Восстановление качества рабочих жидкостей реферат

Обновлено: 04.07.2024

Понятие и физические свойства жидкости. Особенности рабочей жидкости гидропривода и её основные параметры: плотность, вязкость и сжимаемость. Подбор рабочих жидкостей.

Жидкости - это физические тела, по своему молекулярному строению занимающие промежуточное положение между твердыми телами и газами. От твердого тела жидкость отличается наличием текучести, а от газа — крайне малой изменяемостью своего объема при изменении внешних условий.

Рабочая жидкость объединяет все преобразующие устройства гидроприводов и является одним из основных его элементов, выполняющим многосторонние функции по передаче энергии, смазке трущихся деталей, т. е. обеспечению работоспособности и надежности работы гидропривода.

Механика жидкости базируется на основных принципах физики и общей механики. Силы, оказывающие воздействие на ограниченный объём жидкости, как и в механике твердого тела, подразделяют на внутренние и внешние. Внутренние силы осуществляют взаимодействие между частицами жидкости. Внешние силы делятся на объемные, распределенные по всему объему жидкости, например силы тяжести, и поверхностные, действующие на свободную поверхность жидкости, а также силы, действующие со стороны ограничивающих стенок.

Специфической особенностью жидкости является практическое отсутствие в естественных состояниях растягивающих усилий и существенное сопротивление сдвигающим силам, которые проявляются при движении жидкости в виде сил внутреннего трения.

Для упрощения теоретических расчетов и исследований в гидравлике используют модель идеальной жидкости, которая в отличие от реальной не имеет сил внутреннего трения, абсолютно несжимаема и характеризуется только плотностью. Течение идеальной жидкости в каком-либо канале не сопровождается потерей энергии.

Для распространения на реальные жидкости теоретических выводов, полученных для идеальных жидкостей, вводят поправки или коэффициенты, полученные в ходе исследования реальных жидкостей.

Рабочая жидкость гидропривода и требования к ней

Рабочая жидкость является рабочим телом гидропривода, поэтому она должна быть малосжимаемой, ибо только при этих условиях она может эффективно передавать оказываемое на нее давление. Рабочие жидкости должны быть однородны, не содержать воду, кислоту и щелочь, так как эти вещества вызывают коррозию металла и вспенивание жидкости.

При выборе рабочей жидкости учитывается комплекс исходных показателей: диапазон и перепад рабочих давлений, температур и скоростей потока, характеристики применяемых материалов, возможность очистки и смены жидкости, ее стоимость и др.

Рабочая жидкость в гидроприводе горных машин находится под воздействием изменяющихся в широких пределах давлений, температур и скоростей. Например, давление жидкости в гидроприводе механизированных крепей достигает 60 МПа и более, а скорость движения в отдельных элементах — 1200 м/с.

Диапазон температур, в которых обычно работает гидропривод подземных горных машин, составляет 10. 90 °С, а гидропривод машин для открытых работ часто работает в условиях низких температур. Кроме того, рабочая жидкость гидропривода находится в условиях большой запыленности и повышенной влажности атмосферы.

Для обеспечения нормальной работы гидропривода к рабочей жидкости предъявляются следующие требования:

• хорошие смазочные и устойчивые антикоррозионные свойства с учетом материалов опор и уплотнений гидропривода;

• инертность по отношению к используемым в гидроприводе материалам, включая металлы, краски, пластмассы и эластичные материалы, и хорошие защитные свойства для защиты материалов от коррозии после слива жидкости;

• безопасность в обращении, т. е. жидкость не должна быть токсичной, особенно в распыленном состоянии и при разложении;

Основные параметры рабочей жидкости

Плотность жидкости оказывает большое влияние на значение давления в гидросистеме, так как только при определенном перепаде давления возможен поток жидкости через конструктивные каналы гидравлических устройств. Чем выше плотность рабочей жидкости, тем большее давление затрачивается на ускорение и торможение потока, при всём этом нет полезной работы в исполнительном механизме. Для рабочей жидкости с более высокой плотностью необходимо при прочих равных условиях для передачи данной энергии потока применять элементы с большим проходным сечением и, наоборот, для жидкости с меньшей плотностью — элементы с очень небольшими зазорами. Создание элементов с малыми зазорами связано с большими трудностями и требует очень тонкой очистки рабочей жидкости. Исходя из этого в гидроприводах рекомендуется применять рабочие жидкости плотностью (7. 10) 102 кг/м3.

