Виды гидравлических рабочих масел

11-1 Виды гидравлических рабочих масел

Существует 2 вида гидравлических рабочих масел – масла на нефтяной основе и синтетические масла

		Универсальное гидравлическое рабочее масло (тип R / O )
	Масла на нефтяной основе	Рабочее масло
		Рабочее масло для оборудования с ЧПУ
			Водно-гликолевые смеси
Рабочие масла		Рабочие жидкости на водной основе	эмульсии	Тип « масло в воде» ( O/W) Тип «вода в масле» ( W/ O)
	Трудновоспламеняемые рабочие масла(жидкости)		Смесь эфиров фосфорной кислоты
		Синтетические рабочие жидкости	Жидкость на галогенизированной углеводородной основе
			Смесь эфиров кремнекислоты

(1) Универсальное гидравлическое рабочее масло

При проведении стандартизации масел (при проверке общих свойств типов масел) было установлено, что турбинные масла для паровых турбин, насосов а также для подшипников различных видов могут применяться в качестве универсальных гидравлических рабочих масел. Универсальные гидравлические рабочие масла также могут называться рабочими маслами общего назначения (многоцелевые), по сравнению с турбинными маслами они обладают более низкой точкой текучести, более высоким классом вязкости и то же время изменения степени вязкости в связи с температурными колебаниями выражены у них в меньшей степени, они обладают высокими смазочными свойствами, высокой стабильностью, способностью противостоять образованию ржавчины. Обладают деэмульгирующими свойствами и относятся к маслам с широкой областью применения.

(2) Износостойкие рабочие масла

В последнее время, благодаря повышению мощности пластинчатых насосов, эксплуатируются насосы высокого давления, создающие давление масла 200 кг на см.², поэтому повысились и требования по усилению износостойкости. Износостойкие рабочие масла обладают более высокими износостойкими свойствами по сравнению с универсальными маслами.

(3) Рабочие масла для станков с числовым программным управлением

Станки с числовым программным управлением приводятся в действие　импульсным сигналом, поступающим с устройства ЧПУ через гидравлическую систему.

В таких гидравлических механизмах применяются рабочие масла, предназначенные для оборудования с ЧПУ. (NUMERICAL CONTROL HYDROLIC OIL)

Важно, чтобы масла этого типа обладали хорошей воспринимающей способностью к импульсному сигналу. Из-за того, что к ним предъявляются требования сохранять текучесть в условиях широкого температурного диапазона, необходимо, чтобы эти масла обладали высоким индексом вязкости и имели бы минимальные колебания вязкости.

Также необходимо, чтобы масла обладали высокими деэмульгирующими свойствами, антикоррозийными свойствами, антипенными свойствами, стабильностью.

(4)  Трудновоспламеняемые масла (жидкости)

В зависимости от условий (обстановки), в которых применяются рабочие масла, в случаях существования вероятности возникновения пожара при использовании масел нефтяного происхождения, используются трудновоспламеняемые масла, обладающие

высокими огнестойкими свойствами. Жидкости, в состав которых входит вода, относятся к рабочим жидкостям на водной основе, те, в которых в воду добавляется гликоль и 40-60 % растворимых полимеров относятся к водно-гликолиевому типу, а те, которые представляют собой эмульсию воды и масла относятся к эмульсиям. Эмульсии, в которых доля масла в воде составляет 10-15 % относятся к типу O/ W ( « масло в воде»), а те, в которых доля воды в масле составляет примерно 40 % относятся к типу W/O ( «вода в масле»). Они должны отличаться высокой эмульсионной стойкостью, и, кроме этого, жидкости на водяной основе должны обладать антикоррозийными свойствами.

Что касается синтетических рабочих масел, то они, обладая трудновоспламеняемыми свойствами, применяются в качестве рабочих масел. Они уступают нефтяным маслам по таким характеристикам как стабильность, качество смазки, зависимость вязкости от температуры, а также нужно обращать внимание на их влияние на материал уплотнения.

11-2  Требования, предъявляемые к свойствам рабочих гидравлических масел

Основная цель гидравлического масла – передача энергии, но и функция смазки тоже является важной. Требования, предъявляемые к свойствам гидравлических масел, указываются ниже.

(1) Сжимаемость.

