Робочі рідини об’ємного гідроприводу та їх властивості

Размещено на http://www.allbest.ru/

Робочі рідини об'ємного гідроприводу та їх властивості

План

1. Призначення робочої рідини

2. Властивості і характеристики робочої рідини

3. Види робочих рідин.

3.1 Робочі рідини на нафтовій основі

3.2 Синтетичні робочі рідини

1. Призначення робочої рідини

Робоча рідина в гідроприводі є одночасно носієм енергії і змащенням. При цьому вона піддається дії високих тисків, швидкостей і температур. Нормальна експлуатація гідропривода можлива під час використання таких робочих рідин ,що можуть виконувати різні функції.Передусім робоча рідина в гідроприводі є робочим тілом, тобто є носієм енергії, яке забезпечує передачу джерела енергії (двигуна) до її споживача (виконавчим механізмам). З іншого боку, робоча рідина виконує роль мастила в парах тертя гідропривода, будучи змазуючим і охолоджуючим агентом, і середовищем, що видаляє продукти зношування. До функцій робочої рідини відносять також і захист деталей гідропривода від корозії.

У зв'язку з цим до робочих рідин пред'являються різнобічні вимоги до них належать: рідина інертність гідропривід

- хороші мастильні властивості;

- мала зміна в'язкості за зміни температури і тиску;

- інертність щодо конструкційних матеріалів деталей гідропривода;

- оптимальна в'язкість, що забезпечує мінімальні енергетичні втрати часу та нормальне функціонування ущільнень;

- мала токсичність самої робочої рідини і її парів;

- мала схильність до вспінювання;

- антикорозійні властивості;

- здатність охороняти деталі гідропривода від корозії;

- оптимальна щільність;

- довговічність;

- оптимальна розчинність ;

- незаймистість;

- мала здатність поглинання чи розчинення повітря;

- хороша теплопровідність;

- малий коефіцієнт теплового розширення;

- здатність добре очищуватися від забруднень;

- низька ціна;

Невиконання цих умов призводить до різних порушень функціонування гідропривода. Зокрема погані мастильні чи антикорозійні властивості призводять до зменшення термінів служби гідропривода; неоптимальна в'язкість чи її дуже велика залежність від режимів роботи гідропривода знижують загальний к.п.д. тощо.

Нормальна і довгострокова робота гідропривода визначається в рівній мірі як правильністю вибору марки робочої рідини при конструюванні,так і грамотною експлуатацією гідропривода.

2. Властивості і характеристики робочої рідини

Загальнофізичні властивості .

Щільність робочої рідини - фізична величина, що характеризує відношення маси m рідини до її об'єму: r = m/V.

Розмірність щільності - кг/м3.

Величина щільності має велике значення для енергетичних характеристик гідроприводу. Від неї залежить величина гідравлічних втрат.

Стисливість рідини - це її здатність під дією зовнішнього тиску змінювати свій обсяг оборотним чином, тобто так, що після припинення дії зовнішнього тиску відновлюється первинний об'єм.

Стисливість рідини характеризується модулем пружності рідини Е з розмірністю Па (або МПа).

Густина.

В'язкість - властивість рідини чинити опір зсуву одного шару відносно другого під дією дотичної сили внутрішнього тертя.

Більш поширеним є інший показник - кінематична в'язкість, яка враховує залежність сил внутрішнього тертя від інерції потоку рідини.

В'язкість рідини залежить від хімічного складу, від температури і тиску. Найбільш важливим фактором, що впливає на в'язкість, є температура. Залежність в'язкості від температури різна для різних рідин

Залежність в'язкості від температури, або так звані в'язкісно-температурні властивості робочих рідин, оцінюються за допомогою індексу в'язкості (ІВ), що є паспортною характеристикою сучасних олій. Масла з високим індексом в'язкості менше змінюють свою в'язкість при зміні температури. При невеликому індексі в'язкості залежність в'язкості від температури велика.

В'язкість робочої рідини збільшується з підвищенням тиску. При низьких температурах масла застигають. Температурою застигання (ГОСТ 20287-74) називається температура, при якій масло загусає настільки, що при нахилі пробірки з маслом на 450 його рівень протягом 1 хв. залишається нерухомим. При температурі застигання робота гідроприводу неможлива. Мінімальна робоча температура приймається на 10-150 вище температури застигання.

