигателя.
Помимо этого, воздух и пары воды в зонах
переменного давления усиливают кавитационную эрозию деталей насосов и
гидроаппаратуры, значительно повышают шум и вибрацию гидросистемы, способствуют
повышению температуры рабочей жидкости и возможности самовоспламенения масла. В
настоящее время в нормативно-технической документации на рабочие жидкости
гидросистем не приводятся данные по растворимости газов (воздуха) и не
лимитируется их содержание как в растворенном, так и в нерастворенном
(дисперсном) состоянии. Оговаривается только отсутствие воды в состоянии
поставки. На практике же вследствие использования негерметичной тары при
транспортировке и хранении минеральных масел присутствует определенное
количество воды и воздуха. Предельное содержание растворенной воды обычно не
превышает десятых долей процента в зависимости от типа минерального масла.
Однако при повышении температуры растворимость воды увеличивается. Содержание
воды, находящейся в жидкости в виде эмульсии, особенно высокой дисперсности,
может достичь нескольких процентов.
Время, в течение которого происходит насыщение
рабочей жидкости воздухом, зависит от площади поверхности раздела, приходящейся
на единицу объема, степени возмущенности жидкости на этой поверхности,
давления, коэффициента диффузии, коэффициента поверхностного натяжения на
границе газ-жидкость и от шероховатости поверхностей деталей гидрооборудования.
Условия выделения растворенного воздуха зависят, в основном, от тех же
факторов, что и насыщение, но дополнительно - от наличия активных центров
газовыделения, которыми являются включения механических примесей и
микропузырьков газа. Однако выделение происходит интенсивнее, чем насыщение, в
результате турбулентности потока жидкости в каналах гидросистемы и их вибрации.
Иногда считают, что растворенный воздух, в отличие от нерастворенного,
практически не влияет на свойства рабочих жидкостей. Однако независимое
рассмотрение этих двух состояний воздуха нельзя признать правомочным, поскольку
они в работающем приводе находятся в динамическом равновесии. Это объясняется
последовательным переходом воздуха из растворенной фазы в нерастворенную и
наоборот - при прохождении им зон и участков пониженного и повышенного
давления. Данные об объемном содержании нерастворенного воздуха пока что не
однозначны. Принято считать, что в масле действующей гидросистемы содержится от
0.5 до 5 %, а в отдельных случаях до 10-15% нерастворенного воздуха от общего
объема жидкости.
Вода проникает в минеральные масла вместе с
воздухом через фильтр-сапун. Кроме того, вода часто попадает в масло вследствие
негерметичности теплообменных аппаратов и небрежного хранения его в
негерметичной таре. Растворимость кислорода в жидкости на 40-50% больше, чем
растворимость атмосферного воздуха. Это в значительной степени усиливает
процесс окисления масла. Кроме того, в присутствии растворенного кислорода ряд
металлов, из которых изготовлены отдельные элементы гидросистемы, а также
окислы этих металлов действуют, как катализаторы окислительного процесса,
происходящего в масле.
Наличие воздуха приводит к значительному
снижению объемного модуля упругости жидкости, а также к увеличению вязкости.
Это оказывает существенное влияние на показатель гидродинамической несущей
способности масляной пленки. Повышение вязкости масла в сочетании с дисперсной
фазой воздуха способствует седиментации пузырьков, взаимодействующих друг с
другом, что приводит к расслоению жидкости в резервуаре на три условных слоя:
верхний - пена, средний - жидкость, насыщенная пузырьками и нижний - полностью
дегазированная жидкость. Пена, взаимодействуя с продуктами окисления масла,
образует устойчивые эмульсии, которые удаляются только методом флотации или центрифугированием,
поскольку пористые фильтроэлементы ими быстро заиливаются. Эти эмульсии
превращаются со временем в вязкие включения, откладываются на прецизионных
парах, нарушая их нормальную работу. Известно, что при адиабатическом сжатии
воздушных пузырьков в зонах повышенного давления возникают местные температуры
порядка 1100-15000С. Считается, что основной причиной старения масел является
именно этот фактор, приводящий к термическому крекингу масла.
Отрицательное влияние на эксплуатационные
свойства минеральных масел оказывает присутствие в них даже незначительного
количества воды. Специальными исследованиями была доказана несовместимость
легирующих присадок с водой. В частности, при добавлении воды в стенд,
имитирующий схему станка с ЧПУ, наблюдались интенсивные отложения (на фильтре
из нержавеющей стали с тонкостью очистки 30 мкм) лака и шлаков, которые
появляются вследствие окисления масла. Было также установлено, что лаки,
образуемые в присутствии воды, намного крепче пристают к поверхности деталей и
не смываются потоком жидкости. Процессы старения масла, связанные с наличием в
нем воды, носят взаимосвязанный и прогрессирующий характер. Так, при старении
масла ухудшается его деэмульгирующая способность, что способствует
беспрепятственному участию воды в окислительных процессах. Присутствие воды и
воздуха активизирует процессы трения за счет снижения антиизносных и
антикоррозионных свойств, что приводит к значительному износу деталей
гидрофицированных устройств и преждевременному выходу их из строя.
По мнению В.А. Рокшевского, присутствие
пузырьков воздуха увеличивает вязкость масла, что ухудшает его смазывающие
свойства и приводит к разрыву сплошности масляной пленки. Кроме того,
увеличенное содержание воздуха усиливает кавитационные процессы и приводит к
эрозии поверхностей деталей, расположенных в зонах схлопывания пузырьков.
Установлено, что 10% случаев выхода из строя аксиально-поршневых насосов в
составе 140 приводов металлорежущих станков и строительных машин являлись
следствием кавитации. Кавитационная эрозия, как показали расчеты и
непосредственные измерения, вызвана высокими местными давлениями, достигающими
150-200 МПа и температурами порядка 1000-15000С. На интенсивность
кавитационного разрушения влияют свойства рабочих жидкостей, давление и температура.
Исследования показали, что паровая кавитация значительно активнее вызывает
эрозию поверхностей деталей гидрооборудования, чем смыкание газовых пузырьков.
Наличие воды, кроме того, активизирует износ деталей гидрооборудования. Вода,
совместно с растворенным в жидкости кислородом, вызывает химические реакции,
которые усиливают процессы трения за счет снижения антиизносных и
антикоррозионных свойств масел. Это подтверждено исследованиями по определению
влияния незначительного количества воды в маслах классов Н и HL на износ
деталей пластинчатого насоса фирмы Wickers (Англия) типа V-104С (см. табл.
1.10.1), а также испытаниямибыстроходного поршневого насоса высокого давления
(см. табл. 1.10.2).
Наличие в жидкости нерастворенного воздуха
приводит к недозаполнению рабочих камер насосов и снижению их
производительности. Подсчитано, например, что при 5% содержании этой фазы
объемный КПД насоса при давлении 20 МПа уменьшается примерно на 10%.
