1. ВИМОГИ ДО робочої рідини. Нормальна експлуатація гідроприводу можлива при використанні таких робочих рідин, які одночасно можуть виконувати різні функції. У першу чергу робоча рідина в гідроприводі є робочим тілом, тобто є носієм енергії, який забезпечує передачу останньої від
джерела енергії (двигуна) до її споживача (виконавчим механізмам). Крім
того, робоча рідина виконує роль мастила в парах тертя гідроприводу, будучи змащуючою і охолоджуючим агентом, і середовищем, що видаляє продукти зношування. До функцій робочої рідини відноситься і захист деталей гідроприводу від корозії. У зв'язку з цим до робочих рідин пред'являються різнобічні вимоги, в деякій мірі суперечливі і виконання яких повною мірою не завжди можливо. До них відносяться: - хороші мастильні властивості; - незначне редагування в'язкості при зміні температури і тиску; - інертність щодо конструкційних
матеріалів деталей гідроприводу;-оптимальна в'язкість, що забезпечує мінімальні
енергетичні втрати і нормальне функціонування ущільнень; - мала токсичність самої робочої рідини та її парів ; - мала схильність до вспениванию; - антикорозійні властивості; здатність охороняти деталі гідроприводу від корозії; - оптимальна
щільність; - довговічність; - оптимальна розчинність води робочою рідиною: погана для чистих мінеральних масел; хороша для емульсій і т.п. - Незаймистість; - мала здатність поглинання або розчинення повітря; - хороша теплопровідність; - малий коефіцієнт
теплового розширення; - здатність добре очищатися від забруднень; - сумісність з іншими марками робочої рідини; - низька ціна; Невиконання цих умов приводить до різних порушень у функціонуванні гідроприводу . Зокрема погані мастильні або антикорозійні властивості призводять до зменшення
термінів служби гідроприводу; неоптимальна в'язкість або її занадто велика залежність від режимів
роботи гідроприводу знижують загальний ККД і т.д. Нормальна та довготривала
робота гідроприводу визначається в рівній мірі як правильністю вибору марки робочої рідини при конструюванні, так і грамотної експлуатацією гідроприводу.
2. ВЛАСТИВОСТІ І ХАРАКТЕРИСТИКИ РОБОЧОЇ РІДИНИ 2.1 Загальнофізична ВЛАСТИВОСТІ
Щільність робочої рідини - фізична величина, що
характеризує відношення маси m рідини до її об'єму: r = m / V. Розмірність щільності - кг / м3. Величина щільності має велике значення для
енергетичних характеристик гідроприводу. Від неї залежить величина гідравлічних втрат, визначається, як pпот = rC2 / 2, де С - швидкість руху рідини. Зміна щільності робочої рідини при зміні темпі-ратури від t1 до t2 описується виразом: rt2 = r n1 / 1 + b (t2-t1). де b - коефіцієнт об'ємного розширення. Відносне зміна обсягу рідини при зміні температури характеризується температурним коефіцієнтом об'ємного розширення b. b = DV / V Dt, де V і DV - початковий обсяг і приріст об'єму при підвищенні температури на Dt. Розмірність коефіцієнта b - 1 / ° c. Зміна обсягу DV та обсяг робочої рідини при зміні температури з t1 до t2 може бути визначено за формулами: DV = b V (t2-t1), Vt2 = Vt1 [1 + b (t2-t1)]. Величина коефіцієнта об'ємного розширення невелика. Однак, це зміна слід все ж таки враховувати при розрахунку гідроприводів з замкнутою циркуляцією потоку, щоб уникнути руйнувань елементів гідроприводу при нагріванні. Можливість руйнування деталей гідроприводу обумовлена різницею у значеннях температурного коефіцієнта об'ємного розширення робочої рідини і металу деталей гідроприводу. Підвищення тиску, обумовлене нагрівом, прийнято оцінювати за формулою: Dp = (b-BМ) DtE / k де BМ - коефіцієнт об'ємного розширення матеріалу деталей гідроприводу; E - модуль пружності рідини; k-коефіцієнт, що характеризує об'ємну пружність матеріалу елементів гідроприводу. Груба
