A munkafolyadékok fajtái. A folyadékok fizikai tulajdonságai
Munkafolyadékok
1 . A MUNKAFOLYADÉKOKRA VONATKOZÓ KÖVETELMÉNYEK.
A hidraulikus hajtás normál működése akkor lehetséges, ha olyan munkafolyadékokat használnak, amelyek egyidejűleg különféle funkciókat tudnak ellátni.
Mindenekelőtt a hidraulikus hajtásban a munkafolyadék a munkafolyadék, azaz. energiahordozó, amely biztosítja az utóbbinak az energiaforrástól (motortól) a fogyasztóhoz (aktorokhoz) való átvitelét. Ezenkívül a munkafolyadék kenőanyagként működik a hidraulikus hajtás súrlódó párjaiban, mint kenő- és hűtőközeg, valamint a kopástermékeket eltávolító közeg. A munkafolyadék funkciói közé tartozik a hidraulikus hajtás alkatrészeinek korrózió elleni védelme.
Ebben a tekintetben sokoldalú követelmények támasztják a munkafolyadékokat, amelyek bizonyos mértékig ellentmondásosak, és amelyek teljesítése nem mindig lehetséges maradéktalanul. Ezek tartalmazzák:
Jó kenési tulajdonságok;
A viszkozitás kismértékű változása a hőmérséklet és a nyomás változásával;
Tehetetlenség a hidraulikus meghajtó alkatrészek szerkezeti anyagaival szemben;
Optimális viszkozitás, minimális energiaveszteség és a tömítések normál működésének biztosítása;
Maga a munkafolyadék és gőzei alacsony toxicitása;
csekély hajlam a habzásra;
Korróziógátló tulajdonságok; a hidraulikus meghajtó alkatrészek korrózió elleni védelmének képessége;
Optimális sűrűség;
Tartósság;
A víz optimális oldhatósága a munkaközegben: gyenge a tiszta ásványolajokhoz; jó emulziókhoz stb.
Gyúlékonyság;
Alacsony levegőelnyelő vagy -oldó képesség;
Jó hővezető képesség;
Kis hőtágulási együttható;
A szennyeződésektől való megfelelő tisztítás képessége;
Kompatibilitás más márkájú munkafolyadékokkal;
Alacsony ár;
E feltételek be nem tartása a hidraulikus hajtás működésének különféle megsértéséhez vezet. Különösen a rossz kenési vagy korróziógátló tulajdonságok vezetnek a hidraulikus hajtás élettartamának csökkenéséhez; a nem optimális viszkozitás vagy annak túlzott függése a hidraulikus hajtás üzemmódjaitól csökkenti az általános hatékonyságot. stb.
A hidraulikus hajtás normál és hosszú távú működését egyaránt meghatározza a munkafolyadék márkájának tervezés során történő helyes megválasztása, valamint a hidraulikus hajtás megfelelő működése.
2. A MUNKAFOLYADÉK TULAJDONSÁGAI ÉS JELLEMZŐI
2.1 ÁLTALÁNOS FIZIKAI TULAJDONSÁGOK
A munkafolyadék sűrűsége egy fizikai mennyiség, amely a folyadék m tömegének és térfogatának arányát jellemzi:
Sűrűség mértékegysége - kg / m3.
A sűrűségérték nagy jelentőséggel bír a hidraulikus hajtás energetikai jellemzői szempontjából. Ettől függ a hidraulikus veszteségek értéke, amelyet úgy határozunk meg
ahol C a folyadék sebessége.
A munkaközeg sűrűségének változását, amikor a hőmérséklet t1-ről t2-re változik, a következő kifejezés írja le:
rt2 =r n1/1+b(t2-t1).
ahol b a térfogattágulási együttható.
A folyadék térfogatának relatív változását a hőmérséklet változásával a térfogat-tágulás hőmérsékleti együtthatója jellemzi b.
ahol V és DV a kezdeti térfogat és a térfogatnövekedés, amikor a hőmérséklet Dt-vel emelkedik. A b együttható mértékegysége 1/°c.
A DV térfogat és a munkafolyadék térfogatának változása, amikor a hőmérséklet t1-ről t2-re változik, a következő képletekkel határozható meg:
Vt2=Vt1.
A térfogati tágulási együttható értéke kicsi. Ezt a változást azonban továbbra is figyelembe kell venni a zárt áramlású hidraulikus hajtások számításánál, hogy elkerüljük a hidraulikus hajtóelemek tönkremenetelét a fűtés során.
A hidraulikus hajtás alkatrészeinek megsemmisülésének lehetősége a munkafolyadék térfogat-tágulási hőmérsékleti együtthatója és a hidraulikus hajtás alkatrészeinek fémének különbségéből adódik. A felmelegedés miatti nyomásnövekedést általában a következő képlettel becsülik meg:
Dp = (b-bm)DtE / k
ahol bm a hidraulikus meghajtó alkatrészek anyagának térfogati tágulási együtthatója;
E a folyadék rugalmassági modulusa;
k- együttható, amely a hidraulikus hajtóelemek anyagának térfogati rugalmasságát jellemzi.
A zárt edényben 10°C-os melegítés hatására bekövetkező nyomásnövekedés durva becslése és a b=8,75 10-4, bm=5,3 10-5, E=1,7 103 MPa és k=1 elfogadott átlagértékek egy értéke körülbelül 15 MPa. Ezért zárt keringetésű hidraulikus hajtást kell beépíteni, amely a munkaközeg hőmérsékletének széles tartományában változik. biztonsági szelepek vagy más eszközök, amelyek kompenzálják a folyadék térfogatának hőmérséklet-növekedését.
A folyadék összenyomhatósága az a képessége, hogy külső nyomás hatására visszafordítható módon változtatja térfogatát, pl. hogy a külső nyomás megszűnése után a kezdeti térfogat visszaálljon.
A folyadék összenyomhatóságát az E folyadék Pa (vagy MPa) méretű rugalmassági modulusa jellemzi.
A nyomás alatt lévő folyadék térfogatának csökkenését a képlet határozza meg
A nyomás növekedésével a rugalmassági modulus növekszik, a folyadék melegítésekor pedig csökken.
A működő hidraulikus hajtás olaja jellemzően legfeljebb 6% fel nem oldott levegőt tartalmaz. Egy napos ülepedés után a levegőtartalom 0,01-0,02%-ra csökken. Ebben az esetben a munkaközeg gáz-folyadék keverék, amelynek rugalmassági modulusát a következő képlettel számítjuk ki:
Egzh \u003d E (Vzh / Vp + 1) / (V-kút / Vp + E p0 / p 2)
ahol Vl, Vp a folyadék, illetve a gázfázis térfogata Р0 légköri nyomáson.
A munkaközeg bizonyos mennyiségű (a nyomásértékkel arányos) oldott levegőt is tartalmaz, ami gyakorlatilag nem befolyásolja az olaj fizikai-kémiai tulajdonságait, de hozzájárul a kavitáció kialakulásához, különösen a szivattyúk szívóvezetékeiben, fojtószelepek és a hidraulikus hajtás egyéb helyei, ahol éles nyomásváltozások vannak.
2.2 VISZKOZITÁS
Viszkozitás - a folyadék azon tulajdonsága, hogy ellenáll az egyik réteg nyírásának a másikhoz képest a belső súrlódási erő hatására. A Newton-törvény szerinti súrlódási feszültség arányos a dC/dy sebességgradienssel
A h arányossági együtthatót dinamikus viszkozitásnak nevezzük
A dinamikus viszkozitás mértékegysége 1 Pa.s (pascal másodperc).
