Рабочая жидкость гидросистем должна обладать:
а) хорошими смазывающими свойствами;
б) минимальной зависимостью вязкости от температуры в требуемом диапазоне температур;
в) низкой упругостью насыщенных паров и высокой температурой кипения;
г) нейтральностью к применяемым материалам и, в частности, к резиновым уплотнениям и малым адсорбированием воздуха, а также легкостью его отделения;
д) высокой устойчивостью к механической и химической деструк ции и к окислению в условиях применяемых температур, а также длительным сроком службы;
е) высоким объемным модулем упругости;
ж) высокими коэффициентами теплопроводности и удельной теплоемкости и малым коэффициентом теплового расширения;
з) высокими изолирующими и диэлектрическими качествами;
и) жидкость и продукты ее разложения не должны быть токсичными.
Важными параметрами характеристики жидкости являются температуры застывания и замерзания.
Температурой застывания называют такую наиболее высокую температуру, при которой поверхность уровня масла, залитого в стандартную пробирку, не перемещается при наклоне пробирки на 45°C в течение 5 мин. Эта температура характеризует жидкость с точки зрения сохранения текучести, а следовательно, возможности транспортировки и слива в холодное время года.
Температура застывания масла должна быть не менее чем на 10– 17°C ниже наименьшей температуры окружающей среды, в условиях которой будет работать гидросистема.
Температурой замерзания называют температуру начала кристаллизации, т.е. температуру, при которойвжидкости образуется облачко из мельчайших кристаллов. При этом не должно быть расслаивания жидкости и выделения из нее составных компонентов.
Жидкость не должна содержать легкоиспаряющиеся компоненты, испарение которых может привести при продолжительной эксплуатации к загустению жидкости.
Огнестойкость жидкостей. Для многих случаев применения жидкости важной характеристикой является ее огнестойкость: жидкость не должна быть причиной возникновения или распространения пожара.
С точки зрения огнестойкости жидкости характеризуются показателями по температурам вспышки, воспламенения и самовоспламенения. Под температурой вспышки понимается минимальная температура, при которой над поверхностью жидкости образуется количество пара, достаточное для возникновения кратковременной вспышки. Температура, при которой количество выделяющегося пара таково, что горение поддерживается также и по удалении постороннего источника огня, называется температурой (точкой) воспламенения. Температура, при которой жидкость или ее пар вспыхивает при контакте с воздухом без внешнего пламени или какого-либо иного источника воспламенения, называется температурой самовоспламенения (самовозгорания).
Температура вспышки определяется по ГОСТ. Температура воспламенения масел на нефтяной основе находится в пределах 180 — 230°C и температура самовоспламенения от 260 — 370°C и выше.
Свойства невоспламеняемости (негорючести) во многих случаях являются доминирующими при выборе типа рабочей жидкости. В частности, невоспламеняемые жидкости необходимы при работе гидросистем, близко расположенных к печам, теплообменникам, химическим или каким-либо взрывоопасным веществам, и гидросистем различных транспортных устройств с тепловыми двигателями. Высокие требования по воспламенению предъявляются к жидкостям, применяемым в гидросистемах авиадвигателей, работающих при температуре 530 — 540°C. Температура начала кипения жидкости для гидросистем сверхзвуковых самолетов должна быть 200°C, температура вспышки -> 180 °C и температура самовоспламенения - > 300°C.
Вопросы пожарной опасности имеют особо важное значение для гидросистем военных самолетов ввиду возможности прострела гидравлических магистралей высокого давления, при котором распыляющаяся жидкость может попасть на разогретые части авиадвигателя, а также может воспламениться от электрической искры.
Следует отметить, что пожароопасность непосредственно не связана с температурами воспламенения и самовоспламенения жидкости или, иначе говоря, эти температуры не изменяются взаимосвязанно. Некоторые жидкости с низкой температурой воспламенения имеют высокую температуру самовоспламенения; например, керосин имеет температуру самовоспламенения более высокую, чем смазочные масла.
Наиболее высокой пожарной безопасностью по сравнению с минеральными жидкостями обладают синтетические жидкости, которые часто называют «негорючими жидкостями», что не соответствует действительности, поскольку все существующие жидкости этого типа могут в известных условиях сгорать. Поэтому синтетические жидкости следует назвать «пожаростойкими», т.е. они не горят при возможных для конкретных условий высоких температурах и не распространяют огня.
При работе с минеральными маслами при температуре выше 70°C необходимо устранять контакт с воздухом (и особенно с воздухом, находящимся под избыточным давлением). Поэтому баки при 70°C и выше необходимо заполнять инертным газом (азотом, аргоном или гелием). Этогоже эффекта можно достичь механическим разделением газовой и жидкостной сред. Дополнительным преимуществом такой системы является то, что при этом устраняется возможность растворения газа в жидкости.