оцінка підвищення тиску в замкнутій судині при нагріванні на 10 ° C і прийнятих середніх значеннях b = 8.75 10-4, BМ = 5.3 10-5, E = 1.7 103 МПа і k = 1 дає величину близько 15 МПа. Тому в гідроприводі з замкнутою циркуляцією, експлуатованих при широкому діапазоні зміни температури робочої рідини-ти, повинні бути встановлені запобіжні клапани або інші пристрої, що компенсують температурне збільшення обсягу рідини. Стисливість рідини - це її здатність під дією зовнішнього тиску змінювати свій обсяг оборотним чином, тобто так, що після припинення дії зовнішнього тиску восстанав-ється первинний об'єм. Стисливість рідини характеризується модулем пружності рідини Е з розмірністю Па (або МПа). Зменшення об'єму рідини під дією тиску визначається за формулою DV = DV Dp / E. При підвищенні тиску модуль пружності збільшується, а при нагріванні рідини - зменшується. Зазвичай в маслі працюючого гідроприводу міститься до 6% нерозчиненого повітря. Після відстоювання протягом доби вміст повітря зменшується до 0.01-0.02%. У цьому випадку робоча рідина є газожидкостную суміш, модуль пружності якої підраховується за формулою: Егж = Е (Vж / Vp +1) / (V ж / Vp + E p0 / p 2) де Vж, Vp - обсяги
відповідно рідинної та газової фаз при
атмосферному тиску Р0. У робочій рідині міститься також певна кількість розчиненого повітря (пропорційне величині тиску), який практично не впливає на фізико-хімічні властивості масла, проте сприяє виникненню кавітації, особливо під всмоктуючих лініях насосів, в дроселях та інших місцях гідроприводу, де відбувається різка зміна тиску. 2.2 В'ЯЗКІСТЬ В'язкість - властивість рідини чинити опір зрушенню одного шару відносно іншого під дією дотичній сили внутрішнього тертя. Напруга тертя
відповідно до закону
Ньютона пропорційно градієнту швидкості dC / dy t = hdC / dy. Коефіцієнт пропорційності h носить назву динамічн-ської в'язкості h = t / dv / dy. Одиницею динамічної в'язкості є 1Па.с. (паскаль-секунда). Більш поширеним є інший показник -
кінематична в'язкість, яка враховує залежність сил внутрішнього тертя від інерції потоку рідини.
Кінематична в'язкість (або коефіцієнт динамічної в'язкості) визначається виразом g = h / r. Одиницею
кінематичної в'язкості є 1м2 / c. Ця величина велика й незручна для практичних
розрахунків. Тому використовують величину в 104 менше -1 см2 / c = 1Cт (Стокса), або 1 соту частину Ст - сСт (сантистоксах). У нормативно-технічних документах звичайно вка-зують
кінематичну в'язкість при 100 ° С - (g100) або при 50 ° С - (g50). Для нових марок олій у відповідності з міжнародними нормами вказується в'язкість при 40 ° С (точніше при 37.8 ° С) - g40. Зазначена температура
відповідає 1000 за Фаренгейтом. На практиці використовуються і інші параметри, що характеризують в'язкість рідин. Часто використовують так звану умовну або відносну в'язкість, яка визначається за течією рідини через малий отвір віскозиметра (приладу для визначення в'язкості) і порівнянню часу закінчення з часом витікання води. У залежності від кількості випробуваної рідини, діаметра отвору та інших умов випробувань застосовують різні показники. У Росії для вимірювання умов в'язкості прийняті умовні градуси Енглера (° Е), які представляють собою свідчення віскозиметра при 20, 50 і 100 ° С і позначаються відповідно ° E20; ° E50 і ° E100. Значення в'язкості в градусах Енглера є відношення часу витікання через отвір вяскозіметра 200 см3 випробуваної рідини до часу закінчення такої ж кількості дистильованої води при t = 20 З.. В'язкість рідини залежить від хімічного складу, від температури і тиску. Найбільш важливим фактором, що впливає на в'язкість, є температура. Залежність в'язкості від температури різна для різних рідин. Для масел в діапазоні температур від t = 50 0C до температури початку застигання застосовується фор-мула: nж = n50 exp (A / Tжa) де nж - значення кінематичної в'язкості при температурі Tж (° K), в cCm; A і a - емпіричні коефіцієнти. Для деяких робочих рідин значення коефіцієнтів А і а наведені в табл. 1.
Таблиця 1.
| ВМГ3 | АМГ-10 | МГ-20 | МГ-30 |
| А * 10-8 | 10,98 | 10,82 | 40 | 94 |
| а | 3,06 | 3,06 | 3,77 | 3,91 |
Залежність в'язкості від температури, або так звані в'язкісно-температурні властивості робочих рідин, оцінюються за допомогою індексу в'язкості (ІВ), що є паспортної характеристикою сучасних олій. Масла з високим
індексом в'язкості менше змінюють свою в'язкість при зміні температури. При невеликому індексі в'язкості залежність в'язкості від температури сильна. ІВ визначається
порівнянням даного масла з двома еталонами. Один з цих еталонів характеризується крутий в'язкісно-температурною характеристикою, тобто сильною залежністю в'язкості від температури, а інший - пологої характеристикою. Еталону з крутої характеристикою присвоєно ІВ = 0, а еталону з пологою характеристикою - ІВ = 100.
