Преимущества универсальных гидравлических масел

Гидравлические масла: универсальные и специализированные

При стандартизации масел было выяснено, что масла для паровых турбин, насосов и подшипников могут также использоваться как универсальные гидравлические рабочие масла. В отличие от турбинных, масла общего назначения имеют более низкую точку текучести и высокий класс вязкости. Они менее подвержены изменениям вязкости при колебаниях температуры и обладают отличными смазочными, антикоррозийными и деэмульгирующими свойствами.

В последние годы активно используются насосы высокого давления, которые требуют особой износостойкости. Масла для таких насосов должны проявлять большую стойкость к высокому давлению по сравнению с универсальными маслами.

Станки с числовым программным управлением работают благодаря импульсным сигналам от устройства ЧПУ через гидравлическую систему.

В гидросистемах оборудования с числовым программным управлением используются специальные рабочие масла (NUMERICAL CONTROL HYDROLIC OIL).

Для таких масел важно, чтобы они хорошо воспринимали импульсный сигнал. Одним из основных требований является сохранение текучести в широком температурном диапазоне, поэтому масла для станков с ЧПУ должны иметь высокий индекс вязкости с минимальным колебанием. Также необходимы высокие деэмульгирующие, антикоррозийные и антипенные свойства.

В некоторых производственных условиях, чтобы избежать пожаров, необходимо использовать трудновоспламеняемые масла с высоким уровнем огнестойкости. Существуют рабочие жидкости на водной основе, а также на основе воды, гликоля и растворимых полимеров (40-60 %), и эмульсии воды и масла.

Эмульсии, в которых доля масла в воде составляет 10-15 %, относятся к типу O/W («масло в воде»), а те, где доля воды в масле составляет примерно 40 %, к типу W/O («вода в масле»). Трудновоспламеняемые масла должны иметь высокую эмульсионную стойкость, а жидкости на водной основе – хорошие антикоррозийные свойства.

Иногда в качестве невоспламеняемых рабочих масел применяются синтетические, но они уступают нефтяным маслам в стабильности, качестве смазки и зависимости вязкости от температуры. Кроме того, важно учитывать их совместимость с материалами уплотнения.

Основная цель гидравлического масла – передача энергии, но функция смазки также очень важна.

Критерии выбора гидравлического масла

При выборе и использовании гидравлического масла следует учитывать следующие критерии:

• Сжимаемость
• Вязкость
• Соотношение давления, вязкости и сжимаемости
• Стойкость к окислению (в т.ч. при контакте с воздухом, повышении давления и температуры)
• Наличие посторонних примесей
• Смазочные свойства
• Антикоррозийные свойства
• Водоотделительная способность
• Совместимость с уплотнительными и прокладочными материалами
• Огнестойкость

Сжимаемость

Обычно рабочие масла не поддаются заметному сжатию, но незначительное изменение объема (примерно на одну стотысячную долю) все же происходит. Коэффициент сжимаемости зависит от химического состава масла, температуры, давления и степени примеси воздуха.

В масле обычно растворено 5-10 % воздуха, что не создает проблем при стандартных условиях. Однако при резких перепадах давления воздух может отделяться от масла, образуя воздушную пену, что приводит к кавитации, снижению КПД, образованию шума и эрозии. Поэтому важно выводить пену наружу и гасить её.

Вязкость

Вместе с передачей давления гидравлическое масло должно выполнять функцию смазки. Чтобы обеспечить защиту деталей от износа и сваривания, масло должно иметь соответствующую вязкость и хорошую текучесть при низких температурах. Высокая вязкость может ухудшить всасывающую мощность насоса, поэтому это нежелательно.

Для различных типов насосов можно выделить такие показатели вязкости гидравлических масел:

• Пластинчатый насос: минимальная вязкость (при высоких температурах) – 20 сСт, необходимая (в обычном режиме) – 25 сСт, максимальная (при низких температурах) – 400-800 сСт
• Насос с зубчатой передачей: 16-25 сСт; 25-70 сСт; 850 сСт
• Поршневой насос осевого типа: 12 сСт; 20 сСт; 200 сСт
• Поршневой насос радиального типа: 16 сСт; 30 сСт; 500 сСт
• Винтовой насос: 7-25 сСт; 75 сСт; 500-4000 сСт
• Насос с электрогидравлическим двигателем: 17 сСт; 25-40 сСт; 60-120 сСт

Давление, вязкость и сжимаемость

Вязкость смазочных масел в значительной степени зависит от температуры, влияние давления на неё минимально. Однако резкие перепады давления могут существенно увеличить вязкость.

Давление может повлиять на вязкость масла следующим образом:

• При увеличении давления растет и индекс вязкости (VI)
• Чем ниже вязкость масла, тем меньше оно поддается влиянию перепадов давления
• Масла парафинового ряда меньше подвержены влиянию перепадов давления по сравнению с маслами нафтенового ряда

Стойкость к окислению

Рабочее масло циркулирует под высоким давлением, контактируя с воздухом, влагой и металлическими поверхностями, что приводит к его интенсивному нагреву и взбалтыванию. Это ухудшает свойства масла, увеличивает вязкость и кислотное число, образуются лаковые отложения и нерастворимые шламы. Если смазка не обеспечивает необходимый уровень скольжения между трущимися частями, может произойти их сваривание, забивка фильтров и образование ржавчины.

Окисление масла – это реакция кислорода с углеводородами. Степень окисления зависит от различных условий взаимодействия с кислородом. В гидравлических системах масло контактирует с теплым воздухом и взбалтывается, что ускоряет процесс окисления.

Высокое давление ускоряет окисление, но его влияние на окисление значительно слабее, чем влияние температуры. Повышение температуры на 10 градусов удваивает скорость химических реакций. Поэтому важно контролировать температуру, устанавливая охладительное оборудование или увеличивая емкость масляного бака.

Посторонние примеси

Примеси, такие как вода, пыль и грязь, ускоряют разложение масла. Вода, содержащаяся в воздухе, при повышении температуры и давления растворяется в масле, что приводит к его загустению. Особенно опасна металлическая пыль, образующаяся при трении, так как она ускоряет окисление масла.

Смазочные свойства

С увеличением скорости и мощности современных механизмов возросли требования к смазочным свойствам масел.

Качество смазочных свойств рабочего масла в первую очередь оценивается по показателям трения деталей гидравлического насоса.

Для повышения эффективности работы гидравлической установки рекомендуется эксплуатировать её при невысокой температуре, поэтому предпочтительнее использовать масла с низким индексом вязкости. Однако такие масла могут не обеспечивать достаточные смазочные свойства, что приводит к трению деталей. Решением является использование масел с противоизносными присадками.

Антикоррозийные свойства

Ржавчина образуется из-за примесей влаги и воды, что вредно для деталей и ускоряет разложение масла. Следовательно, рабочие масла должны обладать антикоррозионными свойствами. Обычно масла с высокой степенью очистки имеют эти свойства в недостаточной мере, поэтому им необходимы специальные присадки.

Водоотделительная способность

Водоотделительные свойства также можно назвать деэмульгирующими. Вода, попадающая в такие масла, быстро отделяется от них, так как образовавшаяся эмульсия снижает смазочные свойства и способствует образованию ржавчины. Эти свойства зависят от степени очистки масел и наличия присадок.

Обычно с ростом противоизносных свойств наблюдается тенденция к снижению водоотделительной способности.

Совместимость с материалами

Уплотнители, прокладки и другие детали из резины и каучука могут увеличиваться или сжиматься при плохой совместимости с маслