Рідини для гідравлічних систем

Гідравлічні рідини призначені для приведення в дію різних аг­регатів і механізмів: привода гальм, підсилювача рульового керу­вання, механізмів перекидача автомобілів-самоскидів, різних гідро-підіймачів, гідроприводів, рідинних амортизаторів тощо. Рідини в системах забезпечують плавну і рівномірну передачу потужності з високим ККД (близько 95%). Це їх основна перевага перед пневма­тичними та механічними передачами.

Робочим тілом у гідравлічних передачах є легкорухомі і практич­но нестисливі рідини. Працюють вони в широкому діапазоні темпера­тур (від +90 до -40 °С і нижче), при підвищеному тиску (до 10 МПа), в контакті з деталями з чорних і кольорових металів, гумовими та шкіряними ущільненнями, шлангами тощо. Тому рідини для гідро­систем повинні: мати високу температуру кипіння і низьку темпера­туру замерзання, змащувальні властивості, невелику в'язкість і хо­роші в'язкісно-температурні властивості, які б забезпечували добре перетікання; не утворювати пробки при робочих температурах і не збільшуватися в об'ємі; бути безпечними в роботі; мати достатню сировинну базу; бути дешевими. Рідини для гідравлічних систем повинні захищати деталі гідроприводів від корозії, мати сумісність з конструкційними матеріалами, високі антиокисні властивості, фізич­ну стабільність тощо.

Більшість гідравлічних олив виробляють з нафтової сировини із введенням до їх складу функціональних присадок (антиокисних, антикорозійних, протизношувальних, протизадирних, антипінних та ін.). Для виготовлення гідравлічних олив можуть використовуватись синтетичні продукти або суміш мінеральних і синтетичних олив.

Особливого значення набуває використання пожежобезпечних синтетичних олив (рідин). Як зазначалось у п. 5,4, до негорючих (вог­нестійких) синтетичних олив вщносяться поліалкіленгліколі, а також фторвуглеводні - дорогі і дефіцитні. Тому все більшого розвитку (ви­вчення і застосування) набувають водно-гліколеві синтетичні рідини, які складаються, в основному, з таких компонентів: полігліколь - для надання в'язкісних властивостей; гліколь - для надання низькотем­пературних властивостей; вода - для забезпечення пожежобезпеч-ності; присадки (антикорозійні, протизношувальні та ін.).

Згідно з діючими в Україні нормативними документами (НД), мінеральні гідравлічні оливи позначаються часто індексом МГ ("мас­ло гидравлическое"); за призначенням в позначку деяких олив мо­жуть входити інші індекси, такі як "И", "АМ", "Е", наприклад, ИГ -індустріальні, АМГ - для авіаційної техніки, МГЕ - єдине; за техно­логією одержання - ВІИГЗ - загущене тощо. В позначці гідравлічних олив вказується цифрою значення в'язкості в мм²/с при темпера­турі 50 °С (наприклад, АМГ-10, МГЕ-10А, МҐП-10) або при темпера­турі 40 °С, як прийнято за міжнародними стандартами (наприклад, МГ-15А, МГ-15В, МГ-46В).

Гідравлічна система надійно працює при оптимальному значенні в'язкості оливи в різних умовах роботи. Недостатня в'язкість оливи

не забезпечує хороших мастильних властивостей. Крім того, така олива може витікати через ущільнення. Використання олив для гідро­систем з великим значенням в'язкості провокує збільшення гідрав­лічних втрат і, як наслідок, зменшення швидкості передачі енергії гідроприводу.

У мовно всі гідравлічні оливи (їх часто називають рідинами) мож­на розподілити на 4 групи: малов'язкі, середньов'язкі-всесезонні, середиьов'язкі (як правило, сезонного користування або в невелико­му діапазоні температур), в'язкі. До середньов'язких-всесезонних гід­равлічних олив належать оливи із значенням в'язкості при 50 °С, що дорівнює 10 мм²/с, і при мінус 50 °С - не більше 1500 мм²/с; до се-редньов'язких сезонного використання - із значенням в'язкості при 50 °С, що дорівнює 15 мм²/с, і при мінус 40 °С - не більше 4000 мм²/с; до в'язких - із значенням в'язкості при 50 °С, що дорівнює 25-ЗО мм²/с. В кожну групу залежно від значення в'язкості входять декілька класів. У таблиці наведені значення в'язкості та класи в'яз­кості гідравлічних олив.