Відповідно до ГОСТ 25371-82 ІВ обчислюється за формулою: ВП = (n-n1) / (n-n2) або ІВ = (n-n1) / n3 де n -
кінематична в'язкість еталонного масла при t = 40 0C з ІВ = 0 і мають при t = 100 0С таку ж кінематичну в'язкість як і це масло, сСm; n1 - кінематична в'язкість даного масла при t = 40 0C, сСm; n2 - кінематична в'язкість еталонного масла при t = 40 0C, з ІВ = 100 і мають при t = 100 0C таку ж в'язкість, що і це масло, сСm; n3 = n-n2, cCm. Реальні робочі рідини мають значення ІВ від 70 до 120. В'язкість робочої рідини збільшується з підвищенням тиску. Для практичних розрахунків може використовуватися формула, що зв'язує динамічну в'язкість з тиском: hр = h0 ap де h0 і hр - динамічні в'язкості при атмосферному тиску і тиску р. а - постійний коефіцієнт; в залежності від марки мастила а = 1,002 - 1,004. При низьких температурах масла застигають. Температурою застигання (ГОСТ 20287-74) називається температура, при якій масло загусає настільки, що при нахилі пробірки з маслом на 450 його рівень протягом 1 хв. залишається нерухомим. При температурі застигання робота гідроприводу неможлива. Мінімальна робоча температура приймається на 10-150 вище температури застигання. В'язкість робочої рідини безпосередньо впливає на робочі
процеси і явища, що відбуваються як в окремих елементах, так і в цілому гідроприводі. Дія в'язкості неоднозначно і потрібні ретельні дослідження для рекомендації оптимальної в'язкості для конкретного гідроприводу. Зміна в'язкості є критерієм досягнення граничного
стану робочої рідини. При надмірно високої в'язкості сили тертя в рідині настільки значні, що можуть призвести до порушення суцільності потоку. При цьому відбувається незаповнення робочих камер насоса, виникає кавітація, знижується подача, погіршуються показники надійності. Але крім цього, висока в'язкість робочої рідини дозволяє знизити витоку через зазори, і щілинні ущільнення. При цьому об'ємний ККД збільшується. Але висока в'язкість одночасно збільшує і тертя в тертьових парах і знижує механічний ККД. Одночасно знижується і гідравлічний ККД, оскільки зростають гідравлічні втрати. Рекомендується вибирати робочу рідину таким чином, щоб кінематична в'язкість при тривалій експлуатації в гідроприводі з шестеренними насосами знаходилася в межах 18-1500 cCm, в гідроприводі з пластинчастими насосами 10 - 4000 cCm і в гід робочої рідини пов'язані з міцністю маропріводе з аксіально-поршневими насосами 6 -2000 cCm. Змащувальні здатності робочої рідини пов'язані з утворенням на тертьових
поверхнях масляної плівки та здатністю її протистояти розриву. Зазвичай, чим більше в'язкість, тим вище міцність масляної. плівки при зсуві. Робоча рідина в гідроприводі повинна запобігати контактування і схоплювання тертьових поверхонь при малих швидкостях ковзання в умовах граничного режиму тертя. Іншими словами, робоча рідина, повинна, по-перше, володіти протизадирними властивостями, по-друге зменшувати знос поверхонь тертя, створюючи гідродинамічний режим мастила, тобто володіти протівоізностнимі властивостями. Поліпшення протизадирних і протівоізностних властивостей робочої рідини досягається введенням їх до складу присадок. Звичайно вводять кілька присадок або комплексні присадки, що покращують відразу декілька показників робочої рідини Стабільність властивостей - це здатність робочої рідини зберігати працездатність протягом заданого часу при зміні первинних властивостей в допустимих межах. Стабільність характеризується антиокислювальної здатністю і однорідністю робочої рідини, які перебувають між собою в залежності. При тривалій експлуатації в результаті реакції
вуглеводнів олії з киснем повітря в робочій рідині з'являються смолисті нерозчинні фракції, які утворюють опади і плівки на поверхнях деталей, обумовлюючи
старіння робочої рідини. У результаті може бути порушено нормальне функціонування таких преціціонних елементів гідроприводу, як розподільники, дроселі і т. п.. На швидкість окислення істотно впливають температура масла, інтенсивність його перемішування, кількість знаходяться в робочій рідині води і повітря, а також металевих забруднень. Значне каталітичне вплив на
процес старіння надає присутність мідних деталей. Окислення робочої рідини характеризується зміною кіслотнго числа РН, що визначається кількістю міліграмів їдкого калію (КОН), необхідного для нейтралізації вільних кислот в 1 г рідини. Кислотне число РН і кількість осаду використовується для оцінки старіння рідини (ГОСТ 5985-79). Воно є одним з параметрів, що визначають працездатність робочої рідини. Щоб підвищити антиокислювальні властивості робочої рідини, використовуються присадки. 2 Антикорозійні властивості-характеризують здатність робочої рідини виділяти повітря або інші гази без утворення піни. Цю здатність визначають за часом зникнення піни після подачі в рідину повітря або припинення перемішування. Здатність протистояти піноутворення посилюють додаванням антипінний присадки.
