Тема 2. Рабочие жидкости. Минеральные масла.

Рабочая жидкость гидросистемрассматривается как составная часть гидропривода, так как она служит рабочим телом гидропередачи. Одновременно она охлаждает гидросистему, смазывает трущиеся части узлов и защищает детали от коррозии. Поэтому от свойств жидкости зависят работоспособность, срок службы и надежность гидропривода.

В качестве рабочих жидкостей в гидравлическом приводе применяют минеральные масла, водомасляные эмульсии, смеси и синтетические жидкости. Выбор типа и марки рабочей жидкости определяется назначением, степенью надежности и условиями эксплуатации гидроприводов машин.

Минеральные маслаполучают в результате переработки высококачественных сортов нефти с введением в них присадок, улучшающих их физические свойства. Присадки добавляют в количестве 0,05…10%. Присадки могут быть многофункциональными, т.е. влиять на несколько физических свойств сразу. Различают присадки антиокислительные, вязкостные, противоизносные, снижающие температуру застывания жидкости, антипенные и т.д.

Водомасляные эмульсиипредставляют собой смеси воды и минерального масла в соотношениях 100:1, 50:1 и т.д. Минеральные масла в эмульсиях служат для уменьшения коррозионного воздействия рабочей жидкости и увеличения смазывающей способности. Эмульсии применяют в гидросистемах машин, работающих в пожароопасных условиях и в машинах, где требуется большое количество рабочей жидкости (например, в гидравлических прессах). Применение ограничено отрицательными и высокими (до 60 С) температурами.

Смеси различных сортов минеральных маселмежду собой, с керосином, глицерином и т.д. применяют в гидросистемах высокой точности, а также в гидросистемах, работающих в условиях низких температур.

Синтетические жидкостина основе силиконов, хлор- и фторуглеродистых соединениях, полифеноловых эфиров и т.д. негорючи, стойки к воздействию химических элементов, обладают стабильностью вязкостных характеристик в широком диапазоне температур. В последнее время, несмотря на высокую стоимость синтетических жидкостей, они находят все большее применение в гидроприводах машин общего назначения.

В гидроприводе горных машин применяют два типа жидкостей:

1. Минеральные масла.

Используются в качестве рабочей жидкости в системах гидропривода горных машин (проходческие и очистные комбайны, буровые машины, погрузочные машины, самоходные вагонетки и т. п.), где циркулируют относительно малые объемы жидкости (обычно не более

100 л), незначительна протяженность (до 10 м) гидромагистралей, а также применяется гидропривод типа насос переменной подачи—гидромотор.

2. Водомасленные эмульсии.

Применяются в качестве рабочей жидкости в системах гидропривода типа насос — система силовых гидроцилиндров механизированных крепей, гидропередвижчиков забойных конвейеров и струговых установок, где циркулируют значительные объемы жидкости (свыше 100 л), большая длина гидромагистралей (на всю длину очистного забоя) и относительно часты случаи утечек рабочей жидкости вследствие нарушения целостности гидромагистрали.

Наиболее качественными маслами для систем объемного гидропривода являются высокоочищенное веретенное масло АУ и турбинные масла кислотно-земельной очистки, обладающие наибольшей химической стойкостью.

В системах гидропривода горных машин наибольшее распространение получили масла индустриальные И-20А, И-ЗОА и И-40А по ГОСТ 20799—75.

Следует иметь в виду, что масла индустриальные, поставляемые угольной промышленности, всегда содержат конденсат воды. Кроме того, увеличению содержания воды в масле способствует повышенная влажность шахтной атмосферы. Это приводит к тому, что масла индустриальные не обеспечивают защиты омываемых узлов и деталей гидропривода от коррозии. Даже в заводских условиях при применении масел индустриальных в системах гидропривода при межоперационном, относительно кратковременном хранении узлов и деталей гидропривода наблюдаются случаи возникновения коррозии. В связи с этим требуется заливать в системы гидропривода горных машин масла индустриальные по ГОСТ 20799—75 с обязательным добавлением 5 % (по объему) ингибиторной присадки типа КП-2 по ТУ 38-1019—70.