Вязкость — важнейшая характеристика жидкости любого назначения. Для большинства жидкостей вязкость зависит от температуры и давления. Чем больше скорость перемещения исполнительного механизма и чем меньше рабочее давление, тем вязкость жидкости должна быть меньше, так как при большой скорости потока имеют место большие потери давления. При малой скорости перемещения исполнительного механизма и при больших давлениях следует применять более вязкие жидкости, поскольку с уменьшением вязкости растет величина утечек. Вязкость обычно значительно ограничивает диапазон рабочих температур гидросистемы. Для гидропривода рекомендуются жидкости, вязкость которых составляет 0,1. 0,45 Ст, или (1. 45)10-4 м2/с

Сжимаемость жидкости зависит от давления и температуры, однако основное значение имеет температура. Следствием сжимаемости жидкости является запаздывание срабатывания гидравлических механизмов, т. е. снижение их быстродействия. На сжимаемость жидкости большое влияние оказывает растворенный воздух. Обычно жидкость комнатной температуры и в состоянии равновесия с окружающей средой по объему содержит 5. 15 % растворенного воздуха. С увеличением давления количество растворенного воздуха пропорционально возрастает. Растворенный воздух увеличивает сжимаемость жидкости и является причиной возникновения кавитации и пульсации давления, что приводит к снижению срока службы гидравлических устройств.

Подобрать жидкость, полностью отвечающую предъявленным требованиям, очень трудно. Выбор жидкости следует производить в соответствии с конкретными условиями работы и рекомендациями завода-изготовителя. В качестве рабочей жидкости для гидропривода широко используются минеральные масла нефтяного происхождения, которые изготовляются в большом ассортименте. Кислотное число, входящее в характеристику масла, служит мерой установления сроков смены масла.

В практических расчетах для минеральных масел в диапазоне используемых давлений и температуры 40 °С модуль упругости Е рекомендуется принимать равным 1700 МПа. Для водной эмульсии при 20 °С в пределах рабочих давлений Е= 2050 МПа.

Чаше всего в качестве рабочей жидкости гидроприводов используют минеральные масла (индустриальное, турбинное, AM Г-10 и др.). Для работы при низкой температуре принимают различные глицерино-спиртовые смеси. Для гидросистем, работающих при температуре выше 150 °С, разработаны специальные синтетические полимерные жидкости. Их можно использовать (в закрытых системах) при температуре 370 °С. Температура застывания таких жидкостей достигает -90 . -100 °С, а кинематическая вязкость при снижении температуры увеличивается в 5—6 раз меньше, чем у минеральных масел. При этом синтетическим жидкостям присуши серьезные недостатки, ограничивающие их применение. Они обладают повышенной текучестью, что усложняет герметизацию гидросистем, растворяют пластификаторы резины, делая резиновые прокладки твердыми и хрупкими, сильно вспениваются и плохо смазывают поверхности материалов.

Все рабочие жидкости в большей или меньшей степени склонны к облитерации, т. е. заращиванию с течением времени малых проходных отверстий и каналов в результате адсорбции поляризованных молекул на стенках каналов в виде твердых слоев толщиной, соизмеримой с размерами самих проходных сечений. Вследствие этого увеличиваются силы трения и ухудшаются характеристики регулирующих и управляющих устройств. Для устранения облитерации необходимо систематически заменять рабочую жидкость гидросистем. Уменьшение облитерации достигается также созданием искусственной вибрации подвижных органов гидросистем.

Требования, предъявляемые к рабочим жидкостям гидравлических систем. Классификация и обозначения гидравлических масел в отечественной практике. Связь молекулярной структуры жидкостей с их физическими свойствами. Очистка и регенерация рабочих жидкостей.

Рубрика	Производство и технологии
Вид	контрольная работа
Язык	русский
Дата добавления	27.12.2016
Размер файла	2,5 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Рабочие жидкости гидравлических систем

1. Общая характеристика рабочих жидкостей

2. Функции, выполняемые рабочими жидкостями

3. Требования, предъявляемые к рабочим жидкостям гидравлических систем

4. Классификация рабочих жидкостей по международному стандарту ISO 3448

5. Классификация и обозначения гидравлических масел в отечественной практике

6. Типовой состав рабочих жидкостей

7. Связь молекулярной структуры жидкостей с их физическими свойствами

8. Загрязнения рабочих жидкостей

9. Очистка и регенерация рабочих жидкостей

рабочий жидкость гидравлический

1. 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.