Механізм дії присадки полягає в зниженні поверхневого натягу рідини. Концентруючись на
поверхні бульбашок піни, присадка сприяє їх розриву, а, отже швидкому гасінню піни.
Стійкість робочої рідини до утворення
емульсії характеризується здатністю її розшаровуватися і відокремлюватися від потрапила в неї води. Додаванням в рідину деемульгатора (речовин, що руйнують масляні
емульсії) знижують
поверхневий натяг плівки на
межі поділу вода-масло і запобігають змішування робочої рідини з водою.
Працює з робочої рідини з
матеріалами гідроприводу характеризується відсутністю корозії металів, а також стабільність фізико-хімічних властивостей рідини. Причини корозійної активності робоча рідина тісно пов'язані з накопиченням в них хімічних сполук, які обумовлюють корозію металів. Серед таких сполук основний вплив на корозію надають перекису, що утворюються в результаті старіння робочої рідини, і які оцінюються кислотним числом pH. Антикорозійні властивості робочої рідини оцінюють з випробувань на корозію металевих (зі сталі 50 і міді М2) пластин, поміщених на 3 години в рідину, нагріту до 1000С. Відсутність потемніння на металевих пластинах є позитивним результатом перевірки. Сумісність з гумовотехнічними виробами гідроприводу оцінюють величиною набухання гуми марки УИМ-1 або втрати її маси в робочої рідини при заданій тривалості випробувань. Питома теплоємність робочої рідини - кількість теплоти, необхідне для підвищення температури одиниці маси на один градус Цельсія. Одиницею питомої теплоємності є 1Дж/Кг * C °. Питома теплоємність робочої рідини - важливий показник для гідроприводу.
Він характеризує інтенсивність підвищення температури в гідросистемі. Велика енергоємність означає велику теплову інерційність гідроприводу і, отже, більш рівномірний розподіл температури в елементах системи. З підвищенням температури питома теплоємність робоча рідина змінюється незначно. Теплопрводность робочої рідини - кількість теплоти, що проходить за одиницю часу через одиницю поверхні на одиницю товщини шару. Одиниця теплопровідності - 1Вт / M ¤ ° С. Теплопровідність робочої рідини з підвищенням температури зменшується Чистота робочої рідини - характеризується кількістю або масою сторонніх часток в заданому обсязі. Частинки забруднень потрапляють в робочу рідину різними способами: при заливці рідини в бак; як продукти зносу тертьових поверхонь; через сапуни і ущільнення гідроприводу. Вплив чистоти робочої рідини на надійність гідроприводу величезна. До цих пір це основний показник, лімітуючий довговічність гідроприводу. Підвищена
забрудненість робочої рідини викликає підвищений знос деталей гідроприводу, погіршення його характеристик і передчасний
вихід з ладу. Чистота робочої рідини характеризується класами чистоти, від 0 до 17. За ГОСТ 17216-71 кожному класу відповідає допустима кількість часток певного розміру і загальна
маса забруднень. Всі
забруднення діляться на дві групи: частки і волокна.
Волокнами вважаються частки товщиною не більше 30 мкм при відношенні довжини до товщини не менше 10:1. Частинки забруднень розміром більше 200 мкм (не рахуючи волокон) в робочій рідини не допускаються.
Маса забруднень для класів від 0 до 5 не нормується, а для класів з 6 по 12 не є
контрольним параметром. Нормування класів чистоти за ГОСТ 17216-71 має недоліки. Зокрема, в реальній робочій рідини співвідношення кількості частинок певного розміру для одного класу чистоти, як правило, не дотримується. Може виявитися, частинки великого розміру відсутні, але менші частки перевищують допустимий рівень. При цьому, загальна
маса забруднень може бути менше допустимої для даного класу. У такій ситуації, працездатність такої рідини буде не нижче рідини, що повністю відповідає за показником даного класу, але її слід відповідно до ГОСТ класифікувати іншим, більш грубим класом чистоти. Щоб ліквідувати цей недолік, в деяких галузях, введені додаткові показники, більш зручні для використання. Зокрема, у верстатобудуванні використовується параметр забруднення W за галузевою нормалі РТМ2 Н06-32-84. Цей параметр підраховується за формулою: W = 10 ^ -10 * n1 * n2 * n3 * n4 * n5, де n1-n5 - кількість частинок забруднень відповідно: 5-10; 10-25; 25-50; 50-100 і понад 100 мкм обсязі рідини 100 см3 Класифікаційний параметр W приведений у відповідність з класами частоти ГОСТ 17216-71 Гідропривід пред'являє високі вимоги до чистоти робоча рідина Таблиця 2
| Номінальна тонкість фільтрації mkm | Клас чистоти |
| Насоси шестерні P <= 2.5 МПа насоси і мотори пластинчасті нерегульовані P <= 6.3 МПа. | 40 | 14-15 |
| Насоси пластинчасті нерегульовані P <= 12.5-16 Мпа; насоси пластинчасті регульовані P <= 6.3 МПа; насоси та гідромотори аксіально-поршневі p <= 16 МПа; гадроціліндри гідроапаратура P <= 20 МПа. | 25 | 12-14 |
| Електрогідравлічний стежить гідропривід, дросселирующие гадрораспределітелі. | 5-10 | 10-12 |
3. ВИДИ РОБОЧИХ РІДИН
3.1 Робочі рідини на нафтовій основі. Робочі рідини на нафтовій основі виготовляються з продуктів перегонки нафти, які залишаються після паливних фракцій. Ці продукти являють собою суміш різних вуглеводнів, яка зазвичай називається мазутом. При нагріванні мазуту при зниженому тиску знижується температура кипіння окремих вуглеводнів, що дозволяє виділити з мазуту окремі фракції. Процес цей називається вакуумної сублімацією. Існують дві схеми переробки мазуту - паливна і масляна. При паливної отримують тільки одну фракцію (350-500 0С), що використовується звичайно як базовий продукт для каталітичного
крекінгу або гідрокрекінгу для отримання важких палив. При олійною переробці виділяють три фракції: легкі дистилятні
оливи, що википають при 300-400 0С, середні дистилятні оливи (400-450 0 С) і важкі (450-500 0С). У результаті вакуумної перегонки отримують базові дистилятні оливи, а продукти, що залишилися (напівгудрон і гудрон) використовують для отримання залишкових масел.
