1.2. Рабочие жидкости

Рабочая жидкость, использующаяся в гидроприводе, прежде всего является энергоносителем, или рабочим телом (рабочей средой), т.е. обеспечивает передачу механической энергии от насоса к гидродвигателю.

Рабочая жидкость выполняет и другие важные функции:

• обеспечивает смазку трущихся поверхностей деталей гидравлических устройств и уплотнений, в результате чего уменьшается сила трения и интенсивность износа;

• отводит тепло от нагретых элементов гидромашин и других устройств;

• уносит продукты износа и другие частицы загрязнения;

• защищает детали гидравлических устройств от коррозии.

Перечисленные функции рабочей жидкости играют важную роль в обеспечении работоспособности гидропривода, его надежности и увеличивают срок службы гидравлических устройств. Поэтому одной из задач, решаемых при проектировании гидропривода, является поддержание постоянства свойств рабочих жидкостей, определяющих выполнение этих функций.

Условия эксплуатации рабочей жидкости в гидроприводах могут быть очень сложными. Состояние рабочей жидкости определяет диапазон возможных рабочих температур, наличие примесей, большие скорости движения, высокие давления и т.д. Например, температура рабочей жидкости в некоторых гидроприводах может колебаться от –60 до +90 °С и более, скорости потока жидкости при дросселировании достигают 50 м/с, а давление 32 МПа и более.

Рабочие жидкости, применяемые в гидроприводах, подразделяют на четыре типа: нефтяные, синтетические, водополимерные и эмульсионные.

Нефтяные жидкости получают из нефти обычными методами переработки. Они имеют сравнительно низкую верхнюю границу температурного диапазона. В гидроприводах применяют (ГОСТ 26191-84) следующие нефтяные рабочие жидкости: масло гидравлическое единое МГЕ-10А; авиационное гидравлическое масло АМГ-10; всесезонное гидравлическое масло ВМГЗ (зимнего сорта) и др.

Синтетические жидкости - жидкости, основу которых составляют продукты, полученные в результате химических реакций (диэфиры, силоксаны, фосфаты и др.). Как правило, они негорючие, стойкие к окислению, имеют низкую температуру застывания, обладают стабильностью вязкостных характеристик в течение длительного срока работы и в широком диапазоне температур. Однако каждая из синтетических жидкостей обладает тем или иным недостатком (несовместимостью с резиновыми уплотнителями, высокой текучестью, плохой смазывающей способностью, токсичностью и т. д.).

Водополимерные растворы – рабочие жидкости, представляющие собой водный раствор различных полимеров (содержат до 35% воды). Так, например, жидкость ПГВ (ГОСТ 25821-83) – водный раствор глицерина и полиэтилен гликоля с различными присадками (массовая доля воды около 32%). Жидкость ПГВ относится к негорючим жидкостям. Она нетоксична, инертна к некоторым конструкционным материалам (в том числе к резиновым уплотнителям).

Эмульсионные рабочие жидкости делятся на водомасляные и масловодяные.

Водомасляные эмульсии – эмульсии типа «масло в воде» представляют собой смеси воды и нефтяных жидкостей (не более 20%). Их применяют в гидроприводах, работающих в пожароопасных условиях, и при необходимости использовать большое количество рабочей жидкости (например, в гидроприводах шахтных крепей и т. п.). Недостаток водомасляной эмульсии – плохая смазывающая способность, малый диапазон рабочих температур (от +5 до +55 °С).

Масловодяные эмульсии – эмульсии типа «вода в масле» представляют собой смеси нефтяной жидкости и воды (не более 40%).

Рабочие жидкости, применяемые в гидроприводах, характеризуют большое количество эксплуатационных свойств и показателей. Эти свойства рабочих жидкостей неравноценны, поэтому при выборе обращают внимание на наиболее важные из них. К ним относятся вязкость, температура вспышки, температура застывания и окисляемость.

Как известно, вязкость рабочей жидкости зависит от температуры. При использовании рабочей жидкости с малой вязкостью увеличиваются внешние и внутренние утечки в гидромашинах и других гидравлических устройствах, ухудшается смазка. С другой стороны, чем больше вязкость у выбранной жидкости, тем больше потери давления на ее движение в трубопроводах.

Температурой вспышки жидкости называется минимальная температура, при которой происходит кратковременное воспламенение паров жидкости в условиях испытания (в открытом тигле). Температура вспышки является показателем, характеризующим пожаро- и взрывоопасность смеси паров жидкости с воздухом. Маловязкие жидкости обычно имеют более низкую температуру вспышки из-за содержания легколетучих продуктов распада, которые в открытом тигле рассеиваются раньше, чем их окажется достаточно для вспышки. Максимальная температура нагрева нефтяной рабочей жидкости при работе гидропривода должна быть на 10... 15 °С ниже температуры вспышки в открытом тигле.

Температурой застывания называется температура, при которой рабочая жидкость теряет подвижность в условиях испытаний. Температуру застывания определяют по ГОСТ 20287-74. Для нефтяной рабочей жидкости она должна быть на 10 ... 17 °С ниже наименьшей температуры гидропривода при его работе.

Окисляемость рабочей жидкости характеризуется кислотным числом, под которым понимается количество гидрата оксида калия (КОН) в миллиграммах, необходимое для нейтрализации 1 г жидкости (например, кислотное число КОН жидкости АМГ-10 должно быть не более 0,05 мг).