Воздух интенсифицирует кавитацию в дроссельных
элементах гидрооборудования, что сопровождается снижением их расходных
характеристик. Исследования по определению «критических» (срывных) режимов
работы дросселирующих устройств на макетах насадок и моделях золотника и
клапана с коническим запорным элементом на минеральных маслах, содержащих
воздух, проведены в МВТУ им. Н.Э.Баумана. При небольших сечениях трубопроводов
(особенно в местах промежуточных соединений) вследствие указанных причин могут
образовываться воздушные пробки, и тогда движение газо-жидкостной фазы приобретает
прерывистый (импульсный) характер. В процессе работы гидропривода
газосодержание постоянно возрастает до некоторого равновесного состояния,
определяемого свойствами жидкости и условиями эксплуатации привода. Последнее
обстоятельство понижает жесткость гидросистем, приводит к прерывистому движению
выходных звеньев, может вызвать нарушение устойчивости против автоколебаний и
ухудшает динамические характеристики гидравлических следящих систем.
Сжимаемость жидкости, обусловленная присутствием воздуха в быстродействующем
приводе, увеличивает время срабатывания исполнительных механизмов. Это
подтверждается исследованиями, проведенными во ВНИИгидропривод на машине литья
под давлением модели 711А07. Привод эксплуатировался на огнестойкой жидкости
«Промгидрол», имеющей низкий модуль упругости из-за наличия в ней 6%
нерастворенного воздуха. В результате времяподпрессовки увеличилось на 15-20%,
что привело к остыванию металла в прессформе и снижению качества изделия -
образованию неплотностей в отливке и раковин. Сжимаемость жидкости, заполняющей
рабочий объем исполнительного механизма, вызывает дополнительные затраты
мощности, необходимой на ее сжатие. С увеличением рабочего объема
гидродвигателя и скорости его срабатывания потери мощности увеличиваются.
Например, при использовании рабочей жидкости с объемным модулем упругости
Еж=1406 МПа в приводе с частотой срабатывания 100 Гц и гидроцилиндром с ходом
240 мм потеря мощности составила примерно 5 кВт на каждые 5,8 см2 площади
поршня при давлении в системе 2 МПа.
Воздух и вода усиливают высокочастотные
колебания давления в каналах гидрооборудования и трубопроводах, что
способствует повышению шума при работе гидросистемы. В последнее время
проводились многочисленные исследования по влиянию воды в минеральных смазочных
маслах на выносливость металлов в процессе усталостных испытаний (при
циклическом нагружении). Однако единого взгляда на природу и степень влияния
воды не сложилось. Основными моделями, объясняющими снижение выносливости
металлов в присутствии воды, являются адсорбционная модель, основанная на
эффекте П.А.Ребиндера, и модель коррозии под напряжением. Представляется важным
тот факт, что многими исследователями недооценивается влияние кавитационных
процессов, по-видимому, имеющих место в процессе испытаний на выносливость
металлов.
Установлено, что в 70% случаев отказы элементов
гидросистем вызываются содержанием в масле механических примесей. Основными
источниками механических загрязнений являются:
остатки производства и ремонта гидромашин и
аппаратуры (стружка, отделившиеся заусенцы); остатки при изготовлении и сборке
гидролиний (окалина, брызги металла при сварочных работах);
продукты изнашивания деталей;
продукты старения уплотнений и деструкции
жидкости;
воздушная пыль.
К нежелательным компонентам в составах масел
относятся также непредельные углеводороды, азотистые и ряд сернистых
соединений, асфальто-смолистые вещества, образующиеся в маслах в результате
попадания в них воды, полициклические углеводороды с короткими боковыми цепями
(нафтеновые, ароматические), а также твердые углеводороды (парафины и
церезины).
Согласно многим литературным данным, наибольший
износ пар трения вызывают частицы, по величине соизмеримые с величиной зазоров.
Частицы меньшего диаметра в небольшой концентрации могут даже уменьшить износ,
действуя как подшипники при трении. Частицы большего диаметра, но не намного
превышающие величину зазоров, вследствие микродеформации пар трения и теплового
воздействия, возникающего при трении, проникают в зазоры и дробятся в них,
вызывая максимальную интенсивность изнашивания. Результаты исследований,
проведенных в лаборатории гидроприводов КамПИ, показали, что максимальный срок
службы аксиально-поршневых гидромашин в условиях оптимальной нагрузки
наблюдается при концентрации механических примесей около 0,02% (по массе), если
тонкость фильтрации не ниже 1 мкм. Достаточно высокий ресурс у гидромашин был
бы и при полном отсутствии абразива, хотя подобное предположение при
современном уровне технологии изготовления пар трения маловероятно. При содержании
механических примесей в масле свыше 0,05% начинается катастрофическое
изнашивание пар трения гидромашин, а срок их службы при этом уменьшается как
минимум в 3 раза.
Таким образом, задача повышения надежности
объемных гидромашин, особенно высоконагруженных, во многом сводится к
достаточно эффективной очистке рабочих жидкостей.
. Очистка и регенерация рабочих жидкостей
Наряду с нормами на промышленную чистоту рабочих
жидкостей в нормативно-технической документации действуют и требования к
промышленной чистоте. Нормы промышленной чистоты являются базовыми, предельными
и укрупненными показателями, установленными на относительно длительный период
на различные группы изделий. Требования к промышленной чистоте - это, как
правило, частные допустимые уровни загрязнений на определенных стадиях
жизненного цикла деталей, узлов, рабочей жидкости, гидропривода.
По технико-экономическим соображениям требования
к чистоте составляющих элементов изделия могут отличаться от установленной
нормы промышленной чистоты на изделие, но изделие в целом по промышленной
чистоте должно соответствовать установленной норме. Для этого предпринимаются
определенные меры на разных технологических циклах. В отдельных случаях
требования к промышленной чистоте жидкости, в отличие от норм, записываются в
виде номинальной или абсолютной тонкости ее фильтрации.
Нормы и требования к промышленной чистоте
указывают в технических требованиях к жидкостям при их поставке,
транспортировании и хранении; в требованиях к эксплуатации гидроприводов; в
технологической документации по изготовлению и ремонту гидроприводов, а также в
картах технического уровня и качества.
Существующие рекомендации по нормам промышленной
чистоты жидкостей для отдельных видов агрегатов и гидроприводов общего
машиностроения приведены в табл. 9.1[26].