Диэлектрические свойства. Для многих случаев применения важными являются изолирующие и диэлектрические свойства жидкости.
Большинство жидкостей для гидросистем, не содержащих каких-либо примесей, обладают хорошими изолирующими свойствами, что позволяет помещать в них электрические агрегаты и их элементы (соленоиды, обмотки электродвигателей и пр.) без дополнительной изоляции проводников. Однако многие осадки жидкостей, выделяющиеся в результате неудовлетворительной эксплуатации, обладают относительно высокой электропроводностью и покрытие ими выводов проводников или проводов с плохой изоляцией может вызвать искрение и опасность возникновения пожара.
Опасным при размещении электроагрегатов в рабочей жидкости является также присутствие воды.
Воздействие жидкости на резиновые детали. Важным параметром, характеризующим качество рабочих жидкостей для гидросистем, является воздействиеих на применяемые материалы и,в частности, нарези-новые детали гидроагрегатов. Усадка, набухание и размягчение резиновых деталей уплотнительных узлов, происходящие под воздействием жидкости, сопровождаются нарушением герметичности и прочими дефектами в работе гидроагрегатов.
Следует отметить, что ни одна из рабочих жидкостей не обладает абсолютной инертностью. Поэтому важно, чтобы рабочая жидкость не ухудшала основных качеств материала уплотнительных устройств. В результате длительного контакта рабочей жидкости с резиновыми деталями может изменяться их объем, вес этих деталей вследствие происходящего при этом сложного физико-химического процесса вымывания отдельных компонентов резины и замещения их жидкостью. При этом происходит как изменение объема, так и изменение физико-механических свойств резины.
Обычно требуется, чтобы твердость испытуемого резинового образца после воздействия минерального масла не изменялась больше чем на ±4н- 5 единиц по Шору. Разница между объемами резинового образца в начале и в конце испытания не должна превышать 3% первоначального объема, где плюс означает набухание, а минус - усадку резинового образца. По техническим условиям набухание синтетической резины в жидкостях допускается до 5-6%. Масла на базе нафтеновых углеводородов вызывают значительное набухание резины, а масла на базе парафиновых углеводов вызывают небольшое набухание и даже усадку.
Особо следует отметить влияние на резину синтетических жидкостей, одни из которых вызывают либо чрезмерное набухание уплотни-тельного материала, либо, наоборот, значительную его усадку.
Объемный показатель набухания резины определяют взвешиванием в воздухе и в дистиллированной воде образца резины до и после испытания. Этот показатель вычисляют по выражению
где dV– изменение объема образца резины после набухания в %; G1 и G'1– вес образца в воздухе и в воде до испытания; G2 и G'2- вес образца в воздухе и в воде после испытания.
Применяемые жидкости. В гидродинамических машинах обычно применяют специальные жидкости минерального происхождения с диапазоном вязкости при 50°C примерно10-175 cCm. Минеральные масла, применяемые в качестве рабочих жидкостей гидросистем, отличаются от минеральных смазочных (машинных) масел тем, что они содержат присадки, придающие им специфические свойства, отсутствующие у смазочных масел. Так, например, для получения минимальной зависимости вязкости от температуры применяют вязкостные присадки.
Основные характеристики масел, применяющихся в гидросистемах машин, приведены в табл.1.9.
Для авиационных гидросистем широко применяют масло АМГ-10, пригодное для работы в условиях широкого температурного диапазона.
Сравнительно морозостойким является приборное масло МВП, представляющее собой хорошо очищенную соляровую фракцию (250 — 380°C), получаемую из смесей отборных низкозастывающих нефтей. Это масло отличается хорошими смазывающими свойствами и почти не оказывает коррозионного воздействия на металлические детали гидроагрегатов.
Масла АМГ-10 и МВП могут эксплуатироваться без замены в течение 2 лет и более.
Характеристики этих масел даны в табл.1.10
К морозостойким относится также масло ЦИАТИМ-1М (ТУ 327-50), получаемое очисткой низкозастывающей узкой дистиллярной фракции, выкипающей в пределах 320-340 °C с присадками. Ниже приведена характеристика этого масла.
Вязкость в cСт при температуре в °C:
+50………………………………………………….....6,3
+40………………………………………………….....1900
Температура в °C:
застывания…………………………………...…не выше 60
кипения:
начало……………………………………………….300
конец…………………………………………………340
вспышка в открытом тигле………………не ниже 130
При низких температурах применяют также смесь, состоящую из 50% глицерина и 50% спирта, однако эта смесь отличается плохими смазочными и защитными против коррозии свойствами.
Срок службы масел составляет от 6 месяцев (индустриальные масла без присадок с малой степенью очистки) до 2-3 лет (АМГ-10, МВП).