Gyakoribb egy másik mutató - a kinematikus viszkozitás, amely figyelembe veszi a belső súrlódási erők függését a folyadékáramlás tehetetlenségétől. A kinematikai viszkozitást (vagy dinamikus viszkozitási együtthatót) a
A kinematikai viszkozitás mértékegysége 1m2/s. Ez az érték nagy és kényelmetlen a gyakorlati számításokhoz. Ezért 104-gyel kisebb, mint -1 cm2 / s = 1Cst (stokes), vagy St - cSt (centistokes) 1 százada értéket használunk. A szabályozási és műszaki dokumentumok általában feltüntetik a kinematikai viszkozitást 100 ° C - (g100) vagy 50 ° C - (g50) hőmérsékleten. Az új olajmárkák esetében a nemzetközi szabványoknak megfelelően a viszkozitás 40 ° C-on (pontosabban 37,8 ° C-on) - g40. A feltüntetett hőmérséklet 1000 Fahrenheitnek felel meg.
A gyakorlatban más, a folyadékok viszkozitását jellemző paramétereket is alkalmaznak. Gyakran használják az úgynevezett feltételes vagy relatív viszkozitást, amelyet a viszkoziméter (viszkozitás-meghatározó eszköz) kis lyukon keresztül történő folyadékáramlása határoz meg, és az áramlási időt a víz áramlási idejével hasonlítja össze. A vizsgálandó folyadék mennyiségétől, a furat átmérőjétől és egyéb vizsgálati körülményektől függően érvényes különféle mutatók. Oroszországban a viszkozitási feltételek mérésére a hagyományos Engler-fokokat (°E) alkalmazzák, amelyek a viszkoziméter 20, 50 és 100 °C-on mért értékei, és rendre °E20; °E50 és °E100 . A viszkozitás értéke Engler-fokban a viszkoziméter 200 cm3-es lyukon keresztüli áramlási idejének aránya az azonos mennyiségű desztillált víz t = 20 C-on való átfolyási idejéhez viszonyítva.
A folyadék viszkozitása a kémiai összetételtől, a hőmérséklettől és a nyomástól függ. A viszkozitást befolyásoló legfontosabb tényező a hőmérséklet. A viszkozitás hőmérséklettől való függése különböző folyadékoknál eltérő. A t = +50 0C és a dermedéspont közötti hőmérséklet-tartományban lévő olajok esetében a következő képletet alkalmazzuk:
nzh= n50 exp (A / Tzha)
ahol nl a kinematikai viszkozitás értéke Tl hőmérsékleten (° K), cCm-ben;
A és a tapasztalati együtthatók.
Egyes munkafolyadékok esetében az A és a együtthatók értékeit a táblázat tartalmazza. 1.
Asztal 1.
|
Munkarend
Szakértőink segítenek Önnek egy olyan dolgozat megírásában, amelyben kötelező az egyediség ellenőrzése a plágiumellenes rendszerben
Jelentkezés benyújtása a követelményekkel most, hogy megtudja az írás költségeit és lehetőségét.
A munkafolyadékok elengedhetetlenek szerves része hidraulikus hajtás, amely a legfontosabb funkciót - a munkafolyadék szerepét - teljesíti. A munkafolyadékok nagymértékben meghatározzák a hajtások lehetséges működési paramétereit, műszaki erőforrás- és megbízhatósági mutatóit. A munkafolyadékok és a kenőanyagok megválasztásának hibái a hidraulikus berendezések fokozott kopását vonják maguk után, és egyes esetekben idő előtti meghibásodásához vezetnek. Ezenkívül a hidraulikus berendezéseket használó vállalkozások komoly gazdasági veszteségeket szenvednek el a munkafolyadék szivárgásával kapcsolatban, amely nemcsak a tömítések kopása és öregedése, hanem a munkaközeg szennyeződése miatti túlmelegedése miatt is előfordulhat. A munkafolyadékok ésszerű megválasztásával és üzemeltetésével kapcsolatos megoldandó kérdések köre rendkívül széles, és komplex problémák átfogó mérlegelését igényli, amelyek egyrészt a gépészet, a hidraulika és a közgazdaságtan találkozásánál, ill. másrészt a tribológia, a petrolkémia és a hőtechnika. Egy ilyen problémakomplexum egy gépészmérnök és egy hagyományos képzésű petrolkémiai mérnök számára egyaránt nehezen megoldható. Ezekkel kapcsolatban viszonylag nemrégiben egy új tudományos és műszaki irány - a kemotológia.
A kemotológia az üzemanyagok, kenőanyagok és speciális folyadékok tulajdonságainak, minőségének és ésszerű használatának tudománya, amely különösen egységes logikai pozícióból vizsgálja a munkaközeggel vagy kenőközeggel érintkező mechanizmusok elemeiben zajló folyamatokat. A "kemotológia" szót három szó rövidítése alkotja: kémia (kémia – görögül); motor (motor - lat.); logika (logosz - görögül - tudomány).
A hidrofikált gépek és mechanizmusok üzemeltetésének gyakorlata megmutatta a kemotológia területén a kiszolgáló személyzet képzésének megvalósíthatóságát, hiszen szakképzett választás, hozzáértő Karbantartásés a munkafolyadék működése nemcsak az élettartamát növeli, hanem a hidraulikus hajtások műszaki élettartamát is. Nagyon fontos figyelembe venni a munkafolyadékokat és kenőanyagokat a hidraulikus rendszerek és alkatrészeik működése során.
Itt áttekintjük a hidraulikus gépek elemeiben zajló folyamatokat, és megadjuk az ezeket a folyamatokat leíró alapvető matematikai összefüggéseket, valamint a meglévő empirikus képleteket. Ezen túlmenően a folyadékok fizikai tulajdonságait részletesebben megvizsgálják a velük való üzemeltetés lehetőségével kapcsolatban a hidraulikus rendszerek modern számítási módszereivel. Különös figyelmet fordítanak a munkafolyadékok öregedésének mechanizmusára és az utóbbi molekulaszerkezetével való kapcsolatára.
A munkafolyadék működési feltételei nagyon nehézkesek lehetnek:
Ez egy széles hőmérsékleti tartomány (-60…+90С);
Magas áramlási sebesség fojtás közben - több mint 50 m/s;
32 MPa-t és afeletti magas nyomások;
A munkaközeg érintkezése különféle szerkezeti anyagokkal.
A felsorolt üzemi feltételek növelik a hidraulikus rendszerek munkafolyadékaira vonatkozó követelmények szintjét.
A munkafolyadékok két csoportra oszthatók:
1. csoport - normál gyúlékonysággal. Ezek ásványi (ásványolaj) alapú munkafolyadékok;
2. csoport - csökkentett gyúlékonysággal vagy tűzállósággal. Ezek vizes és szintetikus munkafolyadékok.
A kőolaj alapú munkafolyadékok az üzemi hőmérséklet tartományának viszonylag alacsony felső határával rendelkeznek, és antioxidáns és korróziógátló adalékokat tartalmaznak. Az ásványolajok felső hőmérsékleti határa 80-90 °C, rövid távú hőmérséklet-emelkedéssel 110-120 °C-ra.
A szintetikus munkafolyadékok magas hőmérsékleti tulajdonságokkal rendelkeznek, és 350 C-ig tűzbiztonságot nyújtanak. Viszonylag drágák azonban, ami korlátozza használatukat. A szintetikus folyadékok következő osztályait használják a hidraulikus rendszerekben:
1) diészterek (észterek);
2) sziloxánok (szerves szilícium polimereken alapuló folyadékok);
3) foszfátok (foszforsav-észtereken alapuló folyadékok);
5) fluor - és szerves klór (halogén szénhidrogén).