Таблица 9.1
Рекомендуемые нормы промышленной чистоты рабочих
жидкостей
|
Наименование
устройств, оборудования
|
Номинальное
давление, МПа
|
Класс
чистоты, не грубее
|
|
1
|
2
|
3
|
|
Насосы
и гидромоторы шестеренные и пластинчатые
|
До
2,5 От 2,5 до 6,3 Свыше 6,3
|
14
13 12
|
|
Насосы
и гидромоторы аксиально-поршневые с торцовым распределением
|
До
20 Свыше 20
|
12
11
|
|
С
клапанным распределением
|
До
20 Свыше 20
|
14
13
|
|
Гидроцилиндры
|
До
20 Свыше 20
|
13
12
|
|
Поворотные
гидродвигатели
|
До
20
|
12
|
|
Гидроаппаратура
(кроме дросселирующих гидрораспределителей)
|
До
32
|
12
|
|
Дросселирующие
гидрораспределители
|
До
32
|
11
|
|
Пневмогидроаккумуляторы:
поршневые мембранные и баллонные
|
До
32 До 32
|
12
Не регламентируются
|
|
Системы
и устройства для гибкихавтомати- зированных производств
|
До
32
|
10
|
|
Тяжелые
станки (прокатные станы, сталеплавильное оборудование, литейное
оборудование): много сервогидравлики сервогидравлики немного, но имеется про-
порциональное управление
|
От 15 до 20
|
7…8 8…9
|
|
Прессы
и штамповочные станки с гидрозажимами, гидроудерживателями, с гидроподачей на
основных и вспомогательных операциях: высокой точности нормальной точности
|
От 20 до 25
|
7…8 8…9
|
|
Инструментальные
станки и автоматические линии
|
До
4 До 10
|
8…9
7…8
|
|
Станки
для литья под давлением
|
До
20
|
8…9
|
|
Литьевые
прессы для пластмасс
|
От
15 до 20
|
8…9
|
-
|
7…8
|
|
Гидроприводы
мощностью 5…10 кВт, высокой точности (прецизионные станки с программным
управлением с гидроприводом на базе дросселирующих распределителей)
|
-
|
10
|
|
Гидроприводы
мощностью 10 кВт, высокой точности (прецизионные станки с программным
управлением с гидроприводом на базе дросселирующих распределителей
|
-
|
11
|
|
Гидропривод
мощностью до 50 кВт общемашиностроительного применения
|
-
|
12
|
|
Гидропривод
мощностью свыше 50 кВт общемашиностроительного применения
|
-
|
13
|
|
Гидропривод
объемный транспортного машиностроения на базе аксиально-плунжерных машин
(передачи, трансмиссии)
|
От
20 до 45
|
8…10
|
Так как затраты на обеспечение чистоты
гидросистем могут достигать значительных размеров, то уже на стадии
проектирования конструктор должен задавать в чертежах технически и экономически
обоснованные требования и операции, направленные на снижение или предупреждение
загрязнения. Это означает, что на стадии проектирования следует рассчитывать
эффективность затрат при создании и эксплуатации гидросистемы с целью выбора
оптимального уровня загрязнения и назначать требования и операции,
обеспечивающие этот уровень при изготовлении и эксплуатации. Оптимальным должен
считаться уровень наибольшего загрязнения гидросистемы, при котором она может
работать без нарушения характеристик, снижения безотказности и ресурса,
вызываемых загрязнителем.
Если говорить о механических (твердых)
загрязнениях, то количество удаляемых фильтром загрязнений примерно
уравновешивается количеством загрязнений, поступающих в рабочую жидкость. В
этом случае система «фильтр - загрязнитель» находится в состоянии, близком к
уровню равновесия. Очевидно, что для нормальной работы гидросистемы уровень
равновесия должен быть ниже уровня, который допускают агрегаты и узлы
гидросистемы. Для уменьшения количества загрязнений, генерируемых системой,
конструктору следует применять агрегаты и узлы с низкими характеристиками
генерирования загрязняющих частиц (например, агрегаты, спроектированные для
работы при относительно высоких уровнях загрязнений; трубопроводы с минимальным
количеством соединений и короткие, насколько это возможно, и т.п.).
Для обеспечения очистки гидросистемы после
монтажа или ремонта необходима ее промывка, что следует предусмотреть еще на
стадии конструирования (предусмотреть точки промывки, не допускать в
гидросистеме глухих зон, где могут собираться загрязнения, и добиваться,
насколько возможно, простоты конструкции трубопровода) [41].
Конструктор должен разработать инструкцию по
промывке с указанием необходимого оборудования, места подсоединения
промывочного оборудования и допустимого уровня загрязнения (класса чистоты).
Для уменьшения количества побочных продуктов химических реакций применяемые в
системе конструкционные материалы, в том числе и уплотняющие, должны быть
совместимы с рабочей жидкостью, а сама рабочая жидкость должна отвечать
условиям работы гидросистемы как по температурному, так и по силовому
нагружению.
Когда необходимо управлять уровнем загрязнения в
системе, например, при промывке, обычном контроле, в эксплуатации или для
обеспечения диагностики отказов, следует предусмотреть точки отбора проб, где
пробы рабочей жидкости можно отбирать без внесения дополнительного загрязнения.
Место отбора проб следует устанавливать в точке, где течение жидкости является
турбулентным, т.е. непосредственно за соединением, агрегатом или на некотором
расстоянии за фильтром.
Наконец, конструктору следует выбрать фильтр для
гидросистемы, т.е. обосновать основные параметры фильтра, устанавливаемого в
гидросистему для поддержания заданного уровня загрязнения. Выбор фильтра, как и
назначение допустимого уровня загрязнения, до сих пор остается сложной
инженерной задачей.
Показатель тонкости фильтрации (эффективности)
фильтра является одним из основных при выборе фильтрующего материала или
фильтрующего элемента. При выборе тонкости фильтрации хотя и ориентируются в
основном на чувствительность к загрязнению используемых агрегатов, учитывают также
интенсивность поступления загрязнения извне; полнопоточную или частичную
фильтрацию рабочей жидкости в гидросистеме; срок службы фильтра, наиболее
приемлемый для данной гидросистемы.
Тонкость фильтрации фильтра обычно выражается в
микрометрах и может быть номинальной, средней или абсолютной. Определение
номинальной тонкости фильтрации, как наиболее распространенного показателя, не
стандартизовано, а между номинальной и абсолютной тонкостью фильтрации нет
строго постоянного соотношения, т.к. оно изменяется в зависимости от материала
и метода измерения [41].
Выбор тонкости фильтрации с учетом
чувствительности агрегатов к загрязнению не всегда возможен из-за отсутствия по
ряду агрегатов данных испытаний на абразивную износостойкость. Поэтому, как
было указано выше, о чувствительности агрегатов к загрязнению судят по рабочему
давлению и характерному зазору в парах трения. Требуемую чистоту или тонкость
фильтрации рабочей жидкости связывают с допустимым давлением в гидросистеме
(см. п. 8), поскольку имеется определенная его взаимосвязь с износостойкостью
агрегатов и величиной характерных зазоров. В первую очередь это касается
требований к номинальной (98%) тонкости фильтрации, показатель которой условно
принимается за минимальный размер удаляемых из жидкости частиц.
Некоторые специалисты тонкость фильтрации
рабочей жидкости определяют не только по рабочему давлению, но и по наличию в
системе гидроусилителей, как элементов, наиболее чувствительных к механическим
загрязнениям. Отдельные рекомендации по обеспечению требуемой чистоты за счет
совместного применения в промышленных гидросистемах различных фильтров
приведены в табл. 9.
Таблица 9.2 Рекомендации по обеспечению
требуемой чистоты с применением различных фильтров
|
Рабочее
давление, МПа
|
Тонкость
фильтрации, мкм
|
Контрольная
промывка гидросистемы
|
|
Воздуш-
ный (сапун)
|
Заливной
|
На
всасы- вании
|
На
сливе
|
На
парал- лельном потоке (на 10% расхода)
|
|
|
До
1,3
|
5
|
40
|
200
|
80
|
40
|
Не
требуется
|
|
До
5,0
|
|
25
|
100
|
40
|
25
|
|
|
До
12,5
|
3
|
15
|
60
|
25
|
15
|
Требуется
|
|
До
20,0
|
1
|
10
|
25
|
15
|
10
|
|
|
До
35,0
|
|
5
|
15
|
10
|
5
|
|
Таблица 9.3
Рекомендации по тонкости фильтрации в
зависимости от рабочего давления
|
Гидросистема
|
Рабочее
давление, МПа
|
Тонкость
фильтрации, мкм
|
|
Без
гидроусилителей
|
Свыше
7,0
|
25
|
|
С
механически управляемыми гидроусилителями с небольшим коэффициентом усилия,
применяемые для управления скоростью или положением, с предохра- нительными
клапанами, регуляторами расхода, клапанами-пилотами и другой аппаратурой,
имеющей зазоры до 2,5 мкм
|
До 14,0
|
10…15
|
|
С
электрогидравлическими гидроусилителями с большим коэффициентом усиления и
рабочими зазорами менее 2,5 мкм
|
До
21,0
|
2,5…5
|
|
Без
гидроусилителей
|
До
35,0
|
10
|
Данные таблиц 9.2 и 9.3 взяты из проспектов и
каталогов фирм «Катерпиллер», «Комацу», «Фиат-Аллис», «Интернэшнл Харвестер»,
«Виккерс», «Рексрот», «Даути», «Плесси», «Хидрексо».