До малов'язких олив належать такі, що мають значення в'язкості 4-5 мм²/с при 50 °С, при мінус 50 °С - менше 500 мм²/с; при 40 °С відповідна в'язкість для них лежить у межах 6,12-7,48 мм²/с, що відповідає міжнародній класифікації" ISO - ISO VG7 (VG - viscosity grade - клас в'язкості). Малов'язкі оливи з класом в'язкості 5 і 7 (ISO VG5 і ISO VG7) використовують при низьких температурах (наприк­лад, в Північних районах).

При виборі оливи для гідравлічних систем враховується не тільки клас в'язкості (середнє значення в'язкості при 40 °С), а також значен­ня в'язкості при робочих температурах, які зростають на 70-120 °С, і робочі тиски в системі. При збільшенні тиску до 40 МПа в'язкість гідравлічної рідини іноді може збільшуватись вдвічі і більше.

За експлуатаційними властивостями гідравлічні рідини розпо­діляють на декілька груп: А, Б, В (за ГОСТ 17479.3-85); HH, HL, НМ (за міжнародною класифікацією ISO).

Група НН - мінеральні оливи без присадок; до цієї групи відно­сяться вітчизняні оливи групи А, що випускають за ГОСТ 17479);

група HL - мінеральні оливи з протиокисними та антикорозійни­ми присадками; до цієї групи відносяться вітчизняні оливи групи Б;

група НМ - оливи подібні до попередньої групи з протизношу-вальними присадками; до цієї групи відносяться вітчизняні оливи групи В.

У складі олив групи HL та НМ можуть бути інші присадки.

Різні країни та фірми часто використовують свою специфікацію гідравлічних олив, наприклад, фірма "BP" (Бритиш Петролеум) може мати такі позначення, як Energol HLP-HM46, де НМ-група гідравліч­ної оливи, цифра 46 - клас в'язкості (значення кінематичної в'яз­кості при температурі 40 °С у мм²/с).

У гідросистемах найчастіше використовують індустріальні оли­ви (веретінну, турбінну, трансформаторну) та спеціальні оливи. Ниж­че наведені марки олив та приклади їх використання.

И-20А (МГ-22А), а також И-30, И-40А, И-50А - використовують у гідравлічних системах промислового обладнання, будівельних, до­рожніх та інших машин, що працюють на відкритому повітрі. Зна­чення в'язкості оливи вибирають залежно від навантаження та швид­кості руху: чим більше навантаження і менша швидкість руху, тим більше значення в'язкості оливи.

ЗШ (МГ-32А) - використовують у гідросистемах "крокуючих" екс­каваторів та іншої техніки, що працюють при температурах від мінус 40-45 °С до плюс 80-100 °С при тисках до 15 МПа.

АМГ-10 (МГ-15Б) - загущена олива, яка використовується для гідравлічних систем в авіації та наземній техніці, що працюють при температурах від мінус 60 °С до плюс 55 °С.

АУП (МГ-22Б) - може використовуватись аналогічно оливі И-20А, містить антикорозійні та протиокисні присадки.

МГ-30 (МГ-46Б) - використовують у середній зоні як літню оли­ву в гідравлічних системах будівельних, дорожніх, підйомно-транс­портних машин та механізмів, що працюють на відкритому повітрі. Має невисокі протизношувальні властивості.

МГ-30у (МГ-46В) - використовують у гідравлічних системах сіль­ськогосподарської, дорожньо-будівельної та іншої техніки, що пра­цюють при високих тисках, в інтервалі температур від мінус 10 °С до плюс 80 °С; гідроприводах з аксіально-поршневими машинами.

ВМГЗ (МГ-15В) - загущена олива з комплексом присадок, вико­ристовують взимку для гідравлічних систем, гідроуправління дорож­ньо-будівельних, підйомно-транспортних та інших машин і ме­ханізмів, що працюють на відкритому повітрі в середній кліматичній зоні.

МГЕ-10А (МГ-15В) - загущена олива з комплексом присадок, використовують у гідравлічних системах машин і механізмів, що працюють при температурах від мінус 60-65 °С до плюс 70-75 °С (температури 35-50 °С є оптимальними).

МГЕ-46 (МГ-46В) - використовують у гідравлічних системах до­рожньо-будівельної, сільськогосподарської та іншої техніки при тис­ках до 35 МПа при температурах від мінус 20 °С до плюс 80 °С; міс­тить комплекс присадок, має високі протизношувальні властивості.

Правило взаємозамінності гідравлічних олив таке ж, як і для попередніх олив, наприклад, олива групи Б заміняється оливою групи В однакового класу в'язкості, тобто олива нижчої групи заміняється оливою вищою за якістю групи.

