1.5 Выбор рабочей жидкости для гидросистем

Существенное значение при выборе рабочей жидкости имеют:

— температура вспышки – та, при которой происходит воспламенение паров жидкости от внешнего источника.

— температура застывания – та, при которой жидкость не выливается из пробирки, наклоненной под углом 45º.

— окисляемость рабочей жидкости характеризуется кислотным числом, под которым понимается количество гидрата оксида калия (КОН) в миллиграммах, необходимое для нейтрализации 1 г жидкости.

Рабочие жидкости, используемые в машиностроении, делят на 3 вида:

а) Минеральные масла (произведенные на основе нефти). Получают из нефти обычными методами переработки. В гидроприводах используют: масло гидравлическое единое МГЕ-10А, авиационное гидравлическое масло АМГ-10, всесезонное гидравлическое масло ВМГ3 и др.

б) Синтетические жидкости (жидкости, основу которых составляют продукты в результате химических реакций) – диэфиры, силоксаны, фосфаты.

Как правило, они негорючи, стойки к окислению, имеют низкую температуру застывания и обладают стабильной вязкостью. Водополимерные растворы – рабочие жидкости, представляющие водный раствор различных полимеров. Например ПГВ – водный раствор глицерина и полиэтиленгликоля.

в) Водные эмульсии («масло в воде» и «вода в масле»). Водомасляные эмульсии представляют собой смеси воды и нефтяных жидкостей. Масловодяные эмульсии представляют собой смеси нефтяной жидкости и воды.

Рабочие жидкости в гидросистемах выполняют следующие функции:

— является смазочной средой;

— является теплоносителем;

— является промывочной средой;

— является средством консервации (защищает поверхности от коррозии);

— является передатчиком энергии движения жидкости.

Для рабочих жидкостей, применяемых в гидроприводах, характерны следующие эксплуатационные свойства (требования):

- хорошие вязкостные свойства; малая плотность;

- минимальная зависимость вязкости от температуры в требуемом диапазоне;

- малая сжимаемость жидкости; большой срок сохраняемости;

- низкая температура застывания;

- высокая термостойкость; стойкость к окислению на воздухе;

- отсутствие воды и механических примесей;

- хорошие смазывающие, моющие и консервационные свойства;

- хорошие охлаждающие свойства; малая токсичность;

- высокие экономические показатели.

Перечисленные свойства рабочих жидкостей неравноценны, поэтому в каждом конкретном случае при выборе жидкости исходят из наиболее важных из них.

1.6 Неньютоновские жидкости

Гидродинамические свойства сплошных сред определяются характером связи напряжения вязкого трения τ и кинематических характеристик течения, в частности – скорости сдвига .

Функциональная зависимость называется реологическим уравнением сплошной среды.

Для широкого класса сплошных сред реологическим уравнением является закон жидкого трения Ньютона:

устанавливающий линейную зависимость от .

Сплошные среды, течение которых подчиняется линейному закону Ньютона, называются нормально-вязкими или ньютоновскими жидкостями.

К ньютоновским жидкостям относятся все газы, вода, спирты, эфиры, растворители, светлые нефтепродукты, незагущенные минеральные масла и т. д.

Графическое представление реологического уравнения (в координатах (τ, )) называется реологической кривой или кривой течения (рис.1.9).

Рисунок 1.9 - Реологическая кривая ньютоновских жидкостей

Существует обширный класс жидкостей, течение которых не подчиняется линейному закону Ньютона. Такие жидкости называются аномальными или неньютовскими. Кривые течения неньютоновских жидкостей отличаются от прямых, проходящих через начало координат.

Неньютовские жидкости можно разделить на 3 класса:

1. неньютоновские вязкие жидкости (стационарно вязкие жидкости), для которых касательное напряжение зависит только от скорости сдвига ;

2. нестационарно вязкие жидкости, для которых связь τ с зависит от времени действия напряжений .

3. вязкоупругие жидкости – среды, обладающие свойствами как упругого твёрдого тела, так и жидкости, а также способные к частичному восстановлению формы после снятия напряжений:

.