Вибір і експлуатація робочих рідин
Вибір робочих рідин для гідросистеми машини визначається:
– діапазоном робочих температур;
– тиском у гідросистемі;
– швидкостями руху виконавчих механізмів;
– конструкційними матеріалами й матеріалами ущільнень;
– особливостями експлуатації машини (на відкритому повітрі або в приміщенні, умовами зберігання машини, можливостями засмічування й т.д.).
Діапазон робочих температур, що рекомендуються, знаходять за в’язкісними характеристиками робочих рідин. Верхня температурна межа для вибраної робочої рідини визначається припустимим збільшенням витоків і зниженням об’ємного ККД, а також міцністю плівки робочої рідини.
Нижня температурна межа визначається роботоздатністю насоса, що характеризується повним заповненням його робочих камер або межею прокачування рідини насосом. При безгаражному зберіганні машин у зимовий час в’язкість рідин стає настільки високою, що в періоди пуску й розігріву гідросистеми насос деякий час не прокачує робочу рідину. У результаті виникає ,,сухе’’ тертя рухливих частин насоса, кавітація, інтенсивне зношування й вихід насоса з ладу. Таким чином, при застосуванні робочих рідин в умовах негативних температур перед пуском гідропривода в роботу необхідно підігрівати робочу рідину.
Максимальні й мінімальні значення в’язкості робочих рідин залежно від типу насоса наведені в таблиці 2.1.
Таблиця 2.1 – Значення в’язкості при крайніх температурних межах
| Тип насоса | Значення в’язкості (сСт) при температурній межі | ||
| нижній | верхній | ||
| за умовою прокачуваності | за умовою повного заповнення робочих камер | за умовою забезпечення змащувальної плівки та значення ККД = 0,80–0,85 | |
| Шестеренний | 4500–5000 | 1380–1250 | 161–18 |
| Пластинчастий | 4000–4500 | 680–620 | 10–12 |
| Аксіально-поршневий | 1800–1600 | 570–530 | 6–8 |
Робочий тиск у гідросистемі й швидкість руху виконавчого механізму також є важливими показниками, що визначають вибір робочої рідини. Витоки рідини підвищуються при збільшенні тиску, отже, було б краще застосовувати робочу рідину з підвищеною в’язкістю. Але при цьому будуть збільшуватися гідравлічні втрати, і знижуватися ККД гідропривода. Аналогічний вплив робить на робочу рідину швидкість руху виконавчих механізмів. На сьогоднішній день немає науково обґрунтованих рекомендацій щодо вибору робочих рідин залежно від тиску й швидкості руху виконавчого механізму. Однак відзначається прагнення при більших тисках застосовувати робочу рідину підвищеної, а при низьких тисках – зниженої в’язкості.
При експлуатації гідросистем необхідно створювати такі умови, за яких робоча рідина якомога довше зберігала б свої первісні властивості. Для цього потрібно: не змішувати в одній ємності свіжу робочу рідину й ту, що була в експлуатації; користуватися чистим заправним інвентарем; не допускати змішування робочої рідини з водою; не допускати потрапляння в рідину пилу, піску, стружки й інших механічних часток; не допускати змішування мінеральних масел та синтетичних робочих рідин. При цьому необхідно: фільтрувати рідину перед її заливанням; герметично закривати резервуари, які містять робочу рідину. При роботі гідропривода в широкому діапазоні температур рекомендується застосовувати літні й зимові сорти робочих рідин. У початковий період експлуатації (період роботи гідропривода протягом перших 50–100 годин) необхідно заміняти робочу рідину для її фільтрації та очищення від продуктів зношування.
Марки основних гідравлічних масел:
– АУ – веретенне масло – чисте мінеральне масло без присадок;
– АУП – веретенне масло з присадками;
– И10, И12, И18, И20, И30 – чисте мінеральне масло без присадок;
– ИПГ18 – індустріальне масло з присадками;
– АМГ10 – авіаційне гідравлічне масло з присадками.
Цифрові значення показують середню кінематичну в’язкість у сантистоксах при температурі робочої рідини 50°С.
Найпоширенішими є два сорти робочих рідин – ВМГЗ і МГ-30. Вони дозволяють замінити більше 30-ти сортів спеціальних масел: індустріальних, турбінних, трансформаторних, дизельних, моторних, циліндрових, веретенних і т.д.
Існують гідравлічні приводи, де робочі температури досягають значних величин, що не дозволяє використовувати мінеральні масла та синтетичні рідини, тож у таких системах застосовують рідкі метали з дуже низькою температурою плавлення. Такі рідини використовують на атомних енергетичних установках у якості теплоносіїв.
Найбільш перспективним є евтектичний сплав, що складається з 77% натрія (Na) та 23% калія (Ka) і являє собою сріблястий рідкий метал, схожий за зовнішніми ознаками на ртуть. Точка його плавлення (евтектична точка) мінус 12°С, а кипіння (при атмосферному тиску) +850°С.
Рух рідини через дроселі
Дросель це гідроапарат керування витратою призначений для створення опору потокові робочого середовища дроселі існують регульовані та не регульовані.
Створення опору потокові робочого середовища здійснюється за рахунок зменшення площі поперечного перерізу гідро лінії. Нерегульованим дроселем може бути наприклад якась шайба з каліброваним отвором. При рухі рідини через такий дросель виникає звуження потока, на вході виникають вихри, таким чином через дросель проходить поток з іншим діаметром Для врахування втрат на дроселі вводиться коефіцієнт втрат:
=Sп/Sг,
де Sп фактична площа потоку робочої рідини;
Sг геометрична площа дроселя
Коефіцієнт втрат ( ) залежить від в’язкості та щільності робочої рідини і визначається експериментальним шляхом.γ
При рухі рідини через дроселі порушується закон Паскаля і на дроселі виникає перепад тиску ∆Р = Р1 Р2,
де Р1 тиск на вході в дросель,
Р2 тиск на виході з дроселя.
В загальному випадку залежність між витратою рідини та перепадом тиску на дроселі визначать за формулою:
, (2.3)
де Q витрата рідини через дросель;
μ коефіцієнт втрат;
( Sдр) ефективний прохідний переріз;
Sдр геометрична площа прохідного перерізу отвору дроселя;
∆Р перепад тиску на дроселі;
γ щільність рідини.
В зв’язку з тим що на дроселі виникає перепад тиску то потужність дроселя можно розрахувати за формулою:
Рдр = Qдр∆Рдр
Рдр потужність або втрати потужності на дроселі вона перетворюється на теплову енергію і випаровується в повітря ( незворотні втрати).
Рух рідини через насадки
Насадками називаються короткі трубки з постійним або змінним перерізом по довжині.
Насадки використовують в гідросистемах коли необхідно забезпечити необхідні енергетичні характеристики системи, або сформувати по заданому закону потік рідини що витікає з насадка.
Контрольні запитання
1. Дайте визначення робочої рідини.
2. Дайте визначення в’язкості.
3. Поясніть закон рідинного тертя Ньютона.
4. Що називається в’язкісно-температурної характеристики рідини?
5. Дайте визначення присадки.
6. Які висуваються вимоги до робочих рідин?
7. Що розуміють під фізичною стабільністю?
8. Що розуміють під хімічною стабільністю?
9. Що застосовують у гідравлічному приводі в якості робочих рідин?
10. За якими параметрами проводиться вибір робочих рідин для гідросистеми машини?
11. Перерахуйте марки основних гідравлічних рідин.
12. Що називається дроселем?
13. Призначення насадок?
14. За якою формулою визначається витрата рідини через дросель?