Как правило подразумевается, что рабочие масла не поддаются сжатию, тем не менее происходит незначительное изменение объема примерно на одну стотысячную долю. Коэффициент сжимаемости меняется от хим. состава, температуры, величины давления, и, кроме того, сжимаемость изменяется от степени примеси воздушной пены в масле.

Обычно в масле растворено 5-10 % воздуха и это не создает проблем в обычных условиях, но когда происходят резкие перепады давления, воздух отделяется от масла, преобразуясь в воздушную пену, также присутствует и воздушная пена, попадающая в масло снаружи. Эта воздушная пена становится причиной кавитации, снижения КПД масляного давления, причиной образования шума и эрозии.

Следовательно, необходимо, чтобы пена выводилась наружу, и, кроме этого, необходимо, чтобы она погашалась. Хорошие или плохие антипенные свойства влияют на сжимаемость масла.

(2) Вязкость

Необходимо, чтобы гидравлическое масло, наряду с передачей давления, выполняло одновременно роль смазки. Для этого важными параметрами являются такие параметры как текучесть масла при низких температурах, температурная характеристика вязкости, вязкость, соответствующая условиям эксплуатации гидравлических машин.

Особенно необходима вязкость определенной степени для предотвращения износа и сварки деталей в масляных насосах. Из-за влияния на всасывающую мощность насоса высокая вязкость неприемлема.

В представленной ниже таблице отражена связь между видами насосов и применяемой вязкостью.

Таблица 35. Надлежащие показатели вязкости гидравлических масел для насосов разных типов

Тип насоса	Самая низкая вязкость c St (высший температурный предел)	Надлежащая вязкость c St ( в обычном рабочем режиме)	Самая высокая вязкость c St ( при низких температурах)
Пластинчатый насос	20	25	400-800
Насос с зубчатой передачей	16-25	25-70	850
Поршневой насос	осевого типа	12	20	200
радиального типа	16	30	500
Винтовой насос	7-25	75
С электрогидравлическим двигателем	17	25-40	60-120

(3)  Давление, вязкость и сжимаемость

Изменение вязкости смазочных масел в большой степени зависит от температуры, перепады же давления оказывают минимальное воздействие, но при высоком давлении происходит значительное увеличение вязкости. О влиянии, которое оказывает давление на вязкость масла имеется следующая информация :

1)  Чем выше давление, тем сильнее оказываемое влияние

2)  С увеличением давления увеличивается и индекс вязкости (VI)

3)  Чем ниже вязкость масла, тем меньше оно подвержено влиянию перепадов давления

4)  Масла парафинового ряда по сравнению с маслами нафтенового ряда в меньшей степени подвержены влиянию перепадов давления

(4)  Стойкость к окислению

Рабочее масло циркулирует под высоким давлением, контактируя с воздухом, влагой, металлическими поверхностями, при этом оно сильно взбалтывается, нагревается и прогрессирует процесс ухудшения свойств масла. В результате увеличивается вязкость и кислотное число, происходит образование лаковых отложений и формирование нерастворимых шламов. Когда смазка перестает обеспечивать должный уровень скольжения трущихся частей насоса и клапанов, иногда происходит их слипание (сварка). Также это служит причиной забивки фильтров и образования ржавчины и коррозии на металлических поверхностях.

(1) Контакт с воздухом

Как правило, окисление смазочного масла–это реакция кислорода и углеводорода. Степень окисления масла меняется в условиях взаимодействия с кислородом, т. е. с воздухом. В гидравлических механизмах масло вступает в контакт с теплым воздухом, сильно взбалтывается, вода, содержащаяся в воздухе, и металлы действуют как катализатор и происходит окисление.

(2) Связь с давлением

Связь между процессом окисления и давлением как правило выражается в том, что чем выше давление, тем быстрее идет процесс окисления. Однако по сравнению с температурным влиянием, воздействие давления на процесс окисления гораздо слабее.

(3) Связь с температурой

В ряду причин, приводящих к ухудшению свойств масла, температуре отводится большая роль. Повышение температуры на 10 градусов увеличивает примерно в 2 раза скорость хим. реакций. Следовательно, необходимо сдерживать рост температуры либо при помощи установки охладительного оборудования, либо увеличивая емкость масляного бака.

Как правило, температура эксплуатации гидравлического оборудования поддерживается в температурном диапазоне 50-60 ° , но в некоторых зонах температура может доходить и до 95 ° С.

