7. Элементы гидропривода

1. Рабочие жидкости гидроприводов

Рабочая жидкость в гидроприводе является рабочей средой, носителем энергии. С помощью рабочей жидкости гидравлическая энергия от источника передается к гидродвигателю, в связи с чем рабочую жидкость следует рассматривать как один из основных элементов гидропривода. Кроме того, рабочая жидкость выполняет и другие важные функции: является смазочной средой, теплоносителем, промывочной средой и средством консервации.

К рабочим жидкостям, применяемым в гидроприводах, предъявляются следующие требования: хорошие смазывающие свойства, минимальная зависимость вязкости от температуры в требуемом диапазоне температур; высокая температура вспышки и низкая температура замерзания; стабильность свойств при эксплуатации; высокая устойчивость к разрушению при дросселировании, образованию эмульсий, поглощению влаги из воздуха; хорошая теплопроводность и малый коэффициент теплового расширения; высокие моющие свойства, а также быть нейтральными к материалам системы, особенно к уплотнениям из резины и других материалов; низкая стоимость.

Всем этим требованиям в значительной степени удовлетворяют минеральные масла и синтетические рабочие жидкости. В табл. 7.1 приведены характеристики основных рабочих жидкостей, применяемых в гидроприводах станков, автоматических линий и кузнечно-прессовом оборудовании [6].

Т а б л и ц а 7.1

Рабочая жидкость	Кинематическая вязкость, сСт	Температура определения вязкости, оС	Плотность, кг/м3	Кислотное число, мг КОН на 1г масла (не более)	Температура вспышки, оС (не ниже)	Температура застывания, оС (не выше)
Веретенное АУ (по ГОСТ 1642-50)	12-14 49	50 20	888-896	0,07	163	-45
Масла индустриальные (по ГОСТ 20799-75)
И-5А	4-5	50		0,05	120	-25
И-8А	6-8	50		0,05	130	-20
И-12А	10-14	50		0,05	165	-15
И-20А	17-23	50		0,05	180	-15
И-20А	17-23	50		0,05	190	-15
И-25А	24-27	50		0,05	180	-15
И-З0А	28-33	50		0,05	190	-15
И-40А	35-45	50		0,05	200	-15
И-40А	35-45	50		0,05	210	-15
И-50А	47-55	50		0,05	200	-20
И-70А	65-75	50		0,05	200	-10
И-100А	90-118	50		0,05	210	-10
Турбинное Тп-22	20-23	50		0,05	186	-15
Турбинное Тп-30	28-32	50		0,5	190	-10
ВНИИ НП-403 (по ГОСТ 16728-71)	25-35	50		0,7-1,1	200	-10
Цилиндровое 11 (по ГОСТ 1811-51)	9-13	100		0,3	215	+5
Цилиндровое -24 (по ГОСТ 18411-51)	20-28	100		-	240	-
Цилиндровое -38 (по ГОСТ 6411-52)	32-44	100		-	300	+17
Цилиндровое 52 (по ГОСТ 6411-52)	44-64	100		-	310	-5

Условия эксплуатации рабочей жидкости весьма сложные. Так, температура рабочей жидкости может колебаться от - 60 до 90°С и более. Давление жидкости в современных гидроприводах достигает 32 МПа (320 кгс/см²) и выше. Скорости потока жидкости при дросселировании достигают 50 м/с и выше.

Температура и давление оказывают существенное влияние на вязкость жидкости. Малая вязкость приводит к преждевременному из­носу и выходу из строя деталей гидромашин, способствует увеличе­нию внутренних перетечек и утечек жидкости, как следствие, умень­шению объемного КПД. Большая вязкость приводит к увеличению затрат мощности на транспортировку жидкости от насоса к исполнительному гидродвигателю и создает благоприятные условия для возникновения кавитации во всасывающем трубопроводе.

Изменение температуры приводит также к изменению удельного объема жидкости, которая характеризуется коэффициентом объемного расширения. В замкнутых гидросистемах при повышении температуры это обстоятельство может вызвать значительное увеличение давления. Для компенсации объемного расширения рабочей жидкости (объем масла изменяется примерно на 0,65 % с изменением температуры на 10°С) рекомендуется в замкнутых системах устанавливать предохранительные клапаны или гидроаккумуляторы.

Практически рабочая жидкость считается несжимаемой. Однако, при давлениях более 10 МПа сжимаемость жидкости, которая характеризуется объемным модулем упругости, следует учитывать. Сжимаемость жидкости понижает жесткость гидросистемы, ухудшает ее динамические характеристики. Вместе с тем сжимаемость жидкости при больших давлениях используется как демпфирующий фактор для создания гидравлических пружин, амортизаторов, буферных устройств.

Вследствие содержания нерастворенного воздуха сжимаемость жидкости возрастает. Наличие пузырьков нерастворенного в жидкости воздуха свидетельствует о негерметичности уплотнений системы. Попадание пузырьков воздуха в жидкость возможно при заправке гидросистем жидкостью.

Растворенный воздух из жидкости интенсивно выделяется при падении давления. Наиболее характерными признаками этого процесса являются гидравлические удары, сильные шумы, пенообразование. Этот процесс условно называют кавитацией.