A diészter alapú folyadékokat olyan hidraulikus rendszerekben használják, amelyek különösen nagy terhelést jelentenek az elemekre a -30 és +180 közötti üzemi hőmérsékleti tartományban, a hidraulikus rendszer anyagaival való kompatibilitásuk alapos ellenőrzése mellett. A diészterek környezetében nem működnek jól a nitril-kaucsukból, elektromos szigetelő anyagokból, fémekből készült karmantyúk és tömítések ólom-, kadmium- és cinkbevonattal.
A sziloxánok és a polisziloxánok rendelkeznek a leglaposabb viszkozitás-hőmérséklet jellemzőkkel az összes munkafolyadékra. Erősen összenyomhatók, de minimális felületi feszültséggel rendelkeznek. Ez utóbbi lehetővé teszi habzásgátló adalékként történő felhasználásukat. Ezek a folyadékok ellenállnak az oxidációnak és 190 C-ig terjedő hőmérsékletnek, azonban ha hosszú ideig 200 C-os hőmérsékletnek vannak kitéve, szilícium-dioxid keletkezik, amely csiszolóanyag. A 2. csoport kenőképessége gyenge, különösen acélon, ezért a sziloxánokat csak diészterekkel vagy kőolajjal keverve használják.
A foszfátok fokozott tűzállósággal és jó kenőképességgel rendelkeznek. A viszkozitás-hőmérséklet jellemzőik azonban rosszabbak, mint az olajoké. A foszfátok hajlamosak a hidrolízisre, ezért nem használhatók olyan hidraulikus rendszerekben, ahol lehetséges az elöntés. Sok foszfát mérgező. Ezenkívül fokozott a habzásra való hajlamuk, valamint a hagyományos tömítőanyagokkal való összeférhetetlenségük és az olajoknál rosszabb sugárzásállóságuk. A hidrolízis során a foszfátok foszfátvegyületeket képeznek, amelyek reakcióba léphetnek üveges anyagokkal, zománcokkal és fémekkel.
A 4. csoportba tartozó vizes folyadékok nem gyulladnak meg, ha lángra vagy 700 °C-ig terjedő hőmérsékletű felületre permetezzük. Más folyadékok fokozott tűzállósággal rendelkeznek, de éghetők, azaz tűznek vagy forró tárgyaknak kitéve meggyulladhatnak. Csak a szerves fluortartalmú folyadékok teljesen éghetetlenek, kémiailag is inertek, termikus stabilitásúak.
A víz-glikol folyadékok mérgezőek, ezért gyakrabban használnak adalékanyagokkal ellátott víz-glicerines folyadékokat. A 4. csoportba tartozó folyadékok viszkozitás-hőmérséklet jellemzői kielégítőek, kenő- és korróziógátló tulajdonságokkal rendelkeznek.
A vizes folyadékok nagy előnye, hogy kompatibilisek a nitrilkaucsuk alapú tömítőanyagokkal. Ezenkívül alacsony összenyomhatóságuk és a legnagyobb hőkapacitásuk van. A 4. csoport hátrányai közé tartozik az elektromos vezetőképesség és a festékbevonatokkal való esetleges összeférhetetlenség.
A vizes folyadékok mindaddig nem éghetőek, amíg legalább 30 tömegszázalék vizet tartalmaznak, ezért olyan túlnyomásos hidraulikus rendszerekben használják őket, amelyek biztosítják, hogy a víz párolgásából eredő veszteségek ne keletkezzenek. A víz alacsony forráspontja miatt a 4. csoport gőznyomása magas. Ezért víztartalmú folyadékok használata javasolt a 65-70 °C üzemi hőmérséklet-tartományban. Ha a víz elpárolog, a glicerin vagy a glikol meggyulladhat. A hazai gyakorlatban a víz-glikol folyadékokat csak hűtőrendszerekhez használják (fagyálló, fagyálló). A víz-glicerin folyékony PGV-t mobil tárgyak és hajók hidraulikus hajtásainak hidraulikus rendszereihez használják -30 és 65…70 közötti üzemi hőmérsékleti tartományban. Van egy tulajdonsága Kék szín. A hidraulikus hajtásokban a PGV anyagcsere nélküli hosszú távú működésének eredménye pozitív volt. Mindazonáltal először alaposan elemezni kell a PGV kompatibilitását a hidraulikus rendszer anyagaival, különösen a festékekkel, lakkkal és galvanizált bevonatokkal. A párolgásból adódó vízveszteséget (viszonylag hermetikus hidraulikus rendszereknél évi 3...4%) desztillált vagy lágy víz hozzáadásával kompenzálják. Ha kemény vizet adnak hozzá, valamint ha kenőanyagok és olajok kerülnek a PGV folyadékba, csapadék képződhet.
Tűzveszélyes körülmények között üzemeltetett ipari hidraulikus rendszerekhez Promhydrol víz-glicerin folyadékokat (P20, P20M1, M20M2 minőség, szín - világossárga) használnak A Promhydrol a PGV folyadéktól a sűrítő adalék magas tartalmával különbözik. A Promhydrol öngyulladási hőmérséklete 420, ami lehetővé tette a nagyolvasztó hidraulikus rendszerében történő alkalmazását.
Fluororganikus folyadékok kémiai összetétel három fő csoportra osztva:
Fluoroklór-szénhidrogén - triklór-fluor-etilén kis molekulatömegű polimerei (a hazai gyakorlatban 11F, 12F, 13F, 14F osztályok; az USA-ban - kelef, fluorolyub);
Ásványolajok fluorozásával nyert perfluor-szénhidrogének;
Tehát az ásványolajok felhasználási hőmérséklete korlátozott. Ráadásul gyúlékonyak. Ezek a hiányosságok kevésbé szembetűnőek a szintetikus munkafolyadékoknál. Laposabb viszkozitás-hőmérséklet karakterisztikával rendelkeznek, nagyobb a tűzállóságuk. A szintetikus folyadékok hátrányai közé tartozik a magas költségek, a rossz kenőképesség és a speciális tömítőanyagokra való átállás szükségessége.
A munkafolyadékok másik fajtája a víztartalmú emulzió. Alacsony költségük, alacsony összenyomhatóságuk, nagyobb hőkapacitásuk és tűzállóságuk van. A kovács- és présgépek hidraulikus hajtásaiban olaj-a vízben emulziókat használnak, amelyek 2 ... 5% ásványolajat és 95 ... 98% vizet tartalmazó emulzióból állnak. Az emulzol diszpergált fázisban vízben van. Az ilyen folyadékok hátrányai az alacsony kenőképesség, a nagy korrozivitás és az alacsony hőmérsékleten való használat képtelensége. Ígéretesebb "víz az olajban" emulzió, amelynek víztartalma körülbelül 40%. Egyesíti az olaj a vízben emulziók és az ásványolajok pozitív tulajdonságait. A víztartalmú munkafolyadékok azonban még nem terjedtek el széles körben, mivel az ezekre való átállás az egyes hidraulikus berendezések költségének körülbelül 1,5–5-szörösére, a szivattyúk által fogyasztott teljesítmény pedig körülbelül 1,5-szeresére emelkedik. Jelenleg olyan hidraulikus rendszerekben használják őket, amelyeknél különösen fontosak a tűzbiztonsági kérdések, például a bányászati és kohászati berendezésekben.
BAN BEN utóbbi évek Intenzív munka folyik a környezetbarát munkafolyadékok hidraulikus hajtásokban történő felhasználásán, és elsősorban növényi eredetű. A legismertebb ebből a szempontból a repceolaj, amely tribológiai tulajdonságait tekintve nemhogy nem rosszabb, de egyes paramétereiben, például a dörzsölő felületek kopásában, felülmúlja az olaj alapú munkafolyadékokat. Az öregedés elleni küzdelemben növényi olajok speciális antioxidáns adalékokat adnak hozzájuk. A növényi olajok viszkozitása sokkal kevésbé függ a hőmérséklettől, mint az ásványi olajoké. A növényi olajok esetében azonban elfogadhatatlan a víz bejutása, amely bomlásukhoz vezet.