Существующие различия в требованиях к тонкости
фильтрации объясняются не только некоторой условностью понятия номинальной
тонкости фильтрации, но и другими причинами. Одна из них заключается в том, что
в определенных условиях износ агрегатов или нарушение их функциональной
работоспособности в большей степени обусловливается не размерами частиц, а их
содержанием. Поэтому все чаще используют рекомендации, относящиеся не к
тонкости фильтрации, а к допустимому классу чистоты в зависимости от
эксплуатационного давления в гидросистеме и вида гидрооборудования.
По результатам практического применения фильтров
в таблице 9.4 приведены следующие обобщенные рекомендации по тонкости
фильтрации различных фильтров, применение которых обеспечивает требуемый класс
чистоты [26]:
Таблица 9.4
Рекомендуемая тонкость фильтрации для достижения
требуемого класса чистоты
|
Требуемый
класс чистоты
|
Рекомендуемая
тонкость фильтрации, мкм
|
|
На
заправоч- ной линии
|
На
напорной линии
|
На
сливной линии
|
Воздушного
(сапуна)
|
|
7,8
|
3
|
3
|
3
|
1
|
|
8,9
|
5
|
5
|
5
|
1
|
|
9,10
|
8…10
|
5…8
|
8…10
|
2
|
|
11,12
|
10…13
|
8…10
|
10…13
|
3
|
|
13
|
10…15
|
10…13
|
10…15
|
3
|
|
14
|
15…25
|
10…15
|
15…20
|
3
|
|
15
|
25…40
|
15…20
|
20…25
|
5
|
|
16
|
63…80
|
20…25
|
25…40
|
5
|
|
17
|
125
|
25…40
|
63…80
|
5
|
Выбор размера фильтра (фильтрующего элемента) в
значительной степени определяется его гидравлической характеристикой и
грязеемкостью. Однако, если рассматривать гидросистему в целом, то размеры
фильтра и его грязеемкость должны определяться не только расходом через фильтр,
но и объемом рабочей жидкости в гидросистеме, а также степенью и интенсивностью
ее загрязнения. Так, с целью получения удовлетворительного срока службы
фильтрующего элемента в стационарных гидросистемах часто следуют правилу:
фильтр должен иметь пропускную способность, равную не менее 1/3 емкости
резервуара или не менее, чем в 2,5 раза превышающую подачу насоса [26].
Выбор места установки фильтра определяется, в
частности, тем, открытый или закрытый контур имеет гидросистема; какое
количество частиц загрязнения поступает извне, генерируется самой гидросистемой
и т.п. Поэтому выбор места установки фильтра - компромиссное решение, а
установка фильтра, как на линии всасывания, так и на линиях нагнетания или
слива имеет положительные и отрицательные стороны [26].
Требуемая промышленная чистота гидропривода на
этапе эксплуатации наиболее эффективно достигается через реализацию ряда
мероприятий. В частности, на предприятиях целесообразно иметь службу
промышленной чистоты, обеспечивающую плановый контроль промышленной чистоты
горюче-смазочных материалов, рабочих мест, гидроприводов оборудования и машин,
а также выпускаемой продукции. Служба промышленной чистоты должна разрабатывать
карты чистоты, методы и средства контроля и обеспечения чистоты; периодически
пересматривать, как правило, в сторону ужесточения, нормы и требования к
промышленной чистоте.
Сложнее всего обеспечивать требуемую
промышленную чистоту гидроприводов мобильных машин и, в первую очередь,
автомобилей, тракторов, сельскохозяйственных и дорожно-строительных машин. В
этом случае требуется дополнительное оборудование: специализированные подвижные
мастерские типа «Гидросервис», оснащенные как диагностическим оборудованием,
так и оборудованием для очистки, обезвоживания и контроля состояния рабочей
жидкости, типа СОГ-904, УМЦ-901А, СЦ-1,5, СМ1-3000 и т.п.
Стационарные пункты (профилактории) технического
обслуживания для этой техники можно оснащать следующим оборудованием:
для наружной мойки - моечной струйной или
насосной установкой типа ОМ-830 или пароводоструйной очистительной установкой
типа ОМ-3360;
для механизированной заправки рабочей жидкости -
маслораздаточными колонками типа 367МЗ или 397А, установками 3119А и ОР/4957
ГоиНИТИ, маслораздаточным баком 131-1ГАРО, комплексом ОРГ-1468 заправочного
инвентаря, установками СОГ-904, УМЦ-901А и т.п.;
для очистки рабочих жидкостей и масел -
маслоочистительными машинами ПСМ1-3000 и СМ1-3000, сепараторами СЦ-1,5 или
ПСМ-2, установками СОГ-904 и УМЦ-901А, резервуарами-отстойниками РСМ4-013,
704-1-13, 704-1-14 и т.п.;
приборами контроля жидкостей ПКЖ-902, ПКЖ-904
или ФЭС-112, анализатором РСМ4-017 и т.п.
Практика эксплуатации гидрофицированной техники
установила ряд общих правил, основными из которых являются следующие.
При эксплуатации гидропривода необходимо строго
руководствоваться инструкцией по эксплуатации и техническому обслуживанию
гидроприводов и, в первую очередь, выполнять следующие правила:
заправлять и дозаправлять гидропривод только
предварительно очищенной и подвергнутой контролю рабочей жидкостью с чистотой,
соответствующей требованиям инструкции;
постоянно контролировать состояние уплотнений и
соединений, немедленно устранять подтекание рабочей жидкости;
не допускать переработку уплотнениями
установленного на них ресурса;
проводить своевременное периодическое обслуживание
фильтров. Менять фильтрующие элементы после каждых смены масла, обслуживания
или ремонта гидропривода;
не допускать промывку и повторное использование
сменных фильтрующих элементов типа «Реготмас»;
техническое обслуживание гидроприводов машин и
оборудования следует производить только специализированными звеньями или
высококвалифицированными специалистами [26].
При соблюдении необходимых требований к чистоте
гидросистемы удается повысить надежность гидроприводов и уменьшить
эксплуатационные расходы в среднем на 50%. Повышение тонкости фильтрации
рабочей жидкости в гидросистеме с 25 до 5 мкм увеличивает ресурс насосов в 10
раз и гидроаппаратуры - в 5 - 7 раз. Однако фильтрация (или другие средства
очистки) обеспечивает наибольший эффект лишь при комплексном соблюдении
требований по типам применяемых масел, правилам их хранения и
транспортирования, качеству очистки и герметизации гидросистем, регламентам их
эксплуатации.
