Основные свойства рабочих жидкостей

В гидравлических приводах в качестве рабочей жидкости, передающей давление и скорость силовому органу, применяют однородные жидкости, например, минеральные масла нефтяного происхождения различных марок. Рабочая жидкость является рабочим телом гидропривода и может рассматриваться как его элемент. Одновременно она выполняет функции смазочного и охлаждающего агента, а также защищает детали от коррозии, т. е. обеспечивает работоспособность и надежность узлов гидропривода.

Требования к рабочим жидкостям гидросистем. Хорошие смазывающие свойства, минимальная зависимость вязкости от температуры в требуемом диапазоне температур, высокая воспламеняемость, малая снижаемость, малая склонность к вспениванию, большой срок службы, нейтральность к применяемым материалам, в частности к резиновым уплотнениям, малая способность к растворению воздуха, малый коэффициент теплового расширения. Жидкость и продукты ее разложения не должны быть токсичными. Важными параметрами жидкости являются температуры застывания и замерзания. Однородность масел контролируют по температуре вспышки. Чем она выше, тем масло однороднее. Температура замерзания характеризует содержание в масле влаги; чем ниже эта температура, тем меньше влаги в масле, которая взаимодействуя с органическими кислотами образует мыло, а трущиеся части покрываются смолистой пленкой. Нагретое до большой температуры масло, соприкасаясь с атмосферным воздухом, образует окислы и начинает разлагаться. Допустимый нагрев масла должен быть не более 60—65 °С.

В гидроприводах станков применяют минеральные масла, имеющие условную вязкость (по вискозиметру Энглера) 2—6°Е. В приводах поступательного движения, работающих при малых и средних давлениях (р = 2 ÷ З МПа), а также при больших скоростях силового органа (υ = 8 м/мин) применяют масла индустриальные И-12А и И-20А (ГОСТ 20799—75) с условной вязкостью соответственно 1,86—2,25 °Е и 2,60—3,31 °Е и кинематической вязкостью 10—34 сСт и 17—23 сСт. В приводах вращательного движения обычно применяют масла большей условной вязкости 3—5,5 °Е, что соответствует индустриальному маслу И-20А турбинному Т22 ГОСТ 9972—74 и индустриальным маслам И-ЗОА и И-40А с кинематическими вязкостями соответственно 17—23, 20—23, 27—33 и 38—52 сСт.

Основные свойства жидкостей, такие, как вязкость, молекулярное давление, смачиваемость и поверхностное натяжение, являются следствием действия поверхностных и объемных силовых полей.

Для масел, используемых в гидросхемах станков с ЧПУ, относительное изменение объема жидкости при давлении от 0 до 10 МПа может изменяться приблизительно от 0 до 0,8 %, величина изменения зависит от температуры и наличия в ней воздуха. В ряде случаев такими изменениями можно пренебречь, если сжимаемость не определяет качества работы гидропривода. Но в быстродействующих гидравлических приводах подач станков с ЧПУ вследствие изменения этого свойства жидкости ухудшается динамическая характеристика станка.

Давлением насыщенных паров жидкостей называется установившееся в замкнутом пространстве давление пара, находящегося при данной температуре в равновесии с жидкостью, пузырьки пара могут вызывать нарушения работы гидросистемы.

Кавитация жидкости (разрушительное действие). Разрушение пузырьков при попадании в зону повышенного давления и возникновение новых пузырьков во всасывающих элементах системы приводит к разрушительному действию гидронасосов и гидрораспределителей. Разрушение поверхностей возникает под действием микроударов частой повторяемости. С повышением температуры кавитация возрастает. Необходимо следить, чтобы появление пены и пузырьков на поверхности масла в гидробаке не вызывались нарушением плотности соединений во всасывающем трубопроводе, а также загрязнением масла, питающего гидросистему, которое обычно вызывает заедание гидрораспределителей, клапанов и другой регулирующей аппаратуры. Необходимо следить за чистотой масла, исправностью фильтров и уровнем масла в гидросистеме.

Воздух, попадающий в масло, способствует образованию пены, которая вызывает окисление масла, в результате чего из него выпадают смолы и шлаки. Наличие воздуха в гидросистеме вызывает образование воздушных «мешков» и пробок, что приводит к сильному шуму и сбоям в работе гидропривода.

Воздух попадает в гидросистему через негерметичные соединения в тех местах, где давление ниже атмосферного. Чтобы не попадал воздух в гидросистемы, необходимо располагать вентили для его стравливания в местах скопления воздуха — наивысших точках гидросистемы. Отверстие для ввода масла в гидробак должно быть расположено ниже уровня жидкости, чтобы поток поступающего масла не увлекал за собой в систему воздух.