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…+90С);

- 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:

1)диэфиры (сложные эфиры);

2) силоксаны (жидкости на основе кремнийорганических полимеров);

3) фосфаты (жидкости на основе сложных эфиров фосфорной кислоты);

4) водосодержащие (водно-гликолевые или водно-глицериновые);

5) 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.

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.

2.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

Рабочие жидкости гидравлических систем должны по возможности соответствовать таким требованиям как

* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.

1. Требования к рабочим жидкостям . 2

2. Свойства и характеристики рабочей жидкости . 3

3. Виды рабочих жидкостей . 11

4. Обозначение марок рабочих жидкостей . 16

5. Рекомендуемые масла для станочных гидроприводов. 17

6. Фильтры, применяемые в станочных гидроприводах. 18

7. Уплотнения,применяемые в станочных гидроприводах. 19

1 . ТРЕБОВАНИЯ К РАБОЧИМ ЖИДКОСТЯМ .

Нормальная эксплуатация гидропривода возможна при использовании таких рабочих жидкостей ,которые одновременно могут выполнять различные функции.

В первую очередь рабочая жидкость в гидроприводе является рабочим телом, т.е. является носителем энергии, обеспечивающим передачу последней от источника энергии (двигателя) к её потребителю (исполнительным механизмам). Кроме того, рабочая жидкость выполняет роль смазки в парах трения гидропривода, являясь смазывающим и охлаждающим агентом, и средой, удаляющей продукты изнашивания. К функциям рабочей жидкости относится и защита деталей гидропривода от коррозии.

В связи с этим к рабочим жидкостям предъявляются разносторонние требования, в некоторой степени противоречивые и выполнение которых в полной мере не всегда возможно. К ним относятся:

- хорошие смазочные свойства;

- малое изменение вязкости при изменении температуры и давления;

- инертность в отношении конструкционных материалов деталей гидропривода;

-оптимальная вязкость, обеспечивающая минимальные энергетические потери и нормальное функционирование уплотнений;

- малая токсичность самой рабочей жидкости и её паров;

- малая склонность к вспениванию;

- антикоррозийные свойства; способность предохранять детали гидропривода от коррозии;

- оптимальная растворимость воды рабочей жидкостью: плохая для чистых минеральных масел ; хорошая для эмульсий и т.п.

- малая способность поглощения или растворения воздуха;

- малый коэффициент теплового расширения;

- способность хорошо очищаться от загрязнений;

- совместимость с другими марками рабочей жидкости;

Невыполнение этих условий приводит к различным нарушениям в функционировании гидропривода. В частности плохие смазочные или антикоррозийные свойства приводят к уменьшению сроков службы гидропривода; неоптимальная вязкость или её слишком большая зависимость от режимов работы гидропривода снижают общий к.п.д. и т.д.

Нормальная и долговременная работа гидропривода определяется в равной мере как правильностью выбора марки рабочей жидкости при конструировании,так и грамотной эксплуатацией гидропривода.

2 .СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ

2.1 ОБЩЕФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Плотность рабочей жидкости - физическая величина, характеризующая отношение массы m жидкости к её объёму :

Размерность плотности - кг / м 3 .

Величина плотности имеет большое значение для энергетических характеристик гидропривода. От неё зависит величина гидравлических потерь, определяемая, как

В будущем предполагается переход на новую систему маркировки. Основой для неё является международный стандарт МS ISO 6443/4, который устанавливает классификацию группы Н (гидравлические системы) , которая относится к классу L ( смазочные материалы , индустриальные масла и родственные продукты ) . Каждая категория продуктов группы Н обозначена символом , состоящим из нескольких букв, но примем ИСО - L -HV или сокращенно L - HV. Символ может быть дополнен числом, соответствующим показателю вязкости по MS ISO 3448.