Környezetvédelmi szempontból is érdekes a tiszta víz munkafolyadékként való felhasználása. Annak ellenére, hogy a víz érthető hiányosságai a hidraulikus gépek és hidraulikus berendezések üzemeltetésében, amelyek bizonyos költségek mellett konstruktív intézkedésekkel és megfelelő anyagok megválasztásával kompenzálhatók, pozitív tulajdonságok kényelmes munkafolyadékká tegye. Jelentősen csökken hidraulikus veszteségek, sok esetben lehetővé válik a munkafolyadék hűtőrendszereinek elhagyása. Az alacsonyabb térfogati tömörítési arány hozzájárul a hidraulikus hajtás merevségének növekedéséhez. A Danfoss (Dánia) kifejlesztette a Nessie hidraulikus rendszert, amely tiszta vízen is képes működni.
A műszaki mechanizmusok telepítésénél és karbantartásánál a legnagyobb figyelmet a funkcionális elemekre, a segédberendezésekre és a különféle rögzítési és tartórendszerekre fordítják. Ugyanakkor a berendezések működésének minősége nagymértékben függ tőlük. Különböző funkciókat látnak el, de végül mindegyik egy feladathoz tartozik - a szervizelt objektum élettartamának meghosszabbítása. Ebben a csoportban különleges helyet foglal el a hidraulikafolyadék, amely funkcionális alkatrészként is működik, nyomást gyakorolva a mechanizmus munkaelemeire.
Hol használják a hidraulika folyadékokat?
Az ilyen típusú olajokat különféle műszaki eszközökben és mechanizmusokban használják. Alkalmazásuk klasszikus példája a pipeline elzáró szelepek. Önmagukban a hidraulikus berendezéseket széles körben használják az ipar, a gyártás és az építőipar különböző területein. Ezek lehetnek présgépek, gyári sorok egységei, hidraulikus feldolgozórendszerek stb. Fontos megjegyezni, hogy a hidraulikafolyadék háztartási berendezésekben is használható. A pneumatikus állomások, szivattyúberendezések és tápegységek egyes modelljei is használhatnak ilyen folyadékokat. Ezenkívül az ilyen típusú olajok funkciói is eltérőek - ezeket részletesebben meg kell vizsgálni.
Folyadékfunkciók
A hidraulikafolyadék fő feladata a nyomás átvitele a rendszer munkaelemére. Ez lehet egy dugattyú vagy egy szelep, a lényeg az, hogy az olaj mennyisége dinamikus erőátadóként működjön, és egyidejűleg számos kiegészítő funkciót lát el. Például, mint már említettük, a műszaki olaj biztosítja a munkarendszer dörzsölő elemeinek kenését, meghosszabbítva azok élettartamát. Az üzemi körülményektől függően speciális feladatokra is szükség lehet.
Például, ha a berendezést termikus hatásoknak kitett környezetben vagy nedvességgel szorosan érintkező környezetben tervezik üzemeltetni, akkor a hidraulikafolyadékot megfelelő védő tulajdonságokkal rendelkező kompozícióra kell cserélni. Ebben az esetben a technológus korróziógátló tulajdonságokkal és termikus stabilitással rendelkező olajat ajánl. Ugyanakkor alapértelmezés szerint a hidraulikafolyadék minden összetétele biztosítja a tisztítást. A csővezetékeket rendszeresen mossák, aminek eredményeként belső felületeik megszabadulnak a csapadéktól és egyéb romboló anyagoktól.
A hidraulikus rendszerek olajainak tulajdonságai
A fenti funkciók minőségét egy adott kompozíció tulajdonságai határozzák meg. A hidraulikus folyadékok alapvető teljesítménytulajdonságai közé tartozik a hőállóság, a viszkozitás, a tehetetlenség és a sűrűség. De a különleges munkatulajdonságok, köztük a védő tulajdonságok egyre fontosabbak. Például a korrózióvédelem lehetővé teszi, hogy ellenálljon a folyékony és nedves környezetnek negatív rozsdásodási folyamatok nélkül. Szintén fontos a folyadék, amely meghatározza a készítmény működési funkciójának intenzitását. Vagyis minél alacsonyabb az ellenállási index, annál könnyebb az erő átvitele a tápegységből. Ennek eredményeként kevesebb energiát kell fordítani a berendezés működésének biztosítására. A másik dolog az, hogy az optimális ellenállási mutatók elérése ritkán történik a hidraulikaolajok egyéb műszaki és fizikai tulajdonságainak elvesztése nélkül.
A hidraulikus folyadékok osztályozása
A szakértők több szempont szerint osztályozzák az ilyen folyadékokat. Például a fő felosztást a cél alapján hajtják végre - a választékban külön helyet foglalnak el a hidrosztatikus és hidrodinamikus kompozíciók. Az alkalmazástól függően folyadékok is felszabadulnak. Különösen az ISO 15380 jelzésű kenőanyag-készítmények biztosítják a gyors biológiai lebomlási folyamatokat. Vannak olyan módosítások is, amelyek környezetbarátabbak. Gyakran használják aggregátumokban. Élelmiszeripar. Szintén gyakori a STOU feliratú hidraulikafolyadék. Általában a mobil rendszerek karbantartásában vesz részt. Ugyanakkor a segédfolyadékok széles csoportjára van kereslet, amelyek nem működnek a hidraulikus dugattyús mechanizmus fő részében, de használják technikai támogatás egyedi alkatrészek, például tengelykapcsolók, csapágycsoportok és átalakítók.
Folyadékfajták a működési tulajdonságok alapján
Ebben az osztályozásban három fő csoportot célszerű figyelembe venni: az elsőt a fő összetételek képviselik, amelyek a viszkozitás, összenyomhatóság és nyomás kiegyensúlyozott mutatóiban különböznek egymástól. Elmondható, hogy ezek tipikus univerzális eszközök a folyékony hidraulikus funkció biztosítására. A második csoportba azok a termékek tartoznak, amelyek ellenállnak az oxidációs folyamatoknak. Ez magában foglalja a termikusan stabil típusú hidraulikafolyadékokat, amelyek képesek keringeni alatta magas nyomásúérintkezés fémfelületekkel, vízzel és levegővel. A harmadik csoport a hővédelmi funkció tökéletesebb ellátását biztosítja. Ezek olyan vegyületek, amelyek még tűzforrással való szoros érintkezés esetén sincsenek tűzveszélyesek.
Hidraulikafolyadék-összetételek
A végtermék általában ipari olajokon és adalékokon alapuló koncentrátumok. Klasszikus példa erre az ásványolajjal és emulgeálószerekkel készült, rozsdagátlókkal hígított. Valójában egy ilyen kombináció önmagában is alapul szolgálhat további technológiai módosítások elkészítéséhez, amelyek az elasztomerek hatalmas választékával is kombinálhatók. Például a hidraulikus teljesítmény javítása érdekében a gyártók tömítőanyagokat vezetnek be a készítményekbe. Ezzel szemben, ha a munkakomponens nagyobb fokú rugalmasságát akarjuk elérni, emulziós kenőolajokat adunk hozzá.
Alap alapozó
Alap ásványolajként paraffin kompozíciók, naftén keverékek és különféle kombinált oldatok használhatók. Vannak speciális módosítások is, amelyek javított alapvető működési tulajdonságokkal rendelkeznek. Ezek szintetikus folyadékok, amelyek hidrokrakkoló komponenseket, észtervegyületeket és poliglikolokat használnak, amelyeket leggyakrabban tűzálló keverékekhez használnak. A természetes bázisok, amelyekből biológiailag lebomló hidraulikaolajokat állítanak elő, szintén megtalálják a megfelelő alkalmazást. Az ilyen típusú folyadékok környezetbarát növényi feldolgozott termékeket tartalmazhatnak.