В'язкість робочої рідини безпосередньо впливає на робочі процеси та явища, що відбуваються як в окремих елементах, так і в цілому гідроприводі. Зміна в'язкості є критерієм досягнення граничного стану робочої рідини.

Змащувальні здатності робочої рідини пов'язані з утворенням на тертьових поверхнях масляної плівки і її здатність протистояти розриву. Звичайно, чим більше в'язкість, тим вище міцність масляної плівки при зсуві. Робоча рідина, повинна, по-перше, володіти протизадирними властивостями, по-друге зменшувати знос поверхонь тертя, створюючи гідродинамічний режим змащення, тобто володіти протівоізностнимі властивостями.

Стабільність властивостей - це здатність робочої рідини зберігати працездатність протягом заданого часу при зміні початкових властивостей у допустимих межах.

Стабільність характеризується антиокислювальною здатністю і однорідністю робочої рідини, що знаходяться між собою в залежності. При тривалій експлуатації в результаті реакції вуглеводнів олії з киснем повітря в робочій рідини з'являються смолисті нерозчинні фракції, які утворюють опади і плівки на поверхнях деталей, обумовлюючи старіння робочої рідини. У результаті може бути порушено нормальне функціонування таких преціціонних елементів гідроприводу, як розподільники, дроселі і т. п..

Антикорозійні властивості-характеризують здатність робочої рідини виділяти повітря або інші гази без утворення піни. Цю здатність визначають по часу зникнення піни після подачі в рідину повітря або припинення перемішування. Здатність протистояти піноутворенню підсилюють додаванням антипінних присадок. Механізм дії присадки полягає в зниженні поверхневого натягу рідини. Концентруючись на поверхні бульбашок піни, присадка сприяє їх розриву, а, отже швидкого гасіння піни.

Стійкість робочої рідини до утворення емульсії характеризується здатністю її розшаровуватися і відокремлюватися від потрапляння у неї води. Додаванням в рідину деемульгатора (речовин, що руйнують масляні емульсії) знижують поверхневий натяг плівки на межі поділу вода-масло і запобігають змішування робочої рідини з водою.

Антикорозійні властивості робочої рідини оцінюють перевіркою на корозію металевих (із сталі 50 і міді М2) пластин, поміщених на 3 години в рідину, нагріту до 1000С. Відсутність потемніння на металевих пластинах є позитивним результатом перевірки.

Питома теплоємність робочої рідини - кількість теплоти, необхідної для підвищення температури одиниці маси на один градус Цельсія. Одиницею питомої теплоємності є 1Дж/Кг * C °. Питома теплоємність робочої рідини - важливий показник для гідроприводу. Він характеризує інтенсивність підвищення температури в гідросистемі. Велика енергоємність означає велику теплову інерційність гідроприводу і, отже, більш рівномірний розподіл температури в елементах системи.

Теплопровідність робочої рідини - кількість тепла, що проходить за одиницю часу через одиницю поверхні на одиницю товщини шару. Одиниця теплопровідності - 1Вт/M ¤ ° С. Теплопровідність робочої рідини з підвищенням температури зменшується .

Чистота робочої рідини - характеризується кількістю або масою сторонніх часток в заданому обсязі. Частинки забруднень потрапляють в робочу рідину різними способами: при заливці рідини в бак; як продукти зносу тертьових поверхонь; через сапуни і ущільнення гідроприводу. Вплив чистоти робочої рідини на надійність гідроприводу величезний. До цих пір це основний показник, лімітуючий довговічність гідроприводу. Підвищена забрудненість робочої рідини викликає підвищений знос деталей гідроприводу, погіршення його характеристик і передчасний вихід з ладу.

Чистота робочої рідини характеризується класами чистоти, від 0 до 17. За ГОСТ 17216-71 кожному класу відповідає допустиму кількість частинок певного розміру і загальна маса забруднень. Всі забруднення діляться на дві групи: частки і волокна. Волокнами вважаються частки товщиною не більше 30 мкм при відношенні довжини до товщини не менше 10:1. Частинки забруднень розміром більше 200 мкм (не рахуючи волокон) в робочої рідини не допускаються.