На основе описанного стандарта разрабатываются национальные стандарты.В России действует группа стандартов ГОСТ 17479.0-85. ГОСТ17479.4-87,по которым будет проводиться маркировка для вновь создаваемых рабочая жидкость на нефтяной основе.В табл. 3 дана выборка наиболее распространенных рабочая жидкость для различных гидропривод со старыми обозначениями и их аналогами по ГОСТ и по MS ISO.

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

1. Требования к рабочим жидкостям . 2

2. Свойства и характеристики рабочей жидкости . 3

3. Виды рабочих жидкостей . 11

4. Обозначение марок рабочих жидкостей . 16

5. Рекомендуемые масла для станочных гидроприводов. 17

6. Фильтры, применяемые в станочных гидроприводах. 18

7. Уплотнения,применяемые в станочных гидроприводах. 19

1 . ТРЕБОВАНИЯ К РАБОЧИМ ЖИДКОСТЯМ .

- хорошие смазочные свойства;

- малое изменение вязкости при изменении температуры и давления;

- инертность в отношении конструкционных материалов деталей гидропривода;

- малая токсичность самой рабочей жидкости и её паров;

- малая склонность к вспениванию;

- антикоррозийные свойства; способность предохранять детали гидропривода от коррозии;

- малая способность поглощения или растворения воздуха;

- малый коэффициент теплового расширения;

- способность хорошо очищаться от загрязнений;

- совместимость с другими марками рабочей жидкости;

2 .СВОЙСТВА И ХАРАКТЕРИСТИКИ РАБОЧЕЙ ЖИДКОСТИ

2.1 ОБЩЕФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Плотность рабочей жидкости - физическая величина, характеризующая отношение массы m жидкости к её объёму :

Размерность плотности - кг / м 3 .

где С - скорость движения жидкости.

Изменение плотности рабочей жидкости при изменении темпе-ратуры от t1 до t2 описывается выражением:

где b - коэфициент объемного расширения.

Относительное изменение объема жидкости при изменении температуры характеризуется температурным коэффициентом объёмного расширения b .

где V и D V - начальный объём и приращение объёма при повышении температуры на D t. Размерность коэффициента b - 1 /° c.

Изменение объёма D V и объём рабочей жидкости при изменении температуры с t1 до t2 может быть определено по формулам :

Vt2= Vt1[1+ b (t2-t1)].

Величина коэффициента объёмного расширения невелика. Однако , это изменение следует всё же учитывать при расчёте гидроприводов с замкнутой циркуляцией потока , чтобы избежать разрушений элементов гидропривода при нагреве.

Возможность разрушения деталей гидропривода обусловлена разницей в значениях температурного коэффициента объёмного расширения рабочей жидкости и металла деталей гидропривода. Повышение давления ,обусловленное нагревом , принято оценивать по формуле:

D p = ( b-b _м ) D tE / k

где b _м - коэффициент объёмного расширения материала деталей гидропривода;

E - модуль упругости жидкости;

k- коэффициент , характеризующий объёмную упругость материала элементов гидропривода.

Грубая оценка повышения давления в замкнутом сосуде при нагреве на 10 ° C и принятых средних значениях b =8.75 10 -4 , b _м =5.3 10 -5 , E=1.7 10 3 Мпа и k=1 дает величину около 15 Мпа. Поэтому в гидроприводе с замкнутой циркуляцией, эксплуатируемых при широком диапазоне изменения температуры рабочей жидкос- ти, должны быть установлены предохранительные клапаны или другие устройства , компенсирующие температурное увеличение объёма жидкости .

Сжимаемость жидкости - это её способность под действием внешнего давления изменять свой объём обратимым образом , т.е. так, что после прекращения действия внешнего давления восстанав- ливается первоначальный объём .

Сжимаемость жидкости характеризуется модулем упругости жидкости Е с размерностью Па ( или Мпа) .

Уменьшение объёма жидкости под действием давления определяется по формуле

При повышении давления модуль упругости увеличивается , а при нагреве жидкости - уменьшается .

Обычно в масле работающего гидропривода содержится до 6% нерастворённого воздуха. После отстаивания в течение суток содержание воздуха уменьшается до 0.01-0.02%. В этом случае рабочая жидкость представляет собой газожидкостную смесь , модуль упругости которой подсчитывается по формуле :

где V _ж , V _p - объёмы соответственно жидкостной и газовой фаз при атмосферном давлении Р ₀ .

