Гидравлические масла
Гидравлические масла (рабочие жидкости для гидравлических систем) служат для передачи механической энергии от её источника к месту использования с изменением значения или направления приложенной силы. Гидравлические масла выполняют функции рабочего тела в передаче (увеличение или уменьшение) усилий на расстоянии. Также они осуществляют смазывание трущихся элементов гидросистемы, теплоотвод от зоны трения, очистку деталей от загрязнений.
Большинство массовых сортов гидравлических масел вырабатывают на основе глубокоочищенных базовых масел, получаемых из рядовых нефтяных фракций с использованием современных технологических процессов.
Синтетические и полусинтетические масла применяют в гидравлических системах в авиации и других видах техники, где рабочие жидкости функционируют в жестких температурных условиях. Такие масла имеют преимущества перед нефтяными продуктами по огнестойкости, термической стабильности и другим эксплуатационным свойствам. Наиболее широко применяют рабочие жидкости на основе полисилоксанов и эфиров фосфорной кислоты.
Для улучшения физико-химических и эксплуатационных свойств современных гидравлических масел в них вводятся функциональные присадки – антиокислительные, антикоррозионные, противоизносные, противозадирные, противопенные и др.
Для повышения пожаробезопасности в таких отраслях промышленности, как металлургическая, угольная и т.д., выпускают также огнестойкие (трудновоспламеняемые) рабочие жидкости систем гидравлики: жидкости на водной основе (эмульсии типа «вода в масле», и «масло в воде», водно-гликолевые смеси) и жидкости, не содержащие воды (эфиры фосфоновых кислот, олигоорганосилоксаны, фторированные углеводороды и т.д.). Жидкости на водной основе обеспечивают лучший теплоотвод, но ограничены по температуре применения.
Требования к гидравлическим маслам
Гидравлические масла работают в условиях больших перепадов температуры окружающего воздуха до минус 80-100 °С в системе, при давлении до 15 МПа и скорости скольжения до 20 м/с в сопряжении деталей из цветных и черных металлов с резиновыми уплотнителями и шлангами. В этих условиях масла окисляются и их эксплуатационные свойства ухудшаются.
Основным показателем при выборе масел для гидросистем является показатель вязкости. Вязкость должна быть невысокой, чтобы обеспечивалась удовлетворительная работа в диапазоне рабочих температур и быстрое срабатывание гидравлического устройства. В то же время вязкость масла должна быть достаточной для обеспечения плавности хода, предотвращения износа трущихся деталей и снижения потерь через уплотнения при большом рабочем давлении.
Температура застывания масла должна быть ниже температуры окружающего воздуха, при которой начинает работать гидравлическая система. В гидросистеме недопустимо образование паровых пробок, поэтому температура испарения масла должна быть на 20-30 °С выше возможных рабочих режимов.
Гидравлические масла должны иметь хорошие смазывающие свойства, не вызывать коррозию черных, цветных металлов и сплавов, не разрушать резиновые и кожаные уплотнения. При хранении и эксплуатации масло должно сохранять свой состав, не должно расслаиваться, выделять вещества, способные засорять каналы в гидросистеме.
Механические загрязнения, вода, цветные металлы и пузырьки воздуха ускоряют реакции окисления, что приводит к увеличению вязкости масла, появлению кислого осадка в гидробаке и лакообразных наслоений на поверхностях деталей. При значительной разнице температур между гидравлической системой и наружным воздухом вода конденсируется в системе и попадает в масло, что приводит к ухудшению его смазывающей способности и низкотемпературных свойств. Обычно вода не образует стойкой смеси с маслом и относительно быстро выделяется из него. Воду следует регулярно сливать из гидробака.
При циркуляции масла в системе образуются пузырьки воздуха, которые вызывают вибрацию рабочих механизмов, образование пены и перегрев масла. Для предотвращения этого используют противопенные присадки (органические силиконовые соединения), они уменьшают поверхностное натяжение и способствует быстрому пеногашению.
Классификация, обозначение гидравлических масел
Классификация и система обозначения гидравлических масел по ГОСТ 17479.3, который аналогичен международному стандарту ISO 3448, основана на показателях вязкости и уровне эксплуатационных свойств. В зависимости от величины кинематической вязкости при 40 °С гидравлические масла делят на 10 классов (таблица 1).
| Класс вязкости | Кинематическая вязкость при 40 °С мм2/с |
|---|---|
| 5 | 4,14...5,06 |
| 7 | 6,12...7,48 |
| 10 | 9...11 |
| 15 | 13,5...16,5 |
| 22 | 19,8...24,2 |
| 32 | 28,8...35,2 |
| 46 | 41,4...50,6 |
| 68 | 61,2...74,8 |
| 100 | 90...110 |
| 150 | 135...165 |
По вязкостным свойствам гидравлические масла условно делятся на следующие:
- маловязкие – классы вязкости с 5 до 15 мм2/с;
- средневязкие – классы вязкости 22 и 32 мм2/с;
- вязкие – классы вязкости с 46 до 150 мм2/с.
Гидравлические масла по эксплуатационным свойствам делятся на группы А, Б, В (табл. 2).
| Группа | Состав масла | Рекомендуемая область применения |
|---|---|---|
| A (HH) | Нефтяные масла без присадок. | Малонагруженные гидросистемы с шестерёнными и поршневыми насосами, работающие при давлении до 15 МПа и температуре масла в объёме до 80 °С. |
| Б (HL) | Нефтяные масла с антиокислительными и антикоррозионными присадками. | Гидросистемы с насосами всех типов, работающие при давлении до 25 МПа и температуре масла в объёме более 80 °С. |
| В (HM) | Нефтяные высокоочищенные масла с противоизносными, антиокислительными и антикоррозионными присадками | Гидросистемы с насосами всех типов, работающие при давлении свыше 25 МПа и температуре масла в объёме более 90 °С. |
|
Примечание. В скобках указана группа гидравлического масла по ISO. |
||
Обозначение гидравлического масла состоит из букв МГ – нефтяное гидравлическое, цифр, характеризующих класс кинематической вязкости, и буквы, указывающей на группу масла по эксплуатационным свойствам. Например, масло МГ-15-В - нефтяное гидравлическое, класс вязкости 15 (маловязкое), значения кинематической вязкости при 40 °С – 13,5...16,5 мм2/с, В – группа эксплуатационных свойств.
Масла с загущенными вязкостными присадками соответствуют группе HV по ISO 6743/4.
Ассортимент масел, используемых в гидравлических системах автомобилей и мобильной наземной техники, насчитывает свыше 20 марок с различными эксплуатационными свойствами для широкого и узкого специального назначения. Гидравлические масла по назначению делят в соответствии с областью применения:
- для летательных аппаратов, мобильной наземной, речной и морской техники;
- для гидротормозных и амортизаторных устройств различных машин;
- для гидроприводов, гидропередач и циркуляционных масляных систем различных агрегатов, машин и механизмов, составляющих оборудование промышленных предприятий.
Литература
- Химмотология. Свойства и применение топлив, смазочных и специальных материалов: Учеб. пособие для студентов вузов: Часть II Свойства и применение смазочных и специальных материалов / В.Г. Спиркин, И.Г. Фукс, И.Р. Татур и др.; Под ред. В.Г. Спиркина, В.Л. Лашхи. - М.: Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина, 2014.
- Доценко А.И., Буяновский И.А. / Основы триботехники. Учебник. - М.: Инфра-М, 2014.