Як універсальна трансмісійно-гідравлічна олива може викорис­товуватись олива МГТ для гідромеханічних передач автомобілів та іншої техніки, що працює в інтервалі температур від мінус 50 °С до плюс 50 °С. її допускається застосовувати як універсальну транс­місійно-гідравлічну оливу у важких умовах роботи тракторів та тех­ніки на їх базі.

Для змащення циліндрів, клапанів, ущільнення поршневих штоків компресорів, повітродувок, що працюють у помірних режи­мах, застосовують компресорну оливу К-8з. Для компресорів одно-та багатоступеневих низького та середнього тиску (2,5-4,0 МПа) в інтервалі температур від мінус 25 °С до плюс 40 °С використовують оливу К-12.

До гідравлічних олив належать гальмівні рідини, які застосову­ють як робочі рщини гідропривода гальмових систем. При натисненні на педаль гальма зусилля передається на поршень головного галь­мового циліндра через систему важелів. Поршень тисне на рідину і нагнітає її через клапан у трубопровід, з'єднаний із колісними галь­мовими робочими циліндрами. Під тиском рідини поршні останніх розсувають гальмові колодки, які діють на колесо. Після закінчення дії на педаль гальма стяжні пружини гальмових колодок поверта­ють поршні колісних циліндрів у вихідний стан, а рідина витискуєть­ся в головний гальмовий циліндр.

Надійність роботи гідравлічного привода залежить від експлуа­таційних властивостей гальмівної рідини. Практична відсутність стис­нення рідини та рівномірний розподіл її тиску в усіх напрямках доз­воляє передавати енергію до різних агрегатів всіх гідросистем на відстані і приводити їх в дію з великим коефіцієнтом корисної дії (0,90-0,95) внаслідок незначних втрат роботи за рахунок тертя. Зу­силля передається швидко і плавно. Експлуатаційні властивості галь­мівних рідин залежать від компонентного складу.

Основна частина гальмівних рідин виготовлена із суміші різних органічних сполук, в яких одна їх частина є носієм в'язкості і мас­тильних властивостей, а друга - розчинником цих компонентів, від якості яких залежать низькотемпературні властивості.

Гальмівні рідини - це багатокомпонентні системи різних органіч­них сполук, до складу яких входять ще присадки (в'язкісні, антикоро­зійні та інші). Складовою більшості гальмівних рідин є ефіри полі-гліколей. До складу деяких гальмівних рідин входять малов'язкі син­тетичні оливи.

Гальмівні рідини повинні бути легкорухомими і мати невелику в'язкість. Температура замерзання має бути нижчою від температу­ри повітря, при якій експлуатується автомобіль чи інша техніка. При роботі гальмівна рідина нагрівається за рахунок теплоти, що виді­ляється під час тертя гальмових колодок. Гальмівні рідини повинні мати високу температуру кипіння, бо випаровування, а тим більше, кипіння рідини у системі недопустимі. При утворенні пари зусилля від педалі не доходить до робочих органів. Те саме може відбутися при наявності у системі повітря. Частина системи заповнюється парами (чи повітрям), відбувається "провал" педалі, й колеса не галь­муються.

Багатокомпонентні гальмівні рідини, особливо ті, до яких вхо­дять ефіри полігліколей, гігроскопічні, тобто вони поглинають во­логу з повітря. Внаслідок цього їх температура кипіння може знижу­ватися, іноді на 60-70 °С і більше. При використанні такої гальмів­ної рідини в системі утворюються "парові пробки", що спричинює провал гальмової педалі. Для визначення можливості використан­ня сумнівної гальмівної рідини або такої, що була довгий час на збе­ріганні, слід добре перемішати у чистій сухій пробірці однакові об'є­ми гальмівної рідини та бензину і поставити відстоятись протягом

2-3-х годин. Поява водяного шару свідчить про те, що таку рідину використовувати не можна.

Гальмівна рідина не повинна розшаровуватись; вона має бути однорідною, без згустків і осадів. Рідини мають бути сумісними з гумовими деталями гальмової системи, повинні мати високі змащу­вальні властивості, не бути токсичними, відповідати іншим вимо­гам, які ставляться до гідравлічних рідин.