Az alapolajok típusától függetlenül a tisztítás minősége is számít. Különböző kategóriák vannak, amelyek a kompozíció előzetes előkészítésének mértékében különböznek. Vannak durva tisztítású keverékek, és vannak olyan olajok is, amelyek többszöri szűrésen estek át. Ez nem jelenti azt, hogy a második lehetőség lesz a legjobb minden felhasználási esetben. Egyes területeken éppen a durva elemkombináción alapuló folyadékok mutatkoznak meg optimálisan.
Adalékok és folyadékmódosítók
Az előadásban gyakran a kiegészítő komponensek játszanak döntő szerepet. Ezek kölcsönösen kizárják vagy kiegészítik egymást, így lehetetlen bármilyen igénynek megfelelő, teljesen univerzális eszközt beszerezni. Különböző mértékben az alapnak olyan tulajdonságokat lehet adni, mint például korróziógátló, öregedésállóság, extrém nyomás és kopásgátló tulajdonságok.
Ugyanakkor az adalékanyagok felosztása az alkalmazás jellege szerint történik. Vannak olyan komponensek, amelyeket az ásványi alapolaj kiegészítéseként adnak hozzá, és vannak felületaktív anyagok is. Például a hidraulikus hatást a felületi súrlódást módosító anyagok beépítése eredményezi, amelyek már a mechanizmus működése során bevihetők a készítménybe.
Az alapvetőek általában gyárilag benne vannak. Ez a kategória magában foglalja a habzásgátló elemeket, antioxidánsokat stb. Az aktív adalékanyagok ebben a háttérben előnyösek, mivel nem igényelnek speciális folyadékkezelést a hozzáadás után.
Hogyan válasszunk hidraulikafolyadékot?
Az egyik vagy másik összetétel kiválasztását nagymértékben az üzemi feltételek határozzák meg. Különösen az üzemi hőmérséklet-tartomány, típus hidraulikus rendszer, nyomás, környezetbiztonsági követelmények és külső hatások. Kívánatos különös figyelmet fordítani a viszkozitási indexre. Ha a feladat a szivárgás csökkentése és a tömítés növelése, akkor a minimális viszkozitású keverékeket kell előnyben részesíteni. Külön megrendelésben a munkakörnyezet hőmérsékletét is figyelembe veszik. Amikor eldönti, hogy melyik hidraulikafolyadékot válasszon egy álló rendszerhez, előnyben részesítheti a 40-50 ° C-os hőmérsékletre tervezett kompozíciókat. A mobil és dinamikus rendszerekhez gyakran speciális folyadékokat választanak.
Hogyan kell cserélni a hidraulika folyadékot?
Először is meg kell nyitni a folyadéktároló tartályhoz való hozzáférést, ezek általában speciális fémtartályok. Ezenkívül hely szabadul fel a kommunikációs infrastruktúrával való munkához. Az ellátó tömlők általában bilincsekkel vannak ellátva, amelyeket ki kell csavarni. Ez ellenőrzi a hidraulikafolyadék szintjét, nyomását és általános állapotát. Ezután az olajat kiszivattyúzzák. Ezt a műveletet fecskendővel vagy kompresszoros szivattyúval lehet végrehajtani, a tervezés megvalósíthatóságától függően.
Ezután elkezdheti önteni az új keveréket. Ezt a műveletet rögtönzött szerszámmal vagy közvetlenül is végrehajtják, ha lehetséges a táptömlő leválasztása. A megfelelő hidraulikafolyadék csere is levegőelszívással történik. A túlzott szellőztetés veszteséget okozhat az egység hatásfokát tekintve, ezért a felesleges gázkeverékek eltávolítása elengedhetetlen.
Következtetés
A hidraulikus mechanizmusok gyakran olyan kritikus feladatokat hajtanak végre, amelyekhez nagy teljesítmények csatlakoztatása szükséges. A hidraulikafolyadék viszont az ilyen rendszerek teljes értékű funkcionális összetevőjeként működik, biztosítva az egységek stabil működését. Tekintettel arra jó választás Ezzel az olajjal a karbantartó személyzet nemcsak az üzemelő berendezés, gép vagy szerszám élettartamát, hanem a berendezés energiahatékonyságát is növelheti. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a munkafolyadék ellenállásának ugyanazon mutatói növelhetik vagy enyhíthetik a hajtómechanizmus terhelését, ami közvetlenül befolyásolja az elfogyasztott erőforrás mennyiségét.
A hidraulikus sebességváltóban lévő munkafolyadék olyan folyadék, amelynek tulajdonságai meghatározzák a hidraulikus energiaátvitel munkafolyamatát. A munkafolyadék fizikai tulajdonságait a fajsúly, az összenyomhatóság, a viszkozitás jellemzi. Ezen paramétereken túlmenően a hidraulikus hajtóművekben a folyadék munkafolyadékként való értékeléséhez figyelembe kell venni a mechanikai igénybevétellel szembeni ellenálló képességét, a vegyszerállóságát magas és alacsony hőmérsékletek a hidraulikus rendszer működési tartománya, a kenési tulajdonságok és a kenési tulajdonságok stabilitása, a fémekkel és a szerkezet tömítő elemeivel szembeni agresszivitás mértéke, szintek tűzveszélyés toxicitás, ha emberrel érintkezik (maga a folyadék és annak gőzei).
Vegye figyelembe a két leggyakoribb munkafolyadék tulajdonságait: olajok - AMG-10 és folyékony 7-50S-3, amelyeket a modern repülőgép-hidraulikus rendszerekben használnak. Sűrűségük p (fajsúly γ) rendre 833 kg / m 3 (8163,94). N/m 3)és 921 kg / m 3 (9031,92 N / m 3). Összehasonlításképpen a víz sűrűsége (fajsúlya) 999 kg / m 3 (9796,84 N / m 3).
Melegítéskor a hidraulikafolyadék kitágul, mint minden folyadék, megváltozik fajsúlyÉs sűrűség. A Mengyelejev-egyenlet összefüggést állapít meg a hőmérséklet változása és a folyadék térfogategységére jutó tömege között
,
ahol a kívánt fajsúly egy adott hőmérsékleten t, - fajsúly at t= 15°С; - térfogattágulási együttható (hidraulikafolyadékoknál = 0,0007).
10.1. ábra A munkaközegek sűrűségének hőmérsékletfüggőségei.
Az AMG-10 olaj és a 7-50S-3 munkafolyadék sűrűségének hőmérséklettől függően változását ábrázoló grafikonok (10.1. ábra) alapján meghatározható a hidraulikus rendszerbe öntött folyadék térfogatának növekedése és kiértékelhető. a folyadékszint változása a tartályban fűtés közben. Figyelembe kell venni a folyadék melegítés közbeni tágulását a tartályban, amikor azt hidraulikus szeleppel a hengerbe zárják, mivel a zárt rendszerben a nyomás meghaladhatja a csővezetékekben és a hengerben megengedett feszültségeket, és ezek tönkremeneteléhez vezethet. . A hidraulikafolyadék sűrűsége körülbelül 7%-kal változik 100°C-os hőmérséklet-változásonként.
Folyadék összenyomhatósága a rugalmassági modulus határozza meg E, amely hidraulikafolyadékok esetében az 1350-1750 MPa tartományba esik. Viszonylag alacsony nyomású víz esetében a rugalmassági modulus 1962 MPa. A folyadék összenyomhatóságát a relatív kompressziós arány jellemzi β
Ahol V- folyadék térfogata; - térfogatváltozás nyomásváltozással R.