Характерною особливістю дистилятних масел є їх високі в'язкісно-температурні властивості (високий ІВ) і висока термоокислювальна стабільність. Але ці масла не мають задовільною маслянистістю, тобто міцність масляної плівки невелика, що знижує їх змазує здатність. Залишкові масла, навпаки, мають високу природної маслянистістю, але поганими в'язкісно-температурними властивостями і високою температурою застигання. Для одержання базових товарних масел застосовують складну технологію, засновану на підборі суміші з дистилятних і залишкових масел і
очищення від шкідливих домішок. До числа останніх відносяться продукти окисної полімеризації, органічні кислоти, нестабільні
вуглеводні,
сірка та її сполуки. Для поліпшення низькотемпературних властивостей, олії піддають депарафінізації і деасфальтизації.
Процес очіскі олії є найбільш складним і в екологічному сенсі небезпечним процесом. В даний час застосовують такі методи
очищення олій: 1. Вилуговування. Це
найпростіший спосіб. Масло обробляють розчином лугу (NaOH), яка нейтралізує органічні кислоти. Продукти окисної полімеризації (нафтові смоли та інші шкідливі домішки) при лужної очищенні не видаляються, тому цей спосіб знаходить обмежене застосування. 2. Кислотно-лужна і кислотно-контактна очищення. При цьому методі очищення основним реагентом, що входять в з'єднання з небажаними домішками, є
сірчана кислота, яку додають в дистиллятное масло до 6%, а в залишкове - до 10% від маси оброблюваної рідини.
Сірчана кислота руйнує смолисто-асфальтові і ненасичені вуглеводні. Подукт реакції разом з невикористаної частиною сірчаної кислоти утворюють осад, званий кислим гудроном. Найбільш цінні ціклановие вуглеводні, які складають основу масла, сірчаної кислотою не зачіпаються. Після видалення осаду масло промивається водним розчином лугу, який нейтралізує залишки сірчаної кислоти і кислого гудрону.
Очищення закінчується промиванням олії водою та просушуванням перегрітою парою або гарячим повітрям. При такому способі нейтралізації залишкової кислотності можливе утворення стійких водомасляного емульсій. Поет-му замість обробки лугом застосовують контактне фільтрування за допомогою вибілюючих глин. Останні мають великий адсорбційну здатність поглинати полярно-активні вещест-ва, до яких відносяться продукти взаємодії фракцій масла з сірчаною кислотою.
Такий метод називається кислотно-контактного очищення. Застосування для очищення масла сірчаної кислоти має суттєві недоліки: - при сучасних масштабах використання масел необхідна велика кількість сірчаної кислоти,
виробництво якої дорого й
екологічно небезпечно; - кислий гудрон, який є відходом при цьому способі очищення, дуже токсичний і екологічно шкідливий продукт. Його вторинне використання екологічно небезпечно, а переробка складна і дорога. 3. Очищення селективними розчинниками. Особливістю цього методу є можливість у
процесі очищення багаторазово використовувати розчинники шкідливих домішок. Як розчинники застосовують фенол, фурфурол та інші речовини. Принцип селективного очищення полягає в наступному. Підбирають розчинник, який при певній температурі і кількісному співвідношенні з очищується маслом вибірково (селективно) розчиняє в собі всі шкідливі домішки і погано або зовсім не розчиняє очищається продукт. При змішуванні очищуваного масла з селективним розчинників основна частина шкідливих домішок розчиняється і переходить в розчинник, який не змішуючись з маслом, легко з ним поділяється при відстоюванні. Виходить шар очищеної олії (рафінадний шар) і шар розчинника з шкідливими, віддаленими з масла домішками. Цей шар називають екстрактом. Шари поділяють. Рафінадний шар потім доочищають отбеливающими глинами, а екстракт піддають регенерації. При регенерації селективний розчинник відокремлюється від шкідливих продуктів і знову використовується в процесі очищення. Дуже важливо вибрати як кількісне співвідношення масла і розчинника, так і температуру
процесу. При використанні в якості розчинника фенолу в залежності від кількості домішок, а також від складу олії температура процесу може бути призначена в межах від 50 до 300 0 С, а співвідношення масла і фенолу - від 1: 1.5 до 1:2. 4. Гідрогенізація.