Для предварительной оценки степени
загрязненности может применяться метод, при котором на белую бумагу с хорошим
влагопоглощением наносится несколько капель масла из работающего гидропривода.
При свежем масле образуется светлое желтое пятно, а по мере загрязнения цвет
пятна становится более темным, причем на бумаге хорошо видны частицы грязи.
Содержание воды может оцениваться по результатам кипячения пробы (если мутное
масло становится прозрачным, значит, имеется вода и использование масла
недопустимо). Для количественной оценки степени загрязненности в настоящее
время существует большое количество разнообразных приборов, в том числе
портативных.
Фильтры обеспечивают в процессе эксплуатации
гидропривода необходимую чистоту масла, работая в режимах полнопоточной (рис.
4.1, а-в) или пропорциональной (рис. 4.1, г-ж) фильтрации во всасывающей, напорной
или сливной линиях гидросистемы. Фильтры могут оснащаться средствами визуальной
или электрической индикации загрязненности, а также перепускным клапаном.
Наличие последнего позволяет защитить фильтроэлемент от разрушения, однако
часто приводит к опасному заблуждению - уверенности эксплуатационников в
чистоте гидросистемы в то время, как фильтр практически не работает. Поскольку
фильтр эффективно защищает лишь элемент гидросистемы, установленный
непосредственно после фильтра, а остальные элементы защищены частично, в схемы
фильтрации обычно включают комбинацию фильтров, установленных на разных линиях
гидросистемы: всасывающей и напорной (рис. 4.1, з); всасывающей и сливной (рис.
4.1, и); напорной и сливной (рис. 4.1, к); всасывающей, напорной и сливной (рис.
4.1, л).
Рис. 5. Схемы установки фильтров в
гидросистемах
При выборе типа фильтра и места его
установки следует учитывать, что приемные (всасывающие) фильтры ухудшают
всасывающую способность насосов, поэтому их тонкость фильтрации обычно
составляет 80…160 мкм (грубая очистка). Всю гидросистему (за исключением
насоса) защищают напорные фильтры, однако они отличаются повышенной
материалоемкостью, а следовательно, стоимостью. Сливные фильтры исключают
возможность попадания загрязнений (в том числе продуктов износа гидроагрегатов)
в бак и во многих случаях являются предпочтительными. Для высоконадежной защиты
наиболее ответственных узлов гидропривода (например, дросселирующих
гидрораспределителей) непосредственно перед ними устанавливаются напорные
фильтры без перепускного клапана с фильтроэлементом, выдерживающим полный
перепад давлений.
Рекомендуемая пропускная способность
полнопоточных напорных и сливных фильтров - не менее 1/3 объема гидробака в 1
мин.Когда через фильтр может проходить дополнительный поток рабочей жидкости
(из аккумулятора, при работе дифференциального цилиндра и т.д.), пропускная
способность должна соответственно увеличиваться. Впрочем, в пределах имеющегося
для размещения фильтра рабочего пространства всегда лучше устанавливать фильтр
с запасом по пропускной способности и грязеемкости.
Как уже было отмечено, чистота
гидросистемы прямо связана с ее герметичностью, поскольку замена или доливка
рабочей жидкости всегда сопровождается внесением дополнительных загрязнений.
Установлено, что в состоянии поставки рабочие жидкости даже лучших инофирм
имеют классы чистоты не выше 17/16 по ISO 4406, поэтому в процессе заправки
гидросистем рекомендуется использовать специальные агрегаты обслуживания,
обеспечивающие тонкую очистку заливаемой рабочей жидкости; возможна также
заправка через сливной фильтр или фильтр рециркуляционного контура [22].
Литературные данные свидетельствуют
о нежелательности установки гидравлической аппаратуры на всасывающей линии
насосов в связи с повышением риска возникновения кавитационного режима. Тем не
менее, многие объемные насосы технологического оборудования укомплектованы
приемными сетчатыми фильтрами, работающими на всасывающих линиях насосов.
Нами были экспериментально апробированы
три варианта установки фильтров в гидравлической системе стенда КИ-4815М с
тремя аксиально-поршневыми насосами PVB-15 фирмы «Vickers» (рис.6, а, б, в).
Рис.6. Варианты установки фильтров
Стендовые испытания насосов
проводились в следующих условиях. Нагрузка на каждый насос составляла 4 МПа;
температура рабочей жидкости (ИГП-30) поддерживалась равной 
. Время
работы каждого насоса составило 30 часов. Физико-химические свойства рабочейжидкости
находились в пределах ТУ.
На всасывающих линиях насосов были
установлены приемные фильтры ФВСМ32-80/0,25 с, а на напорных линиях - щелевые
фильтры 40-63-1 ГОСТ 21329-7. Расход рабочей жидкости в процессе испытаний
составлял 40 л/мин.
В начале и конце испытаний с девяти
поршней каждого насоса снимались профилограммы шероховатости их прямолинейной
(цилиндрической) части с помощью профилометра «Talisurf-4». Кроме того, после
промывки и просушки поршни взвешивались также в начале и конце испытаний. Шероховатость
поршней определялась с помощью профилограмм поверхности по средним
арифметическим отклонениям профиля Ra, а величина износа поршней - по убыли их
веса.
В таблицах 9.5-9.7 приводятся
результаты испытаний насосов PVB-15 при различных вариантах установки фильтров.
По варианту «а» общая убыль веса
поршней составила 0,15335 г; шероховатость снизилась в среднем на 0,042 мкм.
По варианту «б» общая убыль веса
поршней составила 0,03895 г; шероховатость поверхности снизилась в среднем на
0,057 мкм.