В рабочей жидкости содержится также определённое количество растворённого воздуха (пропорциональное величине давления), который практически не влияет на физико-химические свойства масла, однако способствует возникновению кавитации , особенно во всасывающих линиях насосов, в дросселях и других местах гидропривода, где происходит резкое изменение давления.

Вязкость - свойство жидкости оказывать сопротивление сдвигу одного слоя относительно другого под действием касательной силы внутреннего трения. Напряжение трения согласно закону Ньютона пропорционально градиенту скорости dC/dy

Коэффициент пропорциональности h носит название динамиче-ской вязкости

Единицей динамической вязкости является 1Па.с.(паскаль-секунда).

Более распространённым является другой показатель - кинематическая вязкость , которая учитывает зависимость сил внутреннего трения от инерции потока жидкости. Кинематическая вязкость ( или коэффициент динамической вязкости) определяется выражением

Единицей кинематической вязкости является 1м 2 /c. Эта величина велика и неудобна для практических расчётов . Поэтому используют величину в 10 4 меньше -1 см 2 /c = 1Cт(стокс) , или 1 сотую часть Ст - сСт (сантистокс). В нормативно-технических документах обычно ука-зывают кинематическую вязкость при 100 ° С - ( g ₁₀₀ ) или при 50 ° С -( g ₅₀ ). Для новых марок масел в соответствии с международными нормами указывается вязкость при 40 ° С (точнее при 37.8 ° С) - g ₄₀ . Указанная температура соответствует 100 0 по Фаренгейту.

На практике используются и другие параметры , характеризующие вязкость жидкостей. Часто используют так называемую условную или относительную вязкость , определямую по течению жидкости через малое отверстие вискозиметра (прибора для определения вязкости) и сравнению времени истечения с временем истечения воды. В зависимости от количества испытуемой жидкости , диаметра отверстия и других условий испытаний применяют различные показатели. В России для измерения условий вязкости приняты условные градусы Энглера ( ° Е), которые представляют собой показания вискозиметра при 20, 50 и 100 ° С и обозначаются соответственно °E20; ° E50 и ° E100 . Значение вязкости в градусах Энглера есть отношение времени истечения через отверстие вяскозиметра 200 см 3 испытуемой жидкости к времени истечения такого же количества дистиллированной воды при t=20 С..

Вязкость жидкости зависит от химического состава , от температуры и давления. Наиболее важным фактором , влияющим на вязкость , является температура. Зависимость вязкости от температуры различна для различных жидкостей. Для масел в диапазоне температур от t = +50 0 C до температуры начала застывания применяется фор-мула :

где  _ж - значение кинематической вязкости при температуре T _ж ( ° K), в cCm;

A и a - эмпирические коэффициенты.

Для некоторых рабочих жидкостей значения коэффициентов А и а приведены в табл. 1.

А* 10 -8

Зависимость вязкости от температуры, или так называемые вязкостно-температурные свойства рабочих жидкостей, оцениваются с помощью индекса вязкости (ИВ) , являющегося паспортной характеристикой современных масел . Масла с высоким индексом вязкости меньше изменяют свою вязкость при изменении температуры. При небольшом индексе вязкости зависимость вязкости от температуры сильная. ИВ определяется сравнением данного масла с двумя эталонами. Один из этих эталонов характеризуется крутой вязкостно-температурной характеристикой , т. е. сильной зависимостью вязкости от температуры , а другой - пологой характеристикой. Эталону с крутой характеристикой присвоен ИВ=0 , а эталону с пологой характеристикой - ИВ = 100.

В соответствии с ГОСТ 25371-82 ИВ вычисляется по формуле :

где  - кинематическая вязкость эталонного масла при t= 40 0 C с ИВ=0 и имеющим при t=100 0 С такую же кинематическую вязкость как и данное масло, сСm ;

 ₁ - кинематическая вязкость данного масла при t=40 0 C , сСm ;

 ₂ - кинематическая вязкость эталонного масла при t=40 0 C, с ИВ=100 и имеющим при t=100 0 C такую же вязкость , что и данное масло, сСm ;

Реальные рабочие жидкости имеют значения ИВ от 70 до 120.

Вязкость рабочей жидкости увеличивается с повышением давления. Для практических расчетов может использоваться формула, связывающая динамическую вязкость с давлением:

где h ₀ и h _р - динамические вязкости при атмосферном давлении и давлении р .