Ezért az együttható = 1 /E.
A hidraulikus rendszerekben elfogadott nyomások esetén feltételezhetjük, hogy = 0,00007. Ez azt jelenti, hogy ha a nyomás 10 5 Pa-val (kb. 1 at) változik, a térfogat relatív változása V/V= 0,00007. Ezért sok számításnál a folyadék összenyomhatósága elhanyagolható kis értéke miatt.
A folyadékok egyik legfontosabb tulajdonságát viszkozitásnak nevezzük. Viszkozitás- ez a folyadék azon képessége, hogy mozgás közben ellenálljon rétegei egymáshoz képesti elcsúszásának.
A két csúszó folyadékréteg érintkezési felületének egységére eső súrlódási erőt, feltéve, hogy a normál menti sebességgradiens egyenlő egységgel, ún. dinamikus viszkozitási együttható μ.
Dinamikus viszkozitási arány μ ρ sűrűséget nevezzük kinematikai viszkozitási együttható ν. Mennyiségek ν, μ és ρ-t a reláció kapcsolja össze ν = μ/ρ .
A folyadék viszkozitását a molekuláris kohéziós erők okozzák, amelyek a hőmérséklet emelkedésével csökkennek, és a viszkozitás is csökken (10.1. táblázat).
A hidraulikus rendszerekben használt ásványolajok és keverékeik fizikai-mechanikai, kenési és egyéb tulajdonságai működés közben romlanak a levegővel való érintkezéskor bekövetkező oxidáció, levegő és nedvesség bejutásakor emulgeálódás és habzás következtében. A munkafolyadékok tulajdonságainak ez a romlása viszkozitásuk csökkenésében, gyanták, fémrészecskék, por stb. formájában lerakódásokkal való szennyeződésben nyilvánul meg. Ugyanakkor a legtöbbet hatékony mód a folyadék teljesítményének növelése a folyamatos és alapos szűrés időszakonként cserélt tisztítószűrőkkel.
Ezenkívül a hidraulikus folyadékok olyan gázokat oldanak fel, amelyek diszpergált állapotban gyakorlatilag semmilyen mechanikai hatást nem gyakorolnak a hidraulikus rendszer működésére. Ha azonban bármelyik zónában csökken a nyomás, az oldott gázok kis buborékok formájában szabadulnak fel, nagyobb buborékokká egyesülve gázüregeket képezve, amelyek rontják a hidraulikus rendszer mechanikai tulajdonságait. A különböző gázok különböző mértékben oldódnak a hidraulikus rendszerekben használt folyadékokban. Tehát a levegő oldhatósága a folyadék térfogatának körülbelül 11%-a; nitrogén - 13%; szén-dioxid (kipufogógázok) - 85%.
A folyadék levegővel való eltömődése rontja a szivattyúk és az egész hidraulikus rendszer működési feltételeit, rontja a hidraulikus hajtások mozgásának gördülékenységét, rontja a kenést és a hidraulikus egységek alkatrészeinek korrózióját okozza.
A 7-50S-3 AMG-10 olaj és hidraulikafolyadék fenti tulajdonságain kívül az alábbi műszaki adatokat mutatjuk be hozzájuk. Az AMG-10 olajat alacsony viszkozitású olajfrakció sűrítésével állítják elő. Antioxidáns adalékot tartalmaz; nem korrozív és nem mérgező. Az olaj hatékony -60 és 125 °C közötti hőmérsékleten levegővel vagy nitrogénnel érintkezve, és rövid ideig 150 °C-ig csak műszaki nitrogénnel érintkezve. Az olajjal végzett munka során tömítőanyagként V-14, IRP-1078, IRP-1353 nitrilkaucsukból készült gumikat használnak. Folyékony AMG-10 - homogén, átlátszó, piros.
A 7-50C-3 munkafolyadék szintetikus termékek - polixiloxánok és szerves éterek - keveréke. Antioxidáns és korróziógátló adalékokat tartalmaz. Ő R-60 és 175°C közötti hőmérsékleti tartományban működik levegővel és műszaki nitrogénnel, rövid ideig 200°C-ig nitrogénnel érintkezve. A folyadék alacsony toxicitású, fokozott hatással van a réz-, kadmium- és foszfátbevonatokra. IRP-1353 márkájú tömítőgumival és IRP-1287 fluorelasztomerrel használható. Folyékony 7-50C-3 - átlátszó, színe nem szabályozott.
2. HIDRAULIKA FOLYADÉKOK
2.1. A munkafolyadékok kijelölése és a velük szemben támasztott alapvető követelmények
A hidraulikus hajtásokban használt folyadék a munkafolyadék. Ennek eredményeként ezt hívják működőnek. A munkafolyadék biztosítja az energia átvitelét a szivattyútól a hidraulikus motorhoz és a hidraulikus rendszerben lévő vezérlőjeleket. Ezenkívül biztosítja a hidraulikus berendezések súrlódó felületeinek kenését, a súrlódási párok kopástermékeinek eltávolítását, a fém alkatrészek korrózió elleni védelmét és a hidraulikus hajtásban keletkező hő eltávolítását.
A munkaközegek széles nyomás-, hőmérséklet- és sebességtartománynak vannak kitéve. A munkafolyadék helyes megválasztása biztosítja a hidraulikus hajtás teljesítményét és nagymértékben meghatározza működési paramétereit.
A következő követelmények vonatkoznak a munkafolyadékra.
1. Jó kenőképesség, amely biztosítja a súrlódó párok megbízható működését.
2. A viszkozitás kismértékű változása széles hőmérsékleti tartományban lehetséges, ami meghatározza a hidraulikus berendezések és a hidraulikus hajtás egészének jellemzőinek alacsony változékonyságát is.
3. Magas tűzállóság.
4. Mechanikai és kémiai tulajdonságok stabilitása hosszú távú üzemeltetés és tárolás körülményei között. A mechanikai tulajdonságok stabilitásán mindenekelőtt a folyadék azon képességét értjük, hogy ellenáll a „gyűrődési” folyamatnak, ami a molekulák pusztulásának folyamata a szűk résekben történő hosszú távú fojtás, a folyadék keveredése és expozíció során. rezgésekre, ami a viszkozitás csökkenéséhez vezet. A kémiai tulajdonságok stabilitása alatt azt a képességet értjük, hogy ellenáll a környezet hatására bekövetkező oxidációnak és a folyadékban lévő víz jelenléte miatti hidrolízis reakcióknak, valamint a folyadék kémiai reakciójának a hidraulikus berendezések falának anyagaival. és pecsétek.
5. A munkafolyadék és gőzei alacsony toxicitása.
6. Nagy ömlesztett rugalmasság.
7. Magas hővezető képesség.
8. Kis hőtágulási együttható.
9. Sugárzásállóság.
10. Habzásállóság.
11. A gázok alacsony oldhatósága, ami a folyadék nagy rugalmasságát biztosítja.
12. Alacsony költség.
Ezek a követelmények nagyrészt összeegyeztethetetlenek. Ezért a munkafolyadék kiválasztása bizonyos nehézséget jelent.
2.2. A munkafolyadékok alapvető fizikai tulajdonságai
A folyadékok számos tulajdonsága közül csak azokra koncentrálunk, amelyek a hidraulikus hajtások működése szempontjából a legfontosabbak, meghatározzák azok működési paramétereit, és amelyeket a fejlesztőnek figyelembe kell vennie. Ezeket a tulajdonságokat a fent felsorolt követelmények határozzák meg.
Sűrűség,, amelyet a tömegarány jellemez m a térfogatához
A gyakorlati számításokhoz az ásványi munkafolyadékok sűrűsége vehető .
