Эксплуатационные свойства рабочих жидкостей и газов

Общие сведения.

Эксплуатационные свойства РЖ определяются в зависимости от её химического состава и назначения. Для наиболее распространённых в качестве РЖ гидроприводов минеральных масел к этим свойствам относятся: вязкостно — температурные свойства, зависимость вязкости от давления, температура застывания, смазывающая способность, стабильность свойств, стойкость рабочей жидкости к образованию эмульсии, совместимость рабочей жидкости с различными материалами, антикоррозийные свойства, чистота рабочей жидкости.

Вязкость жидкости зависит от химического состава, от температуры и давления. Наиболее важным фактором, влияющим на вязкость, является температура. Зависимость вязкости от температуры, или так называемые вязкостно-температурные свойства рабочих жидкостей, оцениваются с помощью индекса вязкости (ИВ), являющегося паспортной характеристикой современных масел. Масла с высоким индексом вязкости меньше изменяют свою вязкость при изменении температуры. При небольшом индексе вязкости зависимость вязкости от температуры сильная. ИВ определяется сравнением данного масла с двумя эталонами. Один из этих эталонов характеризуется крутой вязкостно-температурной характеристикой, т. е. сильной зависимостью вязкости от температуры, а другой — пологой характеристикой. Эталону с крутой характеристикой присвоен ИВ=0, а эталону с пологой характеристикой — ИВ = 100.

В соответствии с ГОСТ 25 371–82 ИВ вычисляется по формуле :

ИВ =(?-?₁) /(?-?₂), (3.2.10).

или ИВ=(?-?₁) / ?_3,

где? — кинематическая вязкость эталонного масла при t= 40 C с ИВ=0 и имеющим при t=100 С такую же кинематическую вязкость как и данное масло, сСm ;

• ?₁ — кинематическая вязкость данного масла при t=40 C, сСm ;
• ?₂ — кинематическая вязкость эталонного масла при t=40 C, с ИВ=100 и имеющим при t=100 C такую же вязкость, что и данное масло, сСm ;
• ?₃=??- ?₂, cCm. (3.2.11)

Реальные рабочие жидкости имеют значения ИВ от 70 до 120.

При низких температурах масла застывают. Температурой застывания (ГОСТ 20 287−74) называется температура, при которой масло загустевает настолько, что при наклоне пробирки с маслом на 45 его уровень в течение 1 мин. остается неподвижным. При температуре застывания работа гидропривода невозможна. Минимальная рабочая температура принимается на 10−15 выше температуры застывания.

Вязкость рабочей жидкости увеличивается с повышением давления. Для практических расчетов может использоваться формула, связывающая динамическую вязкость с давлением:

_р=₀ a^p, (3.2.12).

где ₀ и _р — динамические вязкости при атмосферном давлении и давлении р;

а — постоянный коэффициент; в зависимости от марки масла, а = = 1,002 — 1,004.

Смазывающие способности рабочей жидкости связаны с образованием на трущихся поверхностях масляной пленки и способностью её противостоять разрыву. Обычно, чем больше вязкость, тем выше прочность масляной плёнки при сдвиге. Рабочая жидкость в гидроприводе должна предотвращать контактирование и схватывание трущихся поверхностей при малых скоростях скольжения в условиях граничного режима трения. Улучшение противозадирных и противоизностных свойств рабочей жидкости достигается введением их в состав присадок. Обычно вводят несколько присадок или комплексные присадки, улучшающие сразу несколько показателей рабочей жидкости.

Стабильность свойств — это способность рабочей жидкости сохранять работоспособность в течение заданного времени при изменении первоначальных свойств в допустимых пределах.

Стабильность характеризуется антиокислительной способностью и однородностью рабочей жидкости, которые находятся между собой в прямой зависимости. При длительной эксплуатации в результате реакции углеводородов масла с кислородом воздуха в рабочей жидкости появляются смолистые нерастворимые фракции, которые образуют осадки и плёнки на поверхностях деталей, обуславливают старение рабочей жидкости. В результате может быть нарушено нормальное функционирование таких прецизионных элементов гидропривода, как распределители, дроссели и т. п.

На скорость окисления существенно влияют температура масла, интенсивность его перемешивания, количество находящихся в рабочей жидкости воды и воздуха, а также металлических загрязнений. Значительное каталитическое воздействие на процесс старения оказывает присутствие медных деталей. Окисление рабочей жидкости характеризуется изменением кислотного числа РН, которое определяется количеством миллиграммов едкого калия (КОН), необходимого для нейтрализации свободных кислот в 1 г. жидкости. Кислотное число РН и количество осадка используется для оценки старения жидкости (ГОСТ 5985−79). Оно является одним из параметров, определяющих работоспособность рабочей жидкости. Чтобы повысить антиокислительные свойства рабочей жидкости, используются специальные присадки.

Стойкость рабочей жидкости к образованию эмульсии характеризуется способностью её отделяться от попавшей в неё воды. Добавлением в жидкость деэмульгаторов (веществ, разрушающих масляные эмульсии) понижают поверхностное натяжение плёнки на границе раздела вода-масло и предотвращают смешивание рабочей жидкости с водой.

Совместимость рабочей жидкости с материалами гидропривода характеризуется отсутствием коррозии металлов, а также стабильностью физико-химических свойств жидкости. Причины коррозийной активности рабочей жидкости связаны с накоплением в ней химических соединений, обуславливающих коррозию металлов.

Антикоррозийные свойства рабочей жидкости оценивают по испытаниям на коррозию металлических (из стали 50 и меди М2) пластин, помещенных на 3 часа в жидкость, нагретую до 100С. Отсутствие потемнений на металлических пластинах является положительным результатом проверки.

Совместимость с резинотехническими изделиями гидропривода оценивают величиной набухания резины марки УИМ-1 или потери ее массы в рабочей жидкости при заданной стандартом длительности испытаний.

Чистота рабочей жидкости — характеризуется количеством или массой инородных частиц в заданном объеме. Частицы загрязнений попадают в рабочую жидкость различными способами: при заливке жидкости в бак; как продукты износа трущихся поверхностей; через сапуны и уплотнения гидропривода. Влияние чистоты рабочей жидкости на надежность гидропривода огромно. До сих пор это основной показатель, лимитирующий долговечность гидропривода. Повышенная загрязненность рабочей жидкости вызывает повышенный износ деталей гидропривода, ухудшение его характеристик и преждевременный выход из строя.

Чистота рабочей жидкости характеризуется классами чистоты, от 0 до 17. По ГОСТ 17 216–71 каждому классу соответствует допустимое количество частиц определенного размера и общая масса загрязнений. Все загрязнения делятся на две группы: частицы и волокна. Волокнами считаются частицы толщиной не более 30 мкм при отношении длины к толщине не менее 10:1. Частицы загрязнений размером более 200 мкм (не считая волокон) в рабочей жидкости не допускаются.