Водно-масляные эмульсии, применяемые в угольном машиностроении в качестве рабочих жидкостей систем гидропривода механизированных крепей и другого оборудования, представляют собой эмульсии типа «масло в воде». Для приготовления водно-масляных эмульсий применяются специальные присадки, которые при добавлении в небольших количествах — от 2 до 5 % к воде образуют стабильные эмульсии молочного цвета, обладающие антизадирными (смазывающими) и коррозиезащитными свойствами, агрегатно-устойчивые при хранении и работе под давлением в системах гидропривода.

Температура замерзания эмульсий практически не отличается от температуры замерзания воды, и поэтому эксплуатация и хранение их при минусовых температурах запрещаются. Эмульсия не должна охлаждаться ниже —5°С, так как при более низких температурах она теряет некоторые свойства.

Поскольку эмульсия является рабочей жидкостью систем гидропривода механизированных крепей, гидропередвижчиков, струговых установок и другого оборудования, несоблюдение требований, изложенных в соответствующих инструкциях, может привести к нарушению свойств эмульсии и преждевременному выходу из строя важнейших элементов гидропривода.

Защитное действие эмульсии от коррозии заключается в создании на омываемых рабочих поверхностях элементов гидрооборудования механического барьера — пленки, состоящей из частиц присадки, удерживаемых за счет адгезии (прилипания) и препятствующих доступу к поверхностям металлических деталей воды, паров шахтной атмосферы и других реагентов.

Исходными компонентами для приготовления эмульсии являются вода и присадка. Эмульсия приготовляется обычно централизованно для данной шахты или группы шахт в специально приспособленном закрытом хорошо проветриваемом помещении.

Для приготовления эмульсии выделяется ответственное лицо, которое должно пройти специальное обучение.

Контроль концентрации присадки в водно-масляной эмульсии осуществляется специальным малогабаритным прибором — рефрактометром. Определение концентрации производится путем измерения показателя преломления водной эмульсии.

Рефрактометр состоит из рефрактометрического блока, между призмами которого помещают каплю контролируемой эмульсии, и зрительной трубы, в которую рассматривают границу светотени, определяющую линию отсчета.

Рефрактометр снабжен двумя шкалами. По шкале концентрации производится непосредственный отсчет при эксплуатации прибора. Шкала показателей преломления используется при метрологических измерениях, настройке и юстировке, а также в случае контроля концентрации других жидкостей.

Основные свойства рабочих жидкостей.

Рабочие жидкости, применяемые для гидравлических приводов, можно характеризовать следующими физическими свойствами.

Плотностью, определяемой как масса единицы объема.

Масса единицы объема минерального масла меньше массы той же единицы объема воды. Поэтому минеральные масла всплывают в воде.

Сжимаемостьюжидкости, которая определяет изменение объема при повышении давления.

Жидкости имеют малую сжимаемость, однако во многих случаях (особенно при динамических воздействиях) сжимаемость жидкости оказывает существенное влияние на действующие в системе давления, силы, расходы, устойчивость работы и пр.

Вязкостью, которая определяет сопротивление, оказываемое жидкостью скольжению одного слоя относительно другого.

Вязкость жидкости зависит от ее состава, температуры и давления.

Минеральные масла, применяемые в гидропередаче, весьма чувствительны к изменениям температуры. С повышением температуры вязкость большинства минеральных масел понижается, т. е. масла эти становятся более жидкими и текучими. Значение вязкости минеральных масел при различных температурах удобно определять по специальным графикам. При смешивании различных по вязкости минеральных масел образуются однородные смеси, которые имеют такие же свойства, как и смешиваемые масла, но иную вязкость. Этим пользуются на практике для получения масла необходимой вязкости.