A munkafolyadék sűrűsége jellemzi a nyomásveszteséget a fojtószelepeken, szelepeken és hidraulikus vezetékeken keresztül történő áramlása során. Tehát turbulens áramlásban
ahol Q a folyadék áramlási sebessége; nyomásveszteség; A sűrűség a hőmérséklet emelkedésével csökken
,
(2.2)
ahol a hőmérsékleti sűrűség, a térfogattágulási együttható. Ásványi folyadékokhoz nál nél
Ezt a tulajdonságot figyelembe kell venni a munkaközeg zárt keringtetésével rendelkező hidraulikus hajtás tervezésekor. Egy ilyen hajtásnál a hőmérséklet növekedésével a térfogat növekedése és a nyomás növekedése következik be, ami a hidraulikus rendszer tönkremeneteléhez vezethet. Ennek elkerülése érdekében a hidraulika tartályhoz hőkompenzátort kell csatlakoztatni, például egy harmonika típusú. A térfogatváltozásnak elegendőnek kell lennie ahhoz, hogy kompenzálja a munkafolyadék hőtágulását a teljes hidraulikus rendszerben.
Viszkozitás- a folyadék azon tulajdonsága, hogy ellenáll a rétegei relatív elmozdulásának. Ez a tulajdonság elengedhetetlen a hidraulikus hajtás működéséhez.
A viszkozitás hatása kétértelmű. Egyrészt a nagy viszkozitás növeli a dörzsölő felületek kenésének megbízhatóságát. Csökkenti a hidraulikus berendezések szivárgását és javítja a hidraulikus hajtás stabilitását. Másrészt növeli a súrlódási veszteségeket, növeli a hidraulikus vezetékek hidraulikus ellenállását és csökkenti a hajtási sebességet.
A folyadék viszkozitását a dinamikus és a kinematikai viszkozitás együtthatói jellemzik. A dinamikus viszkozitás együtthatóját (Pa) a Newton-féle folyadéksúrlódási törvényt kifejező egyenletből határozzuk meg:
Ahol T - a mozgó folyadékrétegek között fellépő erő; S – a rétegek felületének érintkezési területe; – sebesség gradiens.
A kinematikai viszkozitás együtthatóját az arány határozza meg
Stokokban is mérik (St)
1 St=100 cSt=1
Tekintettel arra, hogy mozgó folyadékban nehéz közvetlenül mérni a viszkozitást, a feltételes viszkozitást speciális műszerekkel, úgynevezett viszkoziméterekkel határozzák meg. A legnagyobb alkalmazást az Engler-viszkoziméter találta, amely a viszkozitást a 2,8 mm átmérőjű lyukon a saját súlya hatására 200 ul folyadék kiáramlási idejének és az azonos térfogatú desztillált víz kiáramlási idejének arányában méri. 4 C hőmérsékleten. Az így meghatározott viszkozitás mértékegységét a feltételes viszkozitás mértékének nevezzük). Egyes országokban ezt az egységet Engler fokozatnak () nevezik.
A cSt-vé való átalakítást a képlet szerint hajtjuk végre
A munkafolyadék viszkozitása jelentősen függ a hőmérsékletétől. Ásványi olajok esetében ez a hatás empirikusan határozható meg.
hol a viszkozitás 50 C-on; hőmérséklet. Ez a függés a 30С150 hőmérséklet-tartományban érvényes. Olajokhoz a = 1050cCt intervallumban.
Viszkozitás a nyomással szemben p a következő formában lehet bemutatni:
ahol a dinamikus viszkozitás együtthatója at p=0
;
piezo viszkozitási együttható A kifejezés érvényes: A levegő jelenléte a munkafolyadékban a viszkozitás némi csökkenéséhez vezet.
1+0,015 V, (2,8)
ahol a tiszta folyadék viszkozitása; a munkafolyadék viszkozitása, amely levegőt vesz fel a teljes térfogatból.
Összenyomhatóság A folyadék azon tulajdonsága, hogy nyomás hatására térfogatát változtatja. A munkafolyadék összenyomhatóságának minimálisnak kell lennie, mivel jelenléte a szivattyúk ellátásának csökkenéséhez vezet, megzavarja a hidraulikus hajtás által mozgatott gépegységek mozgásának zökkenőmentességét, csökkenti a mozgások végrehajtását és csökkenti a hidraulika stabilitását. hajtás.
Az összenyomhatóságot a térfogati tömörítési arány jellemzi
, (2.9) ahol a térfogat relatív változása a nyomás változásával a
A reciprok értéket a folyadék térfogati rugalmassági modulusának nevezzük, Pa:
Ásványi olajok esetében a rugalmassági modulus MPa-n belül van. A csővezetékek, különösen a tömlők csökkentik a „csökkentett” rugalmassági modulust.
A munkafolyadék összenyomásának folyamata különböző sebességgel mehet végbe. Kompresszió lassú folyamatok során, melyben hőcsere a környezet, izoterm rugalmassági modulusa jellemzi . A gyors folyamatok során történő összenyomódást, amelyben a hőátadásnak nincs ideje befejezni, adiabatikus rugalmassági modulus jellemzi. Ennek a modulusnak a meghatározására szolgáló kísérleti módszer a hanghullámok folyadékban való terjedési sebességének mérésén alapul.
hol a hangsebesség a folyadékban.
Megállapítást nyert, hogy a hidraulikus hajtásban a gyors folyamatok kiszámításakor . A térfogati modulus a nyomástól és a hőmérséklettől függ. A rugalmasság a nyomás növekedésével nő, és a hőmérséklet emelkedésével csökken
ahol a térfogati modulus gáz halmazállapotú közeg jelenléte nélkül a folyadékban C-on,.
A fel nem oldott levegő kis buborékok formájában nagy hatással van a munkaközeg összenyomhatóságára. Az összenyomhatóság ebben az esetben sokszorosa a tiszta folyadék összenyomhatóságának. Tekintsük ezt a hatást egy izoterm kompressziós folyamat körülményei között. A térfogatban lévő fel nem oldott levegő kétfázisú keveréket képez a tiszta folyadék térfogatával.
Megkülönböztetjük (2.12) a nyomás tekintetében, és feltételezzük, hogy a keverék kompressziós törvénye ugyanolyan jellegű, mint a tiszta folyadéknál, és a levegő kompressziós törvénye megfelel a Boyle-Marriott törvénynek
,
(2.13)
ahol a térfogati keverék és a tiszta folyadék modulusa; a térfogat a nyomás. Izoterm kompressziós eljárással n=1. A (2.13)-ból és (2.12)-ből kapjuk
(2.14)
A (2.14) jobb oldalát elosztva a keverékben lévő folyadék kezdeti térfogatával és behelyettesítve azt kapjuk, hogy
.
(2.15)
Valós rendszerekben a levegőtartalom nagyon változó lehet (). Az ömlesztett rugalmassági modulus függését a munkaközeg nyomásától különböző levegőtartalom mellett az ábra mutatja.