(4) Посторонние примеси

Примеси воды, пыли, грязи, инородных тел (густая смазка, уплотнительный материал, краска) и пр. ускоряют процесс разложения масла. 　Вода, содержащаяся в воздухе, при повышении температуры и нагнетании давления растворяется в масле и загустевает. Наибольшую опасность представляет металлическая пыль, образующаяся при трении деталей, которая вместе с водой воздействует на ускорение процесса окисления

(5)  Смазочные свойства

Как уже говорилось ранее, рабочее масло выполняет две важные функции – служит средой для образования давления и одновременно обеспечивает смазку деталей механизма. В последнее время к смазочным свойствам масел стали предъявляться более высокие и жесткие требования в связи с увеличением скорости и мощности механизмов.

Качество смазочных свойств рабочего масла оценивается в основном по показателям трения деталей гидравлического насоса. Для повышения эффективности работы гидравлической установки желательна эксплуатация гидравлической установки при невысокой температуре, вследствие чего предпочтительнее рабочее масло с низким индексом вязкости, но масло с низким индексом вязкости обладает недостаточными смазочными свойствами и это становится причиной возникновения трения деталей. Поэтому необходимо масло, в которое добавлена противоизносная присадка.

(6)  Свойства, предотвращающие образования ржавчины и антикоррозийные свойства

Причиной образования ржавчины служат примеси　наружной воды, а также примесь воды, содержащейся в воздухе, который проницает в масляный бак в результате температурных перепадов. Ржавчина, кроме нанесения вреда трущимся деталям механизма, наряду с водой и усилением трения, ускоряет процесс разложения масла. Следовательно, рабочие масла должны обладать свойствами, предотвращающими образование ржавчины. К тому же, вещества, образующиеся в процессе разложения масла, при контакте с металлическими поверхностями вступают с ними в хим. реакцию и образуют коррозию, поэтому очень важно, чтобы масла обладали и антикоррозийными свойствами. Как правило, смазочные масла с высокой степенью очистки обладают такими свойствами в слабой степени, поэтому им необходима соответствующая присадка.

(7)  Водоотделительная способность

Водоотделительные свойства можно также назвать и деэмульгирующими. Необходимо, чтобы вода, попавшая в масло, быстро от него отделялась, так как сгустившаяся эмульсия понижает смазочные свойства масла и ускоряет образование ржавчины и коррозии. Водоотделительные свойства масел зависят от степени очистки масла и присадок, эти свойства постепенно снижаются из-за разложения масла в процессе его использования.

Как правило, при повышении противоизносных свойств, существует тенденция к ослаблению водоотделительной способности.

(8)  Совместимость рабочих масел с уплотнительными и прокладочными материалами

Уплотнители, прокладки, набивки и пр. детали, изготовленные из резины и каучука, при плохой совместимости с маслами то увеличиваются в размерах, то сжимаются в процессе эксплуатации и становятся причинами, по которым происходит утечка масла и проникновение воздуха. Особенное внимание

должно уделяться совместимости резиновых деталей с трудновоспламеняемыми рабочими маслами.

Таблица 36. Совместимость резиновых деталей с маслами разных видов

со совместимо - несовместимо

Тип масла Тип резины	Минеральные масла	Масла эмульсионного ряда Тип «вода в масле»	Масла водно-гликолиевой группы	Масла на основе сложных эфиров фосфорной кислоты
Нитриловый каучук
Бутилкаучук
Этилен-пропиленовый каучук
Полиуретановый каучук
Фторуглеродный каучук
Силиконовый каучук

Краски, в зависимости от вида, могут также подходить или не подходить к маслам, в случае плохой совместимости краска растворяется внутри масла, что негативно влияет на качество масла. Для минеральных масел подходят эпоксидные, полиуретановые, винилхлоридные краски и фталевые краски, однако так как краскостойкие свойства масел могут отличаться от вида масла и способа окрашивания, необходимо за этим следить.

(9) Огнестойкость

Масла и на водной и на синтетической основе могут воспламеняться в зависимости от температуры источника огня, с которым соприкасается масло и условий обстановки и от количества рабочего масла.

Так как масло в процессе эксплуатации находится под давлением, то его протечка может привести к опасной ситуации, поэтому очень важно следить за тем, чтобы не было протечек масла.

Как правило, необходимо, чтобы масла обладали высокой температурой вспышки и воспламенения.