Процес полягає в гідруванні (насиченні) неграничних вуглеводнів воднем в присутності каталізаторів. При цьому повністю видаляються сірка і сірковмісні речовини. Процес відбувається в спеціальних установках під тиском ~ 2 Мпа при температурі 380-400 0 С. 5. Деасфальтизації і депарафінізації застосовується для поліпшення в'язкісно-температурних властивостей масла. Деасфальтизації проводиться за допомогою рідкого пропану, який під тиском 2-4 МПа змішують з очищеною олією у пропорції до 10:1. Відходом виробництва є бітум. Пропан після очищення може бути використаний повтороно. Депарафінізації масла, тобто виділення з нього парафіну і цезеріна, роблять у кілька етапів. Спочатку в масло додають розчинники і суміш нагрівають до температури на 15-20 0 С вище температури розчинення парафіну і цезеріна. Потім суміш піддають охолодженню і фільтрації. Застиглий парафін і цезерін залишаються на фільтрах. Розчинник і масло поділяють відстоюванням.
Робочі рідини на нафтовій основі найбільш часто використовуються в гідроприводах. Однак базові олії за рідкісним винятком (веретенне АУ, турбінне і деякі інші олії) не застосовуються, тому що не володіють необхідними для гідроприводу властивостями. Для отримання робочих рідин з потрібними експлуатаційними властивостями базові масла піддаються доробці з допомогою різних присадок. На основі базових масел готуються емульсії, які іноді використовуються в гідроприводах в якості робочих рідин.
Емульсії є суміші масла на нафтовій основі і пом'якшеної води. Розрізняють емульсії "масло у воді" і "
вода в маслі". Перші є мелкодісперсіонние суміші води і 2-3% емульсолу, до складу якого входять
мінеральне масло з добавкою 12-14% олеїнової кислоти і 2,5% їдкого натру. Вони володіють малою в'язкістю, низькою змащуючої здатністю, високою корозійною активністю і обмеженим температурним діапазоном. Позитивними властивостями емульсій типу "масло у воді" є негорючість і низька вартість. Емульсії типу "вода в маслі" представляють собою суміш олії з близько 40% води з присадками, що забезпечують
стійкість емульсії (емульгатори). Такі робочі рідини трохи поступаються мінеральних масел по корозійної стійкості та змащуючою властивостям при невисоких тисках. Однак зі зростанням тиску ці властивості погіршуються. Емульсії використовуються в якості робочих рідин в гідроприводах ковальсько-пресових і гірських машин, де вимоги протипожежної безпеки підвищені. 3.2 Синтетичні робочі рідини Робочі рідини на нафтовій основі не можуть забезпечити весь діапазон вимог, які пред'являє до гідроприводу практика. Для гідроприводів, що працюють в умовах, що відрізняються від нормальних (tраб> 1000C, підвищені вимоги до пожежної безпеки, надмірно
низькі температури навколишнього середовища і т.п.), або від яких потрібна підвищена стабільність характеристик, застосовуються синтетичні робочі рідини. Володіючи підвищеними окремими властивостями, синтетичні робочі рідини мають деякі недоліки, пріпятствующіе їх широкому застосуванню. Це в першу чергу висока вартість і обмеженість сировинних
ресурсів, використовуваних для виготовлення синтетичних рідин. Крім того, ряд таких рідин погано сумісні з основними матеріалами гідроприводів, токсичні і мають гірші, по сравнеію з мінеральними маслами, показники по окремих властивостях. Існує безліч типів синтетичних рідин, з яких у гідроприводах
знайшли застосування наступні: диефіри, силоксан, фосфати, водовмісні рідини, фтор-і хлорорганічні робочі рідини. Всі типи органічних рідин володіють у порівнянні з мінеральними маслами підвищеними протипожежними властивостями. Найбільш кращими в цьому відношенні є фторорганические рідини, які відрізняються повної негорючістю. Крім того, вони виключно хімічно інертні і термічно стабільні. Водовмісні рідини не спалахують при розпиленні на полум'я або на поверхню, нагріту до температури 7000С. Решта рідини мають підвищену вогнестійкість в порівнянні з нафтовими маслами, але є горючими і можуть розпалиться при попаданні на
вогонь або гарячий матеріал. Розглянемо характеристики синтетичн робочих рідин. Диефіри - рідини на основі складних ефірів, що є продуктами реакції двоосновних кислот (адипінової, себаціновой та ін) з первинними або багатоатомними спиртами (наприклад, з пентаеритриту). Диефіри представляють собою маслянисті рідини з хорошою змащувальну здатність, задовільною в'язкісно-температурною характеристикою, малої випаровуваність і високою температурою спалаху. Диефіри недостатньо стійкі до окислення, тому в них вводять антиокислювальну та протизносний присадку. У середовищі диефірів погано працюють ракава і ущільнення з нітритний
каучуків, електроізоляційні
матеріали,
метали, що містять
свинець, кадмієві і цинкові покриття. Диефіри сумісні з сілоксанов, тому в останні вводять диефіри для поліпшення мастильних властивостей. Робоча температура диефірів обмежена 2000С, оскільки при температурі 230 - 2600С вони починають розкладатися. Диефіри використовуються в гідроприводах турбогвинтових двигунів. Силоксан і полисилоксана - рідини на основі кремній-органічних полімерів. Вони мають найбільш пологу з усіх робочих рідин в'язкісно-температурну характеристику, тобто її в'язкість мало залежить від температури. В'язкість полісілоксанов збільшується зі збільшенням молеулярной маси полімеру, що дозволило створити широкий ряд базових силоксанових рідин з послідовно увелічівющейся в'язкістю. Діапазон вязкостей сілоксанов від 10 до 3000 сСт при 250С. Силоксан характеризуються великою стискальністю і стійкістю до окислення. Вони володіють найменшим поверхносного натягом з усіх відомих робочих рідин. Силоксан витримують температуру до 1900С, проте вже при 2000С починають розкладатися з утворенням окису кремнію (кремнезему), який є хорошим
абразивом, тому робоча температура не перевищує 1750С. Змащуюча здатність сілоксанов незадовільна (особливо для сталі), тому їх застосовують для робочих рідин гідроприводів тільки в суміші диефіри або мінеральними маслами. Температура застигання чистих сілоксанов -80 ...- 900С, але в суміші з іншими компонентами в робочих жілкостях вона підвищується і не буває нижче-700С. Фосфати - рідини на основі складних ефірів фосфорної кислоти - відрізняються підвищеною вогнестійкістю і хорошою змащувальну здатність. Найбільш термостабільні тріарілфосфати, проте вони погано працюють при низьких температурах. За в'язкісно-температурним властивостями фосфати поступаються мінеральних олій, їх в'язкість зростає при низьких температурах. Фосфати схильні до гідролізу, тому їх не можна застосовувати в системах, де можливе попадання води. Багато фосфати токсичні. Застосовують фосфати у гідроприводах теплових електростанцій (у тому числі і атомних) і металургійного устаткування, а також на літальних апаратах. Водовмісні (водно-гліколеві і водно-гліцеринові) рідини є клас огнестойкіхтрабочіх рідин, пожежобезпечність яких забезпечується присутністю в них води. Основними компонентами водногліколевих рідин є гліколь (зазвичай,
етиленгліколь) - 50-60% і вода -35-45%. До складу робочих рідин також входять водорозчинний загусник та інші присадки.
4. Позначення марок робочих рідин. В даний час діють різні системи позначення марок робочих рідин. Для робоча рідина загального призначення прийнято назву "індустріальні" із зазначенням в'язкості в сСт при t = 50 C. Крім того, існують ще галузеві системи позначень. Наприклад, робоча рідина для верстатних гідропривід - ІГІДРОПРІВОД, для гідропривід
транспортних установок - МР, МГЕ, для авіаційних гідропривід - АМГ. При цьому марка робоча рідина може содерабочая жідкостьать або не содерабочая жідкостьать вказівки на в'язкість. У майбутньому передбачається перехід на нову систему маркування. Основою для неї є міжнародний
стандарт ISO 6443 МS / 4, який
встановлює класифікацію групи Н (гідравлічні системи), яка відноситься до класу L (мастильні матеріали, індустріальні масла та споріднені продукти). Кожна категорія продуктів групи Н позначена
символом, що складається з кількох літер, але приймемо ІСО - L-HV або скорочено L - HV.
Символ може бути доповнений числом,
відповідним показником в'язкості по MS ISO 3448. На основі описаного
стандарту розробляються національні стандарти.В Росії діє група
стандартів ГОСТ 17479.0-85 ... ГОСТ17479.4-87, за якими буде проводитися маркування для новостворюваних робоча рідина на нафтовий основе.В табл. 3 дана вибірка найбільш поширених робоча рідина для різних гідропривід зі старими позначеннями та їх аналогами за ГОСТ і по MS ISO. Таблиця 3.
| Існуюче позначення | Позначення по ГОСТ | Позначення по MS ISO |
| І-12А | І-ЛГ-А -15 | L-HH-15 |
| І-20А | І-Г-А-32 | L-HH-32 |
| І-30А | І-Г-А-46 | L-HH-46 |
| І-40А | І-Г-А-68 | L-HH-68 |
| І-50А | І-Г-А-100 | L-HH-100 |
| ІГІДРОПРІВОД-18 | І-Г-С-32 | L-HM-32 |
| ІГІДРОПРІВОД-30 | І-Г-С-46 | L-HM-46 |
| ІГІДРОПРІВОД-38 | І-Г-С-68 | L-HM-68 |
| ІГІДРОПРІВОД-49 | І-Г-С-100 | L-HM-100 |
| ЛЗ-МР-2 | МГ-5-Б | L-HM-5 |
| РМ | МГ-7-Б | L-HM-7 |
| МГЕ-4А | МГ-5-Б | L-HL-5 |
| МГЕ-10А | МГ-15-У | L-HM-15 |
| ВМГ3 | МГ-15-В (з) | L-HV-15 |
| АМГ-10 | МГ-15-Б | L-HM-15 |
| АУ | МГ-22-А | L-HH-22 |
| АУП | МГ-22-Б | L-HM-22 |
| Р | МГ-22-В | L-HR-22 |
| ЕШ | МГ-32-А | L-HL-32 |
| МГ-30 | МГ-46-Б | L-HM-46 |
| МГЕ-46В | МГ-46-У | L-HR-46 |
У практиці зарубіжних фірм використовується система торгових марок робоча рідина. Наприклад,
фірма SHELL випускає олії під назвою TELLUS 532 (546,568,5100), TONNA T32 (68), VITREA 46 (68,100) та ін, EXXON-NUTO HR32 (HR46, HR48, HR100) та ін
5. Рекомендовані масла для верстатних гідрпріводов. Рекомендовані для застосування в верстатних гідроприводах марки мінеральних олій вітчизняного виробництва та еквівалентні масла виробництва провідних іноземних фірм наведено в табл. 4 (на розвороті).
Переваги повинні
мати масла ІГП, які виготовлені з нафт, піддані глибокому селективної очищенню. При технічно грамотної експлуатації гідросистем масла типу ІГМ можуть нормально експлуатуватися на протязі 6-8 тисяч годин.
6 Фільтри, що застосовуються у верстатних гідроприводах. При дотриманні необхідних вимог до чистоти гідросистеми вдається підвищити надійність гідроприводів і зменшити експлуатаційні
витрати в середньому на 50% .. Фільтри забезпечують в процесі експлуатації гідроприводу необхідну чистоту масла, працюючи в режимі полнопоточного чи пропорційною фільтрації у всмоктувальній, напірній або зливний лініях гідросистеми. Найчастіше встановлюють комбінацію фільтрів. Приймальні фільтри, що встановлюються в гідросистеми верстатів: - Сітчасті по ОСТ2 С41-2; - Приймальні типу ФВСМ по ТУ2-053-1855-87; Зливні фільтри: - сітчасті типу АС42-5 або ВС42-5 по ТУ2-053-1614-82 ; Напірні фільтри: - Щілинні за ГОСТ 21329-75; - Напірні типу ФГМ32 по ТУ2-053-1778-86; - Вбудовувані типу ФВ по ТУ2-053-1854-87; - Фільтри типу Ф10 по ТУ2-053-1636-83 ; - Магнітно-пористі типу ФМП по ТУ2-053-1577-81. Також в системи гідроприводу верстатів встановлюються
магнітні очисники. Їх ставлять, як правило, у прорізах перегородок баків. До таких фіьтрам відносяться: - Сепаратори магнітні очисні типу ФММ по ТУ2-053-1838-87; - Патрони магнітні по ОСТ2 Г42-1-73; - Уловлювачі магнітні по ТУ2-053-1788-86. Повітряні і заливні фільтри захищають від забруднення баки насосних установок. До них відносяться: - Фільтр Г45-27 (сапун 20); - Фільтр Г42-12Ф по ТУ2-053-1294-77; - Фільтр типу ФЗ у ТУ2-053-1575-81.
7. Ущільнення, що застосовуються в гидролінія верстатних гідроприводів. Ущільнення верстатних гідроприводів повинні бути досить герметичними, надійними, зручними для монтажу, створювати мінімальний рівень тертя, мати невеликі розміри, низьку вартість і сумісність з робочим середовищем. У верстатних гідроприводах застосовуються такі ущільнення: -
Кільця гумові ущільнювальні круглого перерізу по ГОСТ 9833-73; - Ущільнювачі шевронні гумовотканинні за ГОСТ 22704-77; - Манжети ущільнювальні гумові для гідравлічних пристроїв по ГОСТ 14896-84; - Манжети армовані для валів по ГОСТ 8752 -79; - Кільця поршневі по ОСТ2 А54-1-72; - Грязес'емнікі гумові за ГОСТ 24811-81.