Amint az ábrán látható, a nyomás hatása abban nyilvánul meg több kis értékeknél. Ennek a zónának a megszüntetésére a hidraulikus csővezetékek leeresztő hidraulika vezetékeibe nyomószelepeket kell beépíteni, amelyek 0,5-1 MPa nagyságrendű holtvizet hoznak létre. Emiatt a hidraulikus motorok leeresztő üregeiben csökken a munkafolyadék összenyomhatósága, és nő a gépek munkatesteinek mozgásának egyenletessége, különösen hidraulikus hengerek használatakor. 15 MPa-nál nagyobb nyomáson a levegőnek az összenyomhatóságra gyakorolt hatása gyakorlatilag nincs hatással, mivel oldott állapotba kerül. Ez a körülmény meghatározza azt is, hogy a hajtások nyomóhidraulikus vezetékeiben mennyire hasznos a munkaközeg magasabb nyomására való átkapcsolás. Az oldatlan levegő mennyiségének csökkentése érdekében ismerni kell a hidraulikus rendszerbe való behatolás fő módjait. A legintenzívebb légszivárgás a szívóvezetékben a szivattyú karimáinak és a szívószűrők csatlakozási pontjainak szivárgásain, a tengelytömítéseken stb. Levegőszivárgás akkor is előfordul, ha a folyadékszint a hidraulikatartályban a szívócsőhöz képest csökken. Azokon a területeken oldatlan levegő képződhet az oldott levegőből csökkentett nyomás. Ebben az esetben a fordított folyamat sokkal lassabban megy végbe.
A fel nem oldott levegő mennyiségének mérése vagy a folyadék térfogatának mérésével az elválasztás előtt és után, vagy a munkafolyadék egyes tulajdonságainak (sűrűség, rugalmassági modulus stb.) mérésével történik, mennyiségétől függően.
A hidraulikus rendszerben lévő levegő mennyisége csökkenthető rugalmas membránok használatával, amelyek kizárják a folyadékkal való érintkezést a hidraulika tartályokban, vagy ellennyomást hoznak létre a szívóvezetékben. A zsákutcában lévő hidraulikus rendszerekben és a hidraulikus berendezések felső pontjain a levegő eltávolítása légtelenítő dugókkal (légtelenítőkkel) vagy szelepekkel történik.
Termikus tulajdonságok. A legérdekesebb a fajlagos hőkapacitás és a hővezető képesség. A fajlagos hőkapacitás a hidraulikus rendszerben a munkaközeg hőmérsékletének növekedésének intenzitását jellemzi. A vízhez képest az ásványolajok fajlagos hőkapacitása ennek fele. A hővezető képesség az egységnyi felületen egységnyi felületen keresztül egységnyi idő alatt átvitt hőmennyiséget jellemzi a folyadék és a fal közötti egy fokos hőmérsékletkülönbség mellett. A jobb hőelvezetés érdekében a munkafolyadékoknak magas termikus tulajdonságokkal kell rendelkezniük.
A munkaközegek használatának hőmérsékleti tartománya a lobbanás- és dermedéspontokhoz kapcsolódik. A lobbanáspont az a hőmérséklet, amelyen a folyadék gőzei elegyet alkotnak a levegővel, amely nyílt láng hatására felvillan. A lobbanáspont lehetővé teszi a hidraulikus rendszerek tűzbiztonságának megítélését. A dermedéspont az a hőmérséklet, amelyen a munkafolyadék olyan mértékben besűrűsödik, hogy a kémcső 45 ee-es megdöntésekor a szint 1 percig változatlan marad. A legelterjedtebb ipari olajok lobbanáspontja 160-200 C, dermedéspontja 30-15 C.
Elektromos tulajdonságok fontosak a hidraulikus hajtások elektrohidraulikus berendezéseiben használt munkafolyadékok számára. A rövidzárlatok, a szigetelés meghibásodásának vagy a munkaközeg esetleges behatolásából eredő szikraképződés elkerülése érdekében elektromos vezetőképességének minimálisnak kell lennie.
2.3. A munkafolyadékok jellemzői
A leggyakrabban használt munkafolyadékok fő típusai az ásványi olajok. Az I12A, I20A, I30A, I40A, I50A ipari hidraulika olajokat általános ipari hidraulikus hajtásokban használják, amelyek fűtött helyiségekben, 0 és +35 C közötti levegőhőmérsékleten működnek. Az olaj jelölésében szereplő szám az olaj viszkozitását centistokes-ban jelzi t = 50°C. Az ipari olajok a legolcsóbbak, nem mérgezőek, mivel nem tartalmaznak adalékanyagokat. Másrészt azonban fokozott oxidációs és gyantaleadási hajlam jellemzi őket, ami miatt élettartamuk nagyon korlátozott. Az ipari olajokat a 60 C-ot meg nem haladó folyadékhőmérsékleten működő hidraulikus rendszerekben használják.
A 60 ° C feletti hőmérsékleten működő hidraulikus hajtásokban Tp-22, Tp-30, Tp-46 turbinaolajokat használnak, amelyek az ipari olajoktól nagyobb teljesítményű tulajdonságokban (antioxidáns és kenőképesség, habzásgátló ellenállás, megnövelt élettartam) különböznek. . Ezeket a tulajdonságokat különféle típusú adalékanyagok () fenolok, zsírsavak, polisziloxánok stb.) bevezetése biztosítja.
A 16-35 MPa nyomáson működő hidraulikus hajtásokat az IGP sorozatú olajokkal javasolt üzemeltetni, amelyek még magasabb teljesítményűek.
A szántóföldön működő gépekre szerelt hidraulikus hajtásokban olyan olajokat használnak, amelyek viszkozitása kevésbé függ a hőmérséklettől. Ezek közé tartozik az MGE-10A többfokozatú olaj, amelyet 10 évig -55 és +55 °C közötti környezeti hőmérsékleten való csere nélküli működésre terveztek. A VMGZ olaj a Távol-Északon működő útépítő gépek hidraulikus hajtásainak fő munkafolyadéka, és a mérsékelt égövön téli minőségként is használják. Az MG-30 olajat hasonló hajtásokban használják, mint a nyári olajat.
A szubszonikus repülőgépek légi hidraulikus rendszerei AMG-10 repülési olajat használnak, amely könnyen megkülönböztethető vörös színéről.
Az ásványolajok felhasználási hőmérséklete korlátozott. A felső határ általában nem haladja meg a 80-90C-ot. Ráadásul gyúlékonyak. Ezek a hiányosságok kevésbé szembetűnőek a szintetikus munkafolyadékoknál. Laposabb viszkozitási jellemzőkkel rendelkeznek, nagyobb tűzállósággal rendelkeznek. Ide tartoznak a diészterek, foszfátok, sziloxánok, víz-glikol és víz-glicerin folyadékok. Ebből a munkafolyadék-osztályból a 7-50C-3 folyadékot nevezhetjük meg, amelyet -60 és + 175 °C közötti hőmérsékleti tartományban működő légi hidraulikus rendszerekben használnak. A szintetikus folyadékok hátrányai a magas költségek, a rossz kenőképesség és a speciális tömítőanyagokra való átállás szükségessége.
A munkafolyadékok másik típusa a vízvisszatartó emulzió. Alacsony költséggel, nagyobb hőkapacitással, tűzállósággal rendelkeznek. A kovács- és présgépek hidraulikus hajtásaiban „olaj a vízben” emulziókat használnak, amelyekben 2-5% ásványolajat és 95-98% vizet tartalmazó emulziót. Az emulzol diszpergált fázisban vízben van. Az ilyen folyadékok hátrányai az alacsony kenőképesség, a nagy korrozivitás és az alacsony hőmérsékleten való használat képtelensége. Ígéretesebb "víz az olajban" emulzió, amelynek víztartalma körülbelül 40%. Egyesíti az olaj a vízben emulziók és az ásványolajok pozitív tulajdonságait. De ez idáig a víztartalmú munkafolyadékokat nem alkalmazták széles körben, mivel az ezekre való átállás az egyes hidraulikus berendezések költségének körülbelül 1,5-5-szörösére, a szivattyúk által fogyasztott teljesítmény pedig körülbelül 1,5-szeresére emelkedik. Jelenleg olyan hidraulikus rendszerekben használják őket, amelyeknél különösen fontosak a tűzbiztonsági kérdések, például a bányászati és kohászati berendezésekben.