Таблица 9.5
Результаты испытаний насоса PVB-15 с
установкой фильтра по варианту «а»
|
№№
поршней
|
Вес
поршней, г
|
Ra,
мкм
|
|
Начало
испытаний
|
Окончание
испытаний
|
Изменение
веса
|
Начало
испытаний
|
Окончание
испытаний
|
Изменение
Ra
|
|
1
|
47,83340
|
47,82930
|
0,00410
|
0,100
|
0,06
|
0,040
|
|
2
|
47,87165
|
47,86310
|
0,00855
|
0,080
|
0,07
|
0,010
|
|
3
|
47,85915
|
47,75575
|
0,00340
|
0,090
|
0,05
|
0,040
|
|
4
|
47,68355
|
47,67995
|
0,00360
|
0,090
|
0,08
|
0,010
|
|
5
|
47,67010
|
47,66660
|
0,00350
|
0,090
|
0,05
|
0,040
|
|
6
|
47,65050
|
47,64510
|
0,00540
|
0,100
|
0,03
|
0,070
|
|
7
|
47,11620
|
48,10650
|
-0,00970
|
0,090
|
0,02
|
0,070
|
|
8
|
47,93585
|
47,92730
|
0,00855
|
0,100
|
0,04
|
0,060
|
|
9
|
47,80820
|
47,80165
|
0,00655
|
0,085
|
0,05
|
0,035
|
Таблица 9.6
Результаты испытаний насоса PVB-15 c установкой
фильтров по варианту «б»
|
№№
поршней
|
Вес
поршней, г
|
Ra,
мкм
|
|
Начало
испытаний
|
Окончание
испытаний
|
Изменение
веса
|
Начало
испытаний
|
Окончание
испытаний
|
Изменение
Ra
|
|
1
|
47,84160
|
47,83835
|
0,00325
|
0,110
|
0,060
|
0,050
|
|
2
|
47,87145
|
47,87065
|
0,00080
|
0,085
|
0,040
|
0,045
|
|
3
|
47,93305
|
47,93495
|
-0,00190
|
0,120
|
0,070
|
0,050
|
|
4
|
47,80615
|
47,80540
|
0,00075
|
0,110
|
0,050
|
0,060
|
|
5
|
47,30240
|
47,30225
|
0,00015
|
0,095
|
0,030
|
0,065
|
|
6
|
47,93630
|
47,93415
|
0,00215
|
0,115
|
0,020
|
0,095
|
|
7
|
48,28445
|
48,24300
|
0,04145
|
0,100
|
0,025
|
0,075
|
|
8
|
47,41885
|
47,42110
|
-0,00225
|
0,105
|
0,070
|
0,035
|
|
9
|
47,77485
|
47,78030
|
-0,00545
|
0,105
|
0,070
|
0,035
|
Таблица 9.7
Результаты испытаний насоса PVB-15 с установкой
фильтра по варианту «в»
|
№№
поршней
|
Вес
поршней, г
|
Ra,
мкм
|
|
Начало
испытаний
|
Окончание
испытаний
|
Изменение
веса
|
Начало
испытаний
|
Окончание
испытаний
|
Изменение
Ra
|
|
1
|
48,11910
|
48,11040
|
0,00870
|
0,10
|
0,050
|
0,050
|
|
2
|
48,22375
|
48,22220
|
0,00155
|
0,11
|
0,070
|
0,040
|
|
3
|
48,28165
|
48,27315
|
0,08
|
0,065
|
0,015
|
|
4
|
47,93235
|
47,92855
|
0,00380
|
0,12
|
0,070
|
0,040
|
|
5
|
48,09560
|
48,06800
|
0,00760
|
0,12
|
0,070
|
0,040
|
|
6
|
48,04685
|
48,04550
|
0,00135
|
0,11
|
0,045
|
0,065
|
|
7
|
48,20425
|
48,19730
|
0,00695
|
0,11
|
0,095
|
0,015
|
|
8
|
48,33170
|
48,32855
|
0,00315
|
0,09
|
0,050
|
0,040
|
|
9
|
48,12315
|
48,12045
|
0,00270
|
0,09
|
0,070
|
0,020
|
По варианту «в» общая убыль веса поршней
составила 0,0443 г; шероховатость поверхности снизилась в среднем на 0,036 мкм.
Как и следовало ожидать, максимальный износ
поршней наблюдался при установке фильтра на всасывающей линии насоса, а
снижение шероховатости в результате приработки пар трения «поршень-втулка» было
минимальным. Очевидно, это связано с гидроэрозионным износом, усиленным
присутствием твердых частиц с размерами меньшими, чем 80 мкм, а также с
кавитацией[43].
Минимальный износ был отмечен при установке
фильтров на всасывающей и нагнетающей линиях насоса; в этом же случае снижение
шероховатости в результате приработки пар трения было максимальным. Следует
также отметить, что в данном варианте уровень шума при работе насоса был
существенно ниже, чем в двух других вариантах. По-видимому, в результате
«двойной» фильтрации масла кавитационный износ в полостях низкого давления
насоса в меньшей степени усложнялся наличием твердых частиц загрязнений, а
гидроэрозионный износ в полостях в периоды высокого давления приводил, как нам
кажется, к местным пластическим деформациям в местах локального повышения температуры
вследствие мгновенного замыкания воздушных пузырьков. Пластическая деформация
проявилась в виде «намазывания» оплавленного металла на поверхностях поршней,
на что указывают отрицательные значения убыли веса трех поршней из девяти. С
другой стороны, понижение уровня шума при работе насоса по варианту «б»,
связанное, по-видимому, со снижением гидроэрозионного износа, возможно, также
вызвано снижением роторной вибрации из-за повышения перепада давления на
торцевом распределителе насоса и появлением перетечек рабочей жидкости.
Согласно расчету по известным уравнениям
математической статистики, с вероятностью, равной 0,95, срок службы насоса,
работающего с двумя фильтрами, в 1,4 раза выше, чем насоса с фильтром на
всасывающей линии и в 1,25 раза выше, чем насоса с фильтром на линии
нагнетания.
В процессе эксплуатации гидросистем периодически
проверяют чистоту рабочей жидкости с помощью счетчиков частиц загрязнений. При
этом проба берется обычно из сливной линии перед фильтром во время работы
гидросистемы или сразу после ее выключения с целью обеспечения необходимого
уровня турбулентности жидкости.
Для фильтроэлементов, изготовленных
из материалов с неупорядоченной структурой (бумаги, стекловолокна и др.),
применяют три оценочных критерия: коэффициент эффективности фильтрования 
, перепад
давлений 
и
грязеемкость. Коэффициент характеризует
отношение числа частиц определенного размера x в пробе рабочей жидкости перед
фильтром и после него.
Таблица 9.8
Зависимость уровня очистки от
коэффициента эффективности фильтрования
|
Коэффициент
эффективности фильтрования 12510207510020010005000
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Уровень
очистки, %
|
0
|
50
|
80
|
90
|
95
|
98,7
|
99
|
99,5
|
99,98
|
99,99
|
При
фильтр задерживает 50% частиц
размером х. Такую тонкость фильтрации принято считать номинальной; при
имеем
абсолютную тонкость фильтрации [22].
Перепад давлений характеризует
гидравлическое сопротивление фильтра и складывается из сопротивления корпуса и
фильтроэлемента. Последняя составляющая (основная) прямо пропорциональна
расходу рабочей жидкости и ее вязкости и обратно пропорциональна площади
фильтрующей поверхности и коэффициенту удельной пропускной способности,
характеризующему пористость фильтроматериала. Фильтроэлементы обладают
достаточной прочностью; их разрушающее давление всегда выше давления
срабатывания перепускного клапана. Специальные исполнения напорных фильтров для
сервотехники способны выдерживать 
21 МПа. Грязеемкость определяет
время работы фильтроэлемента до его очистки (у регенерируемых фильтров) или
замены.
Требуемая чистота рабочей жидкости
во время ее заливки в гидробаки и в процессе эксплуатации гидросистем
гарантированно может быть обеспечена с помощью передвижных агрегатов и станций.
В практике эксплуатации гидросистем применяется, например, передвижной агрегат
с автономным приводом фирмы «Parker». Агрегат укомплектован насосом, приводимым
во вращение от электродвигателя, двумя фильтрами с различной тонкостью
фильтрации и трубами, подсоединенными к фильтрам с помощью гибких шлангов.
Применение подобных агрегатов обеспечивает высокопроизводительную заправку и
очистку гидросистем. Они обеспечивают полный комплекс обслуживания: откачку из
гидросистем рабочих жидкостей, отработавших свой ресурс; промывку гидросистем;
заливку новых рабочих жидкостей с требуемой степенью их очистки; а также
очистку жидкостей в гидробаках насосных установок без их замены путем замкнутой
циркуляции жидкости через агрегат.