Маса забруднень для класів від 0 до 5 не нормується, а для класів з 6 по 12 не є контрольним параметром. Нормування класів чистоти по ГОСТ 17216-71 має недоліки. Зокрема, у реальному робочої рідини співвідношення кількості частинок певного розміру для одного класу чистоти, як правило, не дотримується. Може виявитися, частки великого розміру відсутні, але менші частки перевищують допустимий рівень. При цьому, загальна маса забруднень може бути менше допустимої для даного класу. У такій ситуації, працездатність такої рідини буде не нижче рідини, повністю відповідає за показником даного класу, але її слід відповідно до ГОСТ класифікувати іншим, більш грубим класом чистоти.

3.Види робочих рідин

3.1 Робочі рідини на нафтовій основі

Робочі рідини на нафтовій основі виготовляються з продуктів перегонки нафти, які залишаються після паливних фракцій. Ці продукти являють собою суміш різних вуглеводнів, яка зазвичай називається мазутом.

При нагріванні мазуту при зниженому тиску знижується температура кипіння окремих вуглеводнів, що дозволяє виділити з мазуту окремі фракції. Процес цей називається вакуумної сублімацією.

У результаті вакуумної перегонки отримують базові дистиллятні масла, а що залишилися продукти (полугудрон і гудрон) використовують для отримання залишкових масел.

Характерною особливістю дистилятних масел є їх високі в'язкісно-температурні властивості (високий ІВ) і висока термоокислювальна стабільність. Але ці масла не мають задовільну олійністю, тобто міцність масляної плівки невелика, що знижує їх змазуєму здатність.

Залишкові масла, навпаки, мають високу природну олійністю, але погані в'язкісно-температурні властивості і високу температуру застигання.

Для отримання базових товарних мастил застосовують складну технологію, засновану на підборі суміші з дистилятних та залишкових масел і очищення від шкідливих домішок. До числа останніх відносяться продукти окисної полімеризації, органічні кислоти, нестабільні вуглеводні, сірка та її сполуки. Для поліпшення низькотемпературних властивостей, олії піддають депарафінізації і деасфальтизації. Процес очищення олії є найбільш складним і в екологічному сенсі небезпечним процесом.

Робочі рідини на нафтовій основі найбільш часто використовуються в гідроприводі. Однак базові олії за рідкісним винятком (веретенне АУ, турбінне і деякі інші олії) не застосовуються, тому що не володіють необхідними для гідроприводу властивостями. Для отримання робочих рідин з потрібними експлуатаційними властивостями базові масла піддаються доробці за допомогою різних присадок.

На основі базових олив готуються емульсії, які іноді використовуються в гідроприводу в якості робочих рідин. Емульсії представляють собою суміші масла на нафтовій основі і пом'якшеної води. Розрізняють емульсії "масло у воді" і "вода в маслі".

3.2 Синтетичні робочі рідини

Робочі рідини на нафтовій основі не можуть забезпечити весь діапазон вимог, які пред'являє до гідроприводу практика. Для гідроприводів, що працюють в умовах, що відрізняються від нормальних (tраб> 1000C, підвищені вимоги до пожежної безпеки, надмірно низькі температури навколишнього середовища і т.п.), або від яких потрібна підвищена стабільність характеристик, застосовуються синтетичні робочі рідини.

Володіючи підвищеними окремими властивостями, синтетичні робочі рідини мають деякі недоліки, які перешкоджають їх широкому застосуванню. Це в першу чергу висока вартість і обмеженість сировинних ресурсів, що використовуються для виготовлення синтетичних рідин. Крім того, ряд таких рідин погано сумісні з основними матеріалами гідроприводів, токсичні і мають гірші, в порівнянні з мінеральними маслами, показники за окремими властивостями. Існує безліч типів синтетичних рідин, з яких у гідроприводу знайшли застосування наступні: діефіри, сілоксани, фосфати, водомісткими рідини, фторі хлорорганічні робочі рідини.

Усі типи органічних рідин володіють у порівнянні з мінеральними маслами підвищеними протипожежними властивостями. Найбільш кращими в цьому відношенні є фторорганічних рідини, які відрізняються повною негорючістю. Крім того, вони виключно хімічно інертні і термічно стабільні.

Размещено на Allbest.ru