11-3  Разложение масла

Разложение масла происходит как естественным путем в процессе его эксплуатации при снижении свойств, так и при загрязнении из-за попадания в масло посторонних примесей. Если продолжать и далее использовать масло с ухудшенными показателями, то сильно снизятся его смазочные, противозадирные, водоотделительные, антипенные свойства, усилится образование ржавчины и коррозии и оно утратит свои функциональные свойства.

В 37 таблице описываются изменения параметров масла в процессе эксплуатации, и возможные причины, по которым произошли эти изменения.

Таблица 37. Описание изменений параметров масла

Параметры	Изменения	Предполагаемые причины
Удельный вес	Увеличение	Разложение масла, Примесь других масел
Температура воспламенения	Понижение	Разложение масла, Примесь других масел
Цвет	Потемнение, ухудшение прозрачности	Окисление масла, примесь воды и металлической пыли
Вязкость	Увеличение	Разложение масла, эмульгирование
Снижение	Примеси промывочного масла и пр.
Остаточная доля углерода	увеличение	Окисление масла, примесь посторонних веществ и металлической пыли
Кислотное число	Увеличение	Окисление масла, терморазложение
Поверхностное напряжение	Снижение	Разложение масла
Деэмульгирующая способность	Снижение водоотделения	Разложение масла
Антипенные свойства	Увеличение пены Ухудшение способности к гашению пены	потеря антипенных свойств, эмульгирование, разложение масла

Таблица 38. Виды посторонних веществ, оказываемое ими влияние и причины их образования

Виды инородных веществ	На что влияют	Возможные причины образования инородных в-в
Окалина	Износ деталей гидравлич. оборудования, снижение эффективности	Материал, из которого изготовлены трубы, в-ва твердой структуры, образовавшиеся при сварке
Металлическая пыль(порошок)	Ускоряет процесс окисления масла, Вызывает износ деталей гидравлич. механизма	Недостаточная продувка после наладки, монтажа установки, а также износ трущихся частей
Кремниевый песок	Износ деталей гидравлич. механизма, Снижение эффективности	Остаточный порошок от отливки деталей, метал. пыль от износа деталей, порошок от обточки деталей, грязь
Резина/ пластик	Разложение масла	Повреждение уплотнителей и прокладок
Краска	Износ гидравлич. установки, Снижение эффективности	Примесь облупившейся краски из масляного бака, соединительных частей и снаружи
Вода	Эмульгирование, ухудшение мазки, образование ржавчины и коррозии	Попадание в большом объеме теплого воздуха, протечка системы охлаждения

11-4  Нормы замены гидравлических рабочих масел

В некоторой степени, при помощи визуальных методов можно определить ( оценить) состояние масла по изменению его цвета, запаха, степени прозрачности, по наличию осадка, шлаков, накипи и по пр. признакам, однако очень важно определять нужные сроки замены масла по показателям анализов. Ниже в таблице приводятся данные, при которых следует производить замену масла.

У масел с присадками для увеличения индекса вязкости при сдвиге происходит снижение вязкости, поэтому нужно на это обращать внимание. У масел с добавлением антиоксидантных присадок, когда заканчивается их действие, резко повышается кислотное число, поэтому на этот показатель нужно обращать особое внимание.

Таблица 39. Нормы замены рабочих масел

Параметры	Показатели нормы замены
Изменение вязкости ( при темп. 40 ° С)	Обычное оборудование + 15 % (Точное оборудование + 10%)
Увеличение кислотного числа	Более 0.5 мгKOH/гр.
Вода	0.1 % объема
Наличие примесей (удельный вес в микропористом фильтре мг / 100 мл. при 0.45 μ	Свыше 20 мг. ( для точного оборудования – свыше 10 мг.)
Нерастворимые доли % от веса	Доля бензола	0.05 %
Доля пентана	0.10%

11-5  Продувка (промывка) гидравлического оборудования

Промывка гидравлического оборудования предполагает промывку и очистку системы труб с целью удаления из них посторонних веществ и осадков. При этом производится частичная или полная разборка трубопровода, когда осуществляется замена масла или монтаж труб. Используемое в этих целях масло называется продувочным (промывочным) маслом. Обычно сразу после проведения продувочных работ могут возникнуть проблемы, поэтому при проведении промывочных (продувочных) работ важно как следует изучить конструкцию оборудования и проводить промывку наиболее соответствующим этой конструкции способом.