Очистка рабочей жидкости в станциях
обслуживания осуществляется методом фильтрования или с помощью центробежных
очистителей [44].
Станция очистки гидросистем типа СОГ
состоит из корпуса 5 (рис. 6), баков 2 и 11, центрифуги-насоса 12 типа ГЦН,
кранов 8, 10 и 13, приемного штуцера 6, маслоохладителя 4, всасывающего 3 и
напорного 7 шлангов. В зависимости от положения крана 13 центрифуга-насос
всасывает масло из встроенного бака 11 или дополнительного резервуара 1 и
подает очищенное масло по шлангу 7 в гидросистему или (после поворота крана 10)
возвращает в бак 11. На крышке 9 могут устанавливаться промываемые
гидроагрегаты. Кран 8 служит для отбора проб масла.
Станции СОГ-903А и СОГ-904А по
ТУ.94.0237-79 имеют следующие параметры: вязкость очищаемых жидкостей 1…50 сСт;
тонкость очистки (при вязкости до 15 сСт) 1,5…3 мкм; расход жидкости из
дополнительного резервуара 10…20 л/мин (зависит от вязкости); грязеемкость
очистителя 0,3 кг, мощность 2,2 кВт; масса 200 кг, занимаемая площадь 0,7 м;
вместимость встроенного бака 80 дм. При многократной циркуляции масла
через станцию очистки обеспечивается удаление частиц размером до 1 мкм.
Рис. 7. Схема станции очистки
гидросистем
Передвижная малогабаритная установка
УМЦ-901А (рис.8) содержит центрифугу-насос 1 типа ГЦН, всасывающее устройство
2, бачок 3, напорный 4 и всасывающие 5 и 7 маслопроводы, кран 8. Установка
обеспечивает заправку гидросистемы из емкости, находящейся вне ее, или очистку
масла в баке 6 гидросистемы (при замкнутой циркуляции). Основные параметры
установки: вязкость очищаемой жидкости до 200 сСт; тонкость очистки (при
вязкости до 50 сСт) 1…5 мкм; расход жидкости до 35 л/мин. (зависит от
вязкости); грязеемкость очистителя 3 кг, мощность 2,2 кВт, занимаемая площадь
0,3 м; масса 100
кг.
Рис. 8. Схема передвижной
малогабаритной установки УМЦ-901А для
тонкой
очистки жидкостей
Передвижные стенды типов СОГ-913К и СОГ-914
имеют максимальную производительность 35 л/мин., грязеемкость центрифуги 1…2 кг
и стенда 10 кг, массу соответственно 120 и 70 кг, выгрузка загрязнений из
центрифуги механизирована.
Для раздачи масла по промежуточным
емкостям применяются стационарные заправочные станции СЗ - 
с
вместимостью резервуара 160 дм; возможно также транспортирование
заправочных станций к обслуживаемому станку.
В испытательных станциях, на
специализированных заводах, а также в ряде автоматизированных производств
применяют централизованные системы маслоснабжения от единой станции. Этот метод
обеспечивает высококачественную очистку масла и упрощает техническое
обслуживание. Однако его применение связано с большими капиталовложениями на
прокладку трубопроводов подачи и слива. Этот метод неприемлем в случае, если
для станков требуются различные масла [22].
В последние годы получают широкое
распространение электростатические способы очистки рабочих жидкостей. Новый
способ основан на прохождении жидкости через сильное электростатическое поле,
образованное двумя электродами. Заряженные частицы, входящие в состав
загрязнений, притягиваются соответствующим электродом. Нейтральные частицы
отклоняются и улавливаются сборниками, которые очищаются через определенные
промежутки времени. Жидкость в очистительное устройство подается насосом через
приемный фильтр из гидробака с очищаемой жидкостью. Такой способ очистки
позволяет улавливать широкий спектр примесей с размером частиц до 0,5 мкм и,
коме того, отделять содержащуюся в рабочей жидкости воду. Результаты экспериментальных
исследований свидетельствуют также о том, что при данном способе очистки
сокращаются отказы гидравлических устройств и увеличивается срок эксплуатации
рабочих жидкостей [44].
Для снижения содержания воздуха в
гидросистемах применяют естественный и принудительный способы выделения воздуха
из рабочей жидкости. Естественное выделение воздуха происходит за счет всплытия
его пузырьков в гидробаках. Применяются гидробаки со специальной
пеногасительной камерой [44].Добиться более интенсивного выделения воздуха
можно при небольшом повышении температуры рабочей жидкости (примерно до 40…55), не
приводящем к изменению ее химического состава.
Удалению нерастворенного воздуха
способствует фильтрование рабочей жидкости. При этом надежно удаляется до 90 %
воздушных пузырьков различных форм. Такое фильтрование может быть осуществлено
с помощью перегородки, изготовляемой из металлической сетки с соответствующими
размерами проходных отверстий и устанавливаемой в гидробаке между сливной и
всасывающей трубами.
Принудительное выделение воздуха
осуществляется также путем сепарирования жидкости в центробежных сепараторах
или с помощью дегазаторов циклонного типа.
Существуют схемы дозаторов с
использованием центробежного способа отделения воздуха с одновременным
повышением температуры рабочей жидкости и созданием разрежения над поверхностью
жидкости. При этом происходит интенсивная дегазация растворенного и
нерастворенного воздуха и его обезвоживание.
Для устранения причин попадания в гидросистему
воздуха предусматривают следующие мероприятия:
.Уменьшение площади поверхности
соприкосновения жидкости и воздуха в гидробаках. С этой целью применяют
эластичные разделители и баллоны. В простейшем виде они могут присоединяться к
крышке гидробака вместо воздушного фильтра, и при этом они не требуют
каких-либо переделок насосной установки. Применение разделителей позволяет
также уменьшить попадание в гидросистему извне механических загрязнений и
избежать конденсации воды.
Уменьшение насыщения рабочих
жидкостей нерастворенным воздухом, выделяющимся из растворенного, за счет
создания подпора во всасывающей линии насоса, например, с помощью пружинного
аккумулятора или дифференциального поршня.
. Для исключения накапливания
воздуха в тупиковых объемах и каналах и его последующего поступления в
трубопроводы, необходимо предусматривать устройства для выпуска скопившегося
воздухав период наладки гидропривода. Для этой цели в верхних точках
трубопроводов, гидроцилиндров, модульных блоков гидроаппаратов и др. размещают
воздуховыпускные пробки с шариковым и коническим запорными элементами или
специальные, автоматически открываемые клапаны.
. Для герметизации мест подсоса
воздуха в последние годы находят широкое применение уплотняющие составы,
наносимые при сборке на элементы соединений всасывающей линии насосов, так как
обычные уплотнения из-за погрешностей изготовления могут пропускать воздух. К
таким составам относятся герметики, представляющие собой жидкие пасты,
способные отвердевать в заполняемых ими зазорах. Они способны выдерживать
давления до 0,1…6 МПа и температуры до 60…150. Применение уплотняющих составов
позволяет не только исключить попадание воздуха, но и уменьшить наружные утечки
рабочей жидкости [44].
Для очистки масел от водыприменяют
такие методы, как вакуумирование, пропускание масла через слой адсорбента
(анионит, силикагель и др.), отстаивание,центрифугирование.Метод вакуумирования
обводненного масла заключается в том, что при создании вакуума над свободной поверхностью
масла в герметичной емкости, за счет более высокой испаряемости воды по
сравнению с испаряемостью масла, принципиально возможно удаление паров воды
непосредственно через вакуумный насос. При небольшом содержании воды в масле
воду можно удалить, пропуская масло через слой поглотителя (адсорбента).
Авторами была разработана схема установки, позволяющей очистить масло от воды,
газов и механических загрязнений и которую можно использовать как в
стационарных условиях, так и в качестве передвижной станции универсальной
очистки масла (см. рис.8).
Вакуумный насос 1откачивает воздух
из герметичной емкости Насос 3 подает обводненное масло через систему фильтров
тонкой очистки 4 и через форсунку 5 в емкость. При этом пары воды и других
легколетучих примесей, образующихся при разрежении, отводятся через вакуумный
насос. Далее масло пропускается через слой адсорбента 6 и откачивается из
емкости насосом7. В установке предусмотрен подогрев жидкости до 50
Преимуществом установки УОМ является
возможность очистки масла без остановки гидроприводов станков и автоматических
линий. Кроме того, она может использоваться в качестве стационарной системы.
Установка УОМ принципиально может гарантировать полное обезвоживание и
дегазацию при любом содержании загрязняющих масло воды и газов.
Рис. 9. Схема универсальной установки очистки
масла
Способ отстаивания основан на том, что более
плотная вода с течением времени оседает на дне емкости с маслом. Очевидно,
такой способ очистки требует стационарных условий для отстаивания и затрат
времени. Сложность заключается и в том, что, как правило, загрязненное водой
масло в гидросистемах имеет вид эмульсии особо высокой дисперсности вследствие
интенсивного его перемешивания. Последнее еще в большей степени увеличивает
сроки его естественного отстоя. Время полного расслоения масла и воды
составляет, по нашим данным, от 1 месяца до года.
Пропускание масла через слой
адсорбента применимо лишь в том случае, когда воды в масле в процентном
соотношении немного (порядка 0,01% по объему). В противном случае требуются
большие объемы адсорбирующих веществ, что экономически неоправданно.
Список литературы
1. Альтшуль
А.Д., Калицун В.И., Майрановский Ф.Г. и др. Примеры расчетов по гидравлике:
Учебное пособие. - М.: Стройиздат, 1976. 256 с.
. Андреев
А.Ф., Барташевич Л.В., Боглан Н.В. и др. Гидро- пневмоавтоматика и гидропривод
мобильных машин. Объемные гидро- и пневмомашины и передачи. - Минск: Высшая
школа, 1987. 310 с.
. Башта
Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. - М.: Машиностроение, 1972. - 320 с.
. Башта
Т.М., Руднев С.С., Некрасов Б.Б. и др. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы:
Учебник. 2-е изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1982. - 423 с.
. Богданович
Л.Б. Гидравлические механизмы поступательного движения: Схемы и конструкции. -
М., Киев: МАШГИЗ, 1958. - 181 с.
. Богомолов
А.И., Михайлов К.А. Гидравлика: Учебник. Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.:
Стройиздат, 1972. - 648 с.
. Васильченко
В.А. Гидравлическое оборудование мобильных машин: Справочник. - М.:
Машиностроение, 1983. - 301 с., ил.
. Задачник
по гидравлике / Под ред. И.И. Куколевского. - М., Л.: Государственное
энергетическое издательство, 1956. - 344 с.
. Задачник
по гидравлике, гидромашинам и гидроприводу: Учеб. Пособие / Некрасов Б.Б.,
Фатеев И.В., Беленков Ю.А. и др.; Под ред. Б.Б.Некрасова. - М.: Высш.шк., 1989.
- 192 с.: ил.
. Каверзин
С.В. Курсовое и дипломное проектирование по гидроприводу самоходных машин:
Учебное пособие. - Красноярск: ПИК "Офсет", 1997. - 384 с.
. Каминер
А.А., Яхно О.М. Гидромеханика в инженерной практике. - К.: Техника, 1987. - 175
с.
. Копырин
М.А. Гидравлика и гидравлические машины. - М.: Высшая школа, 1961. - 302 с.
. Кочин
Н.Е., Кибель И.А., Розе Н.В.. Теоретическая гидромеханика. Часть 1. 6-е изд.,
перераб и дополн. - М.: Государственное издательство физико-математической
литературы, 1963. - 583 с.
. Кременецкий
Н.Н., Штеренлихт Д.В., Алышев В.М. и др. Гидравлика: Учебник. - М.: Энергия, 1973.
- 424 с., с ил.
. Лабораторный
курс гидравлики, насосов и гидропередач: Учеб. Пособие / Под ред. С.С. Руднева
и Л.Г. Подвидза. - 2-е изд., перераб. идоп. - М.: Машиностроение, 1974. - 416
с., с ил.
. Лебедев
И.И. Объемный гидропривод машин лесной промышленности. - М.: Лесная
промышленность, 1986. - 296 с.
. Лебедев
Н.И. Гидропривод машин лесной промышленности. - М.: Лесная промышленность,
1978. - 304 с.
. Навроцкий
К.Л. Теория и проектирование гидро- и пневмопривода: Учебник. - М.:
Машиностроение, 1991. - 384 с., ил.
. Осипов
П.Е. Гидравлика, гидравлические машины и и гидропривод: Уч. Пособие. 3-е изд.,
перераб. и доп. - М.: Лесная промышленность. 1981. - 424 с.
. Осипов
П.Е. Муратов В.С. Гидропривод машин лесной промышленности и лесного хозяйства.
- М.: Лесная промышленность, 1970. - 312 с.
. Примеры
гидравлических расчетов: Учеб. Пособие / Под ред. А.И. Богомолова - 2-е изд.,
перераб. - М.: Транспорт, 1977. - 526 с.
. Прокофьев
В.Н. Аксиально-поршневой регулируемый гидропривод. М.: Машиностроение, 1969. -
496 с.
. Рабинович
Е.З. Гидравлика. 2-е изд. Исправл. - М., 1957. - 395 с.
. Рабинович
Е.З. Гидравлика. 3-е изд., исправл. и перераб. - М.: Государственное
издательство физико-математической литературы, 1961. 395 с.
. Сборник
задач по машиностроительной гидравлике: Учеб.пособие / Бутаев Д.А., Калмыкова
З.А., Подвидз Л.Г. и др.; Под ред. И.И. Куколевского и Л.Г. Подвидза. - 4-е
изд., перераб. - М.: Машиностроение, 1981. - 464 с., ил.
. Свешников
В.К., Усов А.А. Станочные гидроприводы: Справочник. - 2-е изд., перераб. и доп.
- М: Машиностроение, 1988. - 512 с.: ил.
. Справочное
пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам / Я.М. Вильнер, Я.Т.
Ковалев, Б.Б. Некрасов и др.; Под.ред. Б.Б. Некрасова. - 2-е изд., перераб. и
дополн. - Минск: Высшая школа, 1985. - 382 с.
. Угинчус
А.А. Гидравлика и гидравлические машины. - М.Л: Государственное энергетическое
издательство, 1953. - 359 с.
. Чугаев
Р.Р. Гидравлика. - Л.: Энергия, 1970. - 552 с., ил.