Відомі гальмівні рідини "Нева", "Томь"-складні композиції різних сполук та присадок. Приблизний склад рідини "Нева": етилкарбітол

• 51-59%, діоли - 31-34%, ефіри карбітола - близько 5%, суміш гліколей і полігліколей - приблизно 13,5%, в'язкісні, антикорозійні присадки та ін. Основними компонентами рідини 'Томь" є гліколеві ефіри, поліефіри, ефіри борної кислоти, антикорозійні присадки тощо. Температура кипіння цих рідин повинна бути не нижча 190-195 °С для рідини "Нева" і 205 °С - для рідини "Іомь"; кінематична в'язкість рідин при мінус 40 °С - не більше 1500 мм²/с, при плюс 100 °С

• не менше 2,0 мм²/с.

Різні фірми випускають гальмівні рідини не однакового складу за кількістю і якістю сполук і присадок, тому змішувати гальмівні рідини не можна. Випускаються вони згідно з вимогами специфі­кації SAE J 1703 та стандарту FM V SS (Federal Motor Vehicle Safety Standard) № 116 - Grades DOT4 та DOT3 і придатні для гальмових систем легкових і вантажних автомобілів, автобусів, дорожньо-буді­вельної та іншої техніки. Гальмівна рідина DOT5 не гігроскопічна.

З часом гальмівна рідина спрацьовується. При її заміні систему промивають денатурованим спиртом або водою, висушують і знову заповнюють свіжою рідиною.

Амортизаційні рідини призначені для застосування в телеско­пічних і важільно-кулачкових амортизаторах. Робота амортизаторів грунтуоться на поглинанні кінетичної енергії коливання кузова ма­шини за рахунок перетікання амортизаційної рідини. Тиск рідини в амортизаторах досягає 8-11 МПа, а температура, залежно від тем­ператури навколишнього середовища, до 140 °С. Щоб забезпечити нормальну роботу амортизаторів, рідинам треба мати хороші в'яз-кісно- і низькотемпературні, а також антипінні, мастильні та інші вла­стивості.

Як амортизаційні рідини використовують спеціальні рідини: АЖ-12Т і МГП-10, а також малов'язкі оливи та їх суміші, наприклад, суміш турбінної і трансформаторної.

При заміні амортизаційних рідин систему промивають гасом.

Суміш турбінної, трансформаторної та інших індустріальних олив має невисокі в'язкісно-температурні властивості, що провокує жорстку роботу амортизаторів при зниженні температури повітря.

Амортизаційні рідини АЖ-12Т і МГП-10 - це суміш мінерально­го та синтетичного компонентів (полісилоксанової оливи) з комплек­сом присадок. Полісилоксани в незначних кількостях використову­ють як антипінну присадку до інших олив. Тому ці амортизаційні ріди­ни мають високі антипінні властивості. Крім того, з усіх найбільш розповсюджених у техніці олив полісилоксани мають найвищі індекси в'язкості, що забезпечує хороші в'язкісно-температурні властивості цим амортизаційним рідинам,

Використовують також спеціальні рідини і розчинники: для про­мивання скла, проти обледеніння скла, для полегшення пуску дви­гуна тощо.

Для промивання скла автомобілів, тракторів та іншої техніки можна застосувати рідину НИИСС-4. У чистому вигляді її не викорис­товують, а розбавляють водою, кількість якої залежить від темпера­тури повітря:

Товарна рідина НИИСС-4 - це водяний розчин ізопропилового спирту, вміст якого становить 79%. До цієї суміші додається 0,1% миючого засобу (сульфанолу).

Використовуючи рідину НИИСС-4, треба виконувати правила безпеки, тому що рідина вогненебезпечна, токсична, діє на фарбу покриття. Цю рідину якоюсь мірою можна використовувати для за­побігання обледеніння скла (при відсутності спеціальної рідини).

Проти обледеніння скла є спеціальні розчини. Якщо таких рідин немає, то скло автомобіля, дорожньо-будівельної та іншої техніки можна протирати сумішшю 63% спирту з гліцерином (на 100 см³ 63% спирту додають 5,5 г гліцерину) або сумішшю калійного мила з глі­церином та скипидаром (60 г мила розчиняють у ЗО г гліцерину і 10 г скипидару), або насиченим розчином кухонної солі з гліцерином.

Проти обледеніння скла можна використовувати рідину ЕАФ (ефіроальдегідна фракція) в суміші з водою (до 40-50% води). Суміш ЕАФ з водою наносять на скло заздалегідь. Плівка, що утворюється на склі, запобігає утворенню льоду. Розчин ЕАФ використовувався в авіації.

Пускові рідини для полегшення пуску двигуна при низьких тем­пературах повітря виготовляються на основі етилового ефіру з до­бавленням ізопропилнітрату, оливи і присадок.