10.4. Рабочая жидкость

В гидроприводе рабочая жидкость выполняет важную роль, являясь одновременно носителем энергии и смазкой. При этом она подвергается воздействию переменных давлений, скоростей и тем­ператур. Так, в гидроприводе горных машин перепад давлений бы­вает до 25 МПа, в механизированных крепях — до 80 МПа. Ско­рость движения жидкости в отдельных элементах гидропривода достигает 80 м/с, обычный интервал температур составляет от 10 до 80° С.

В процессе эксплуатации рабочая жидкость изменяет свои физико-химические свойства, что ухудшает работу гидропривода, и поэтому жидкость приходится периодически заменять. Про­длить срок ее службы можно применением специальных присадок, ограничением температуры до 60-70°С, защитой системы от по­падания извне воды, воздуха, загрязнений и надлежащей филь­трацией.

При выборе рабочей жидкости руководствуются: диапазоном температур окружающей среды и максимально возможной темпера­турой в установившемся режиме работы; давлением рабочей жид­кости в гидроприводе; допустимой степенью загрязненности жид­кости в условиях эксплуатации; допустимой длительностью экс­плуатации; стоимостью рабочей жидкости.

Для обеспечения нормальной работы гидропривода рабочая жидкостьдолжна удовлетворятьследующим требованиям:

◙ быть чистой, т. е. не содержать механических примесей и влаги;

◙ возможно, меньше выделять паров и газов;

◙ обладать антикоррозийностью, химической стойкостью, хорошей смазывающей способ­ностью;

◙ не вызывать смолообразования;

◙ не быть склонной к пенообразованию и в ряде случаев быть негорючей;

◙ иметь минимальное изменение вязкости в пределах рабочих температур;

◙ не оказывать вредного действия на здоровье обслуживающего персонала.

В значительной мере этим требованиям отвечают минеральные масла, основные характеристики которых приведены в приложе­нии 2.

Для объемного гидропривода горных машин обычно применяют индустриальные масла И-20А, И-30А и И-40А.

В гидродинамических передачах, где скорости циркуляции жидкости большие, стремятся применять маловязкие жидкости. В частности, в гидромуфтах применяют индустриальное масло И-12А или негорючие водные эмульсии, представляющие собой смесь воды со специальными присадками (1,5—7% присадок, остальное вода). Водные эмульсии на основе присадки ВНИИНП-117 (1,5%-ная эмульсия) и эмульсола Аквол-3 (3%-ная эмульсия) нашли широкое применение в отечественных механизированных крепях,что резко уменьшило стоимость рабочей жидкости, снизило пожароопасность и потери напора в гидросетях. Однако поскольку эмульсии имеют меньшую вяз­кость, чем масла (примерно такую же, как вода), то для уменьше­ния утечек требуются более совершенные уплотнения.

10.5. Системы циркуляции рабочей жидкости

Гидроприводы бывают с разомкнутой и замкнутой циркуляцией рабочей жидкости.

При разомкнутой циркуляции (см. рис. 10.3,а) насос2 засасы­вает жидкость из бака 13 и подает ее в гидроцилиндр 6, откуда отработанная жидкость сливается снова в бак. В гидробаке раз­мыкается циркуляция жидкости. В случае чрезмерных давлений срабатывает предохранительный клапан11 и жидкость из напор­ной линии4 сбрасывается в тот же бак.

Рис. 10.5. Схема гидропривода с замкнутой циркуляцией жидкости.

При замкнутой циркуляции (рис. 10.5) насос1и гидродвига­тель6 включены в кольцевую гидролинию, в которой жидкость может циркулировать в любом направлении. Причем отработан­ная жидкость в гидродвигателе, минуя гидробак 7, поступает не­посредственно в насос. Для компенсации возможных утечек в коль­цевую гидролинию под определенным давлением подается рабочая жидкость подпиточным насосом 10 (обычно шестеренным). По­скольку любое полукольцо может быть и всасывающей и напорной линией, то в системе подпитки имеются два обратных подпиточных клапана 3. Соответствующей настройкой переливного кла­пана 11 поддерживается во всасывающей линии требуемое избыточ­ное давление.

Для защиты гидропривода от перегрузок служат два предо­хранительных клапана 2, которые сбрасывают жидкость в соответ­ствующую всасывающую линию.

Каждая система циркуляции имеет свои достоинства и недостатки.

Достоинства разомкнутой циркуляции: простота, удобство наблюдения за состоянием рабочей жидкости, хорошие условия ее охлаждения и отстоя.

Недостатки: давление при всасыванииобычно меньше атмосферного, что ограничивает применение быстроходных насосов из-за возможной кавитации; большие габариты установки; вакуум во всасывающей линии является при­чиной проникновения воздуха в гидросистему, что ухудшает работу гидропривода (нарушается плавность движения рабочих органов машин, уменьшается подача насоса, возникает вибрация, интенсивно окисляется рабочая жидкость).

Достоинства замкнутой циркуляции: давление при всасыва­нии значительно больше атмосферного, что исключает кавитациюи позволяет применять более быстроходные и, следовательно, малогабаритные насосы; исключено попадание воздуха в гидросистему; может быть любое направление потока в кольцевой линии.

Недостатки: большая сложность по сравнению с разомкнутой циркуляцией;хуже условия охлаждения жидкости и сложнее подключение обычных фильтров 5 (см. рис.10.5), а также сложность конструк­ций специальных фильтров.

Обычно разомкнутая циркуляция жидкости применяется в многодвигательном гидроприводе с одним насосом (например,в механизированных крепях;, а также и гидроприводе с поступа­тельным движением выходного звена (см. рис. 10.3,а),

Замкнутая циркуляция жидкости (рис. 10.5) часто используется в мощных гидроприводах вращательного движения выходного звена (в частности, в подающих частях очистных комбайнов), В некоторых случаях для улучшения теплового режима гидро­привода и использования фильтров низкого давления 9 часть отра­ботавшей жидкости в гидродвигателе сливается в бак 7, а другаячасть вместе с жидкостью, подаваемой подпиточным насосом, по­ступает в основной насос1. На схеме (см. рис. 10.5) пунктиром показано подключение к кольцевой линии узла, обеспечивающегослив в бак 7 части отработавшей жидкости. В состав узла входят регулятор потока8 и клапан4 с логической функцией «И». Этот клапан всегда закрывает проход жидкости со стороны высокого давления и открывает проход со стороны низкого давления. На рис, 10.5, в отличие от рис. 10.2 и 10.3, условно изображен насос1регулируемый с реверсивным потоком, а гидродвигатель6 (гидромотор) нерегулируемый с реверсивным потоком.