Рабочие жидкости. Функции гидравлических масел (лекция № 5)

1.

Гидравлика и ГП
Роман Владимирович Чернухин
Кафедра проектирования технологических машин
[email protected]

2.

Рабочие жидкости

3.

Функции гидравлических масел
Основная функция:
• Передает энергию от ее источника к месту
использования.
Вторичные функции:
• Защищает рабочие поверхности от износа.
• Уплотняет зазоры между движущимися деталями
• Отводит тепло от рабочих поверхностей.
• Защищает рабочие поверхности от коррозии.
• Удаляет элементы износа и загрязнения из системы.

4.

Отрасли применения гидравлических
масел
Гидравлические масла широко распространены в различных отраслях
промышленности
Стационарные системы:
Мобильные системы:
• Машиностроение
• АТП
• Металлургия
• ГОК
• Строительство
• Лесная
• Нефтепереработка и нефтехимия
• Сельскохозяйственная
• ЦБК
• Дорожное строительство
температура, давление, дросселирование

5.

Требования к гидравлическим маслам
- иметь оптимальный уровень вязкости и хорошие вязкостнотемпературные свойства в широком диапазоне температур,
т.е. высокий индекс вязкости
- отличаться высоким антиокислительным потенциалом, а
также термической и химической стабильностью,
обеспечивающими длительную бессменную работу жидкости
в гидросистеме
- защищать детали гидропривода от коррозии
- обладать хорошей фильтруемостью
- иметь необходимые деаэрирующие, деэмульгирующие и
антипенные свойства
- предохранять детали гидросистемы от износа
- быть совместимыми с материалами гидросистемы

6.

Состав гидравлического масла и его производство

7.

8.

Группы базовых масел

9.

Классификация рабочих жидкостей
1. По базовой основе
• Минеральные
• Синтетические
• Водополимерные
• Эмульсионные
3. По области применения
• для систем промышленного
оборудования и транспорта,
• для гидротормозных и
амортизационных узлов,
• для корабельных систем,
• для авиационной техники.
2. По степени вязкости
4. По типу присадок (ISO, DIN)
5. По классу чистоты

10.

Гидравлические масла
Углеводородные масла
общего назначения
DIN 51524
Биоразлагаемые масла
Пожаробезопасные масла
ISO 15380
ISO 12922
Гидравлические масла стандарта DIN 51524 являются самыми
распространенными на рынке (до 90%)

11.

4. По типу присадок (ISO, DIN)
Пример обозначения:
HVLP-32

12.

Индекс вязкости (ИВ) — это относительная величина, показывающая
степень изменения вязкости масла в зависимости от температуры в
градусах Цельсия и определяющая пологость кривой кинематической
вязкости от температуры.
Температура вспышки – минимальная температура, при которой
происходит кратковременное воспламенение паров жидкости от пламени
в открытом тигле. Характеризует пожаро- и взрывоопасность.
Температура застывания – температура, при которой РЖ теряет текучесть

13.

Загрязнения РЖ

14.

Класс чистоты
Твердые частицы, приводящие к износу всегда имеют размер > 10 мкм.
Поскольку человеческому глазу не видны частицы меньше 40 мкм, контроль
жидкости на загрязнение должен проводиться при помощи микроскопа или
автоматического счетчика частиц.

15.

Почему так важен класс чистоты гидравлической жидкости?
Наименование
Типичные зазоры, мкм
Шестеренчатый насос:
Шестерня – боковая поверхность
Шестерня – корпус
0,5-5
0,5-5
Пластинчатый насос:
Вершина пластины – корпус
Боковые поверхности пластин
0,5-5
0,5-13
Поршневой насос:
Поршень – цилиндр
Цилиндр – клапанная пластина
5-40
0,5-5
Сервоклапаны:
Сопло
Заслонка
Золотник
130-450
18-63
2,5-8
Регулирующие клапаны:
Сопло
Золотник
Тарельчатый клапан
Конический клапан
130-10000
2,5-23
1,5-5,0
13,40

16.

Классы чистоты рабочей жидкости – это безразмерные
величины, характеризующие концентрацию частиц
механических включений находящихся в жидкости.

17.

Класс чистоты по ГОСТ 17216

18.

Соответствие классов чистоты
Система
ГОСТ 17612
ISO 4406
Космическая промышленность. Очень
высокие требования к надежности
оборудования.
7
14/12/9
8
15/13/10
Промышленные системы с высокими
требованиями по надежности (обраб. станки,
ТПА).
9
16/14/11
10
17/15/12
Промышленные и мобильные системы с
высоким давлением и с требованиями к
надежности.
11
18/16/13
12
19/17/14
Системы с коротким временем эксплуатации
(сельскохозяйственное, строительное
оборудование).
13
20/18/15
14
21/19/16
Легконагруженные системы. Без требований к
чистототе гидравлического масла.
15
22/20/17
16
23/21/18
Гидравлическое оборудование, в зависимости от выполняемых работ требует
гидравлическое масло разной степени очистки.

19.

Вязкость
Кинематическая вязкость – один из важнейших параметров для правильной
работы гидросистемы.
Слишком высокая вязкость:
Слишком низкая вязкость:
1) масляное голодание;
1) рост объемных потерь;
2) кавитация;
2) повышение износа оборудования.
3) выдавливание материалов
уплотнения;
4) механические потери.
Какая вязкость оптимальна?

20.

Какая вязкость оптимальная?
Необходимо обратиться к руководству по эксплуатации.
Важно помнить, что температура застывания гидравлического масла не определяет
работоспособность гидросистемы.

21.

Вязкостно-температурные кривые масел HVLP
Зависимость кинематической вязкости от температуры для серии
масел HVLP
100000,00
10000,00
Вязкость кинематическая, сSt
Gazpromneft
Hydraulic HVLP-10
Gazpromneft
Hydraulic HVLP-15
1000,00
Gazpromneft
Hydraulic HVLP-22
100,00
Gazpromneft
Hydraulic HVLP-32
Gazpromneft
Hydraulic HVLP-46
10,00
-50
-40
-30
-20
1,00
-10
0
Gazpromneft
Hydraulic HVLP-68
10
20
30
40
Температура, °С
50
60
70
80
90
100
110

22.

Вода в системе
Вода является загрязнителем для гидравлической системы и оказывает
негативное влияние, как на масло, так и на производительность гидравлической
системы:
Масло
Оборудование
Гидролиз присадок с образованием
коррозионно-активных соединений
Коррозия
Ухудшение противоизносных свойства
Износ насосов, подшипников
Ухудшение фильтруемости
Снижение производительности
фильтров
Увеличение вспениваемости
Увеличение вероятности кавитации
Снижение стабильности к окислению
Разрушение материалов уплотнений

23.

Снижение негативного влияния воды в системе
Требуются гидравлические масла с высокой деэмульгирующей способностью:
Испытание на деэмульгирующую стабильность (ASTM
D1401)
Условия:
40 мл воды + 40 мл образца
Температура 54 0С
Перемешивание образцов в течение 5 мин.
Оценивается:
Время расслоения эмульсии, мин.
Масло
Время расслоения
(ASTM D1401), мин
HVLP 32, 46
15
Стандарт DIN 51524
30
Чем меньше время расслоения эмульсии, тем быстрее воды отстаивается в баке.

24.

Воздух в системе
Воздух является загрязнителем для гидравлической системы и оказывает
негативное влияние, как на масло, так и на производительность гидравлической
системы:
Масло
Вспенивание
Снижение стабильность к окислению
Снижение вязкости
Оборудование
Кавитация
Перегревы оборудования
Снижение эффективности насосов
Образование лаков

25.

Как может попасть воздух в
гидравлическую систему ?
Линия нагнетания
слишком узкая
«Сухой» насос
Некорректная работа
привода
Линия слива
выше уровня
жидкости
Заблокирован
сапун
Слишком высокая
линия всасывания
Некорректная
вязкость жидкости
Некорректная
температура
жидкости
Частично забит фильтр
Слишком маленький объем бака – быстрая циркуляция
жидкости

26.

Проверка масле на вспениваемость
Испытание на вспениваемость (ASTM D892)
Условия:
Пропускается воздух в течение 5 мин.
Последовательность 1 – температура 24 0С (Образец №1)
Последовательность 2 – температура 93,5 0С (Образец №2)
Последовательность 3 – температура 24 0С (Образец №2)
Оценивается:
Высота пены после испытания, мл
Высота пены после 10 мин. отстаивания, мл.
HLP 32, 46
HZF 32,46
Стандарт DIN
51524
10/0
20/0
10/0
10/0
20/0
10/0
150/0
75/0
150/0
Масло
Последовательность 1
Последовательность 2
Последовательность 3

27.

Характеристик гидравлических
масел ГОСТ

28.

Прочие РЖ
Водополимерные растворы – РЖ, представляющие водный
раствор различных полимеров (содержат до 35% воды,
глицерин, полиэтиленгликоль)
Водомасляные эмульсии – эмульсии типа «масло в воде» –
смесь воды и нефтяной жидкости (не более 20 %)
Масловодяные эмульсии – эмульсии типа «вода в масле» представляют собой смеси нефтяной жидкости и воды (не
более 40%).