а - постоянный коэффициент; в зависимости от марки масла а = 1,002 - 1,004.

При низких температурах масла застывают. Температурой застывания (ГОСТ 20287-74) называется температура , при которой масло загустевает настолько , что при наклоне пробирки с маслом на 45 0 его уровень в течение 1 мин. остается неподвижным. При температуре застывания работа гидропривода невозможна. Минимальная рабочая температура принимается на 10-15 0 выше температуры застывания.

Вязкость рабочей жидкости оказывает непосредственное влияние на рабочие процессы и явления , происходящие как в отдельных элементах, так и в целом гидроприводе. Действие вязкости неоднозначно и требуются тщательные исследования для рекомендации оптимальной вязкости для конкретного гидропривода. Изменение вязкости является критерием достижения предельного состояния рабочей жидкости.

При чрезмерно высокой вязкости силы трения в жидкости настолько значительны , что могут привести к нарушению сплошности потока. При этом происходит незаполнение рабочих камер насоса , возникает кавитация, снижается подача , ухудшаются показатели надежности.

Но помимо этого , высокая вязкость рабочей жидкости позволяет снизить утечки через зазоры , и щелевые уплотнения . При этом объёмный КПД увеличивается . Но высокая вязкость одновременно увеличивает и трение в трущихся парах и снижает механический КПД. Одновременно снижается и гидравлический КПД , так как возрастают гидравлические потери.

Смазывающие способности рабочей жидкости связаны с образованием на трущихся поверхностях масляной пленки и способностью её противостоять разрыву. Обычно , чем больше вязкость , тем выше прочность масляной. плёнки при сдвиге. Рабочая жидкость в гидроприводе должна предотвращать контактирование и схватывание трущихся поверхностей при малых скоростях скольжения в условиях граничного режима трения. Другими словами , рабочая жидкость , должна , во-первых , обладать противозадирными свойствами , во-вторых уменьшать износ поверхностей трения , создавая гидродинамический режим смазки , т. е. обладать противоизностными свойствами.

Улучшение противозадирных и противоизностных свойств рабочей жидкости достигается введением их в состав присадок. Обычно вводят несколько присадок или комплексные присадки , улучшающие сразу несколько показателей рабочей жидкости

Стабильность свойств - это способность рабочей жидкости сохранять работоспособность в течение заданного времени при изменении первоначальных свойств в допустимых пределах.

Стабильность характеризуется антиокислительной способностью и однородностью рабочей жидкости , которые находятся между собой в зависимости. При длительной эксплуатации в результате реакции углеводородов масла с кислородом воздуха в рабочей жидкости появляются смолистые нерастворимые фракции , которые образуют осадки и плёнки на поверхностях деталей , обуславливая старение рабочей жидкости. В результате может быть нарушено нормальное функционирование таких прециционных элементов гидропривода, как распределители , дроссели и т. п. .

На скорость окисления существенно влияют температура масла , интенсивность его перемешивания , количество находящихся в рабочей жидкости воды и воздуха , а также металлических загрязнений. Значительное каталитическое воздействие на процесс старения оказывает присутствие медных деталей. Окисление рабочей жидкости характеризуется изменением кислотнго числа РН , которое определяется количеством миллиграммов едкого калия (КОН) , необходимого для нейтрализации свободных кислот в 1 г. жидкости. Кислотное число РН и количество осадка используется для оценки старения жидкости (ГОСТ 5985-79). Оно является одним из параметров, определяющих работоспособность рабочей жидкости. Чтобы повысить антиокислительные свойства рабочей жидкости , используются присадки.

2 Антикоррозийные свойства- характеризуют способность

рабочей жидкости выделять воздух или другие газы без образования пены. Эту способность определяют по времени исчезновения пены после подачи в жидкость воздуха или прекращения перемешивания. Способность противостоять пенообразованию усиливают добавлением антипенной присадки. Механизм действия присадки состоит в понижении поверхностного натяжения жидкости. Концентрируясь на поверхности пузырьков пены , присадка способствует их разрыву , а , следовательно быстрому гашению пены.

Стойкость рабочей жидкости к образованию эмульсии характеризуется способностью её расслаиваться и отделяться от попавшей в неё воды. Добавлением в жидкость деэмульгаторов( веществ, разрушающих масляные эмульсии) понижают поверхностное натяжение плёнки на границе раздела вода-масло и предотвращают смешивание рабочей жидкости с водой.

С овместимость рабочей жидкости с материалами гидропривода характеризуется отсутствием коррозии металлов , а также стабильность физико-химических свойств жидкости. Причины коррозийной активности рабочая жидкость тесно связаны с накоплением в них химических соединений , обуславливающих коррозию металлов.

Среди таких соединений основное влияние на коррозию оказывают перекиси, образующиеся в результате старения рабочей жидкости, и которые оцениваются кислотным числом pH.

Антикоррозийные свойства рабочей жидкости оценивают по испытаниям на коррозию металлических (из стали 50 и меди М2) пластин , помещенных на 3 часа в жидкость, нагретую до 100 0 С. Отсутствие потемнений на металлических пластинах является положительным результатом проверки.

Совместимость с резинотехническими изделиями гидропривода оценивают величиной набухания резины марки УИМ-1 или потери ее массы в рабочей жидкости при заданной длительности испытаний.

Удельная теплоемкость рабочей жидкости - количество теплоты, необходимое для повышения температуры единицы массы на один градус Цельсия. Единицей удельной теплоемкости является 1Дж/Кг*C°. Удельная теплоемкость рабочей жидкости - важный показатель для гидропривода . Он характеризует интенсивность повышения температуры в гидросистеме. Большая энергоемкость означает большую тепловую инерционность гидропривода и, следовательно, более равномерное распределение температуры в элементах системы.

С повышением температуры удельная теплоемкость рабочая жидкость изменяется незначительно.

Теплопрводность рабочей жидкости - количество теплоты, которое проходит за единицу времени через единицу поверхности на единицу толщины слоя. Единица теплопроводности - 1Вт/M¤°С. Теплопроводность рабочей жидкости с повышением температуры уменьшается

Чистота рабочей жидкости - характеризуется количеством или массой инородных частиц в заданном объеме. Частицы загрязнений попадают в рабочую жидкость различными способами: при заливке жидкости в бак; как продукты износа трущихся поверхностей; через сапуны и уплотнения гидропривода. Влияние чистоты рабочей жидкости на надежность гидропривода огромно. До сих пор это основной показатель, лимитирующий долговечность гидропривода. Повышенная загрязненность рабочей жидкости вызывает повышенный износ деталей гидропривода, ухудшение его характеристик и преждевременный выход из строя.

Чистота рабочей жидкости характеризуется классами чистоты, от 0 до 17. По ГОСТ 17216-71 каждому классу соответствует допустимое количество частиц определенного размера и общая масса загрязнений. Все загрязнения делятся на две группы: частицы и волокна. Волокнами считаются частицы толщиной не более 30 мкм при отношении длины к толщине не менее 10:1. Частицы загрязнений размером более 200 мкм (не считая волокон) в рабочей жидкости не допускаются.

Масса загрязнений для классов от 0 до 5 не нормируется, а для классов с 6 по 12 не является контрольным параметром. Нормирование классов чистоты по ГОСТ 17216-71 имеет недостатки. В частности, в реальной рабочей жидкости соотношение количества частиц определенного размера для одного класса чистоты, как правило, не соблюдается. Может оказаться, частицы большого размера отсутствуют, но меньшие частицы превышают допустимый уровень. При этом, общая масса загрязнений может быть меньше допустимой для данного класса. В такой ситуации, работоспособность такой жидкости будет не ниже жидкости, полностью соответствующей по показателю данному классу, но ее следует в соответствии с ГОСТ классифицировать другим, более грубым классом чистоты. Чтобы ликвидировать этот недостаток, в некоторых отраслях, введены дополнительные показатели, более удобные для использования. В частности, в станкостроении используется параметр загрязнения W по отраслевой нормали РТМ2 Н06-32-84. Этот параметр подсчитывается по формуле:

, где n1-n5 - количество частиц загрязнений соответственно: 5-10 ; 10-25 ; 25-50 ; 50-100 и свыше 100 мкм объеме жидкости 100 см 3

Классификационный параметр W приведен в соответствие с классами частоты ГОСТ 17216-71 Гидропривод предъявляет высокие требования к чистоте рабочая жидкость

Читайте также: