3.3 Гидравлические жидкости

В легковых автомобилях широко нашли применение гидравлические амортизаторы телескопического типа, а в последнее время – телескопические стойки, предназначенные для гашения колебаний кузова на упругих элементах подвески. Рабочим телом в гидравлических амортизаторах служат маловязкие жидкости, обычно на нефтяной основе. При работе амортизаторов жидкость под давлением с огромной скоростью перетекает через узкие отверстия из одной полости в другую, поглощая при этом кинетическую энергию колебаний кузова, что делает ход автомобиля плавным даже при движении по бездорожью.

Температура жидкости в амортизаторах может изменяться от –50 °С в зимнее время в северных районах до 120–140 °С летом в южных районах, за счет превращения кинетической энергии в тепловую. Давление жидкости в амортизаторах достигает 8–12 МПа.

В связи с этим требования, предъявляемые к амортизаторным жидкостям многообразны. Основным показателем является вязкость и соответствующие им вязкостно-температурные свойства. Большинство рабочих жидкостей, применяемых в телескопических амортизаторах, характеризуются следующими значениями вязкости: при 20 ºС – 30–60; при 50 ºС – 10–16; при 100 ºС – 3,5–6 мм²/с, а при –20 ºС вязкость не должна превышать 800 мм²/с. Желательно, чтобы во всем интервале встречающихся на практике отрицательных температур вязкость амортизаторной жидкости не превышала 2000 мм²/с. При более высокой вязкости работа амортизаторов резко ухудшается (увеличивается жесткость их работы) и происходит блокировка подвески. С этим часто встречаются на практике. Уже при –30 ºС вязкость товарных амортизаторных жидкостей превышает 2000 мм²/с и при –40 ºС достигает 5000–10000 мм²/с. Обеспечить требуемую вязкость (при температурах ниже –30 ºС) могут амортизаторные жидкости на синтетической основе.

Рабочая амортизаторная жидкость должна обладать определенной теплоемкостью и теплопроводностью. Важным ее показателем являются смазывающие свойства жидкостей, которые определяются обычно при испытании на машинах трения или при испытании самих амортизаторов на стенде. Амортизаторные жидкости не должны быть склонны к пенообразованию, так как это снижает энергоемкость амортизатора и нарушает условия смазки трущихся пар, а вызвано это проникновением воздуха в гидросистему и его диспергированием в жидкости в виде мельчайших пузырьков. Важными характеристиками амортизаторных жидкостей являются такие, как стабильность против окисления, механическая стабильность, испаряемость и совместимость с конструкционными материалами, особенно резиновыми уплотнениями. В их состав, как правило, вводят различные добавки, улучшающие свойства жидкости. Это высокомолекулярные присадки для улучшения температурных характеристик вязкости, антиокислительные и противопенные присадки, а также для повышения смазывающих свойств, температуры застывания и др. Ассортимент основных амортизаторных жидкостей представлен в таблице 3.9.

В качестве жидкости для амортизаторов наибольшее распространение получили маловязкие масла или чаще их смеси (АЖ-12т, МГП-10, МГЕ-10А), которые являются всесезонными и обладают лучшими эксплуатационными показателями. В качестве заменителей применяют масло веретенное АУ или АУП как зимний сорт либо смесь трансформаторного и турбинного масла марки 22 в соотношении 1:1 как летний сорт. Однако эти масла имеют недостаточно хорошую вязкостно-температурную характеристику: при понижении температуры их вязкость значительно возрастает.

Таблица 3.9 – Свойства основных марок амортизаторных жидкостей

Показатель	МГП-10 (ОСТ 38-154-74)	АЖ-12Т (ГОСТ 23008-75)	МГП-12 (ТУ 38.201465-88)
Плотность при 20 ºС, кг/м3	930	–	920
Вязкость, мм2/с, при температуре –40 ºС, не более –20 ºС, не более 50 ºС, не менее 100 ºС, не менее	– 1000 10 3,6	6500 – 12 3,6	– 800 12 3,9
Температура застывания, ºС, не выше	–40	–52	–43
Вспышка в закрытом тигле, ºС, не ниже	145	165	140

Зарубежными аналогами отечественных амортизаторных жидкостей могут быть следующие жидкости: фирмы Shell – Aeroshell Fluid 1, фирмы ВР – ВР Aero Hydraulic 2, Esso – Aviation Utility Oil, DEF2901А, при этом они должны соответствовать классификации ISO 6074-НМ-22 либо ISO 6074-НН-22.

Помимо работы в гидравлических амортизаторах, жидкостям приходится передавать мощность и приводить в действие различные агрегаты и механизмы, т. е. работать в гидроподъемниках, гидроусилителях рулей и др.

В связи с этим жидкости должны иметь хорошие низкотемпературные свойства (температура застывания должна быть ниже на 5–10 ºС температуры окружающего воздуха в начальный период работы гидравлической системы); хорошие вязкостно-температурные свойства (вязкость не должна быть высокой) для обеспечения плавности хода и предотвращения износа; хорошие смазывающие свойства и свойства, не допускающие коррозии металлов и сплавов, а также разрушения уплотнений; хорошие антипенные свойства (способность жидкости выделять воздух без образования пены); хорошую стабильность при эксплуатации и хранении, отсутствие воды и механических примесей.

Это вызвано тем, что жидкости работают при температурах от –40 °С до +80 °С, давлении до 15 МПа, скоростях скольжения до 20 м/с, контакте с черными и цветными металлами, резиновыми и полимерными уплотнениями и шлангами.

Данные жидкости делятся на 10 классов в зависимости от кинематической вязкости (таблица 3.10) и 3 группы в зависимости от эксплуатационных свойств (таблица 3.11).

Таблица 3.10 – Классы вязкости гидравлических масел

Класс вязкости	Кинематическая вязкость, мм2/с, при +40 ºС	Класс вязкости	Кинематическая вязкость, мм2/с, при +40 ºС
5	4,14–5,06	32	28,80–35,20
7	6,12–7,48	46	41,40–50,60
10	9,00–11,00	68	61,20–74,80
15	13,50–16,50	100	90,00–110,00
22	19,80–24,20	150	135,00–165,00

Таблица 3.11 – Группы эксплуатационных свойств гидравлических масел

Группа масел	Состав масел	Область применения
А	Минеральные масла без присадок	Гидросистемы с шестеренными поршневыми насосами, работающими при давлении до 15 МПа и температуре масла в объеме до 80 °С
Б	Минеральные масла с анти-окислительными, антипенными и противокоррозионными присадками	Гидросистемы с насосами всех типов, работающие при давлении до 25 МПа и температуре масла в объеме более 80 °С
В	То же, что и Б, но с противоизносными присадками	То же при 90 °С

В настоящее время система обозначения гидравлических масел состоит из трех групп знаков: букв МГ – минеральное гидравлическое масло; цифр, характеризующих класс вязкости; буквы, указывающей на принадлежность масла к группе по эксплуатационным свойствам.

Отечественная классификация гидравлических масел по группам в зависимости от эксплуатационных свойств имеет соответствие зарубежным аналогам, что представлено в таблице 3.12.

Таблица 3.12 – Соответствие групп масел

Группа масел по ГОСТ 17479.3-85	А	Б	В
Группа масел по ISO 6474/4-1982/Е/	НН	Н	НМ

Масла по новой маркировке и старой имеют следующую зависимость: МГ-22 (старое обозначение – веретенное АУ), МГ-15В (ВМГЗ), МГ-22Б (МГП-10), МГ-46-В (марка А для ГМКП) и т. д. Показатели качества гидравлических масел отражены в таблице 3.13.

Таблица 3.13 – Характеристика гидравлических масел

Показатель	МГ-15-Б	МГ-15-В	МГ-22-А	МГ-22-Б	МГ-46-Б	МГ-46-В
Плотность при 20 ºС, кг/м3,не более	850	865	890	–	885	–
Вязкость, мм2/с, при температуре –40 ºС +50 ºС	1250 10	1900 ≥10	13000 12–14	– 11–14	4000 (–15 °С) 27–33	4000 (–15 °С) 41,4–50,6 (40 °С)
Температура застывания, ºС, не выше	–70	–60	–45	–45	–30	–30
Вспышка в закрытом тигле, ºС, не ниже	92	135	163	145	190	190
Индекс вязкости	–	130	85	–	25	25
Кислотное число, мг КОН/г масла	0,05	0,05	0,07	0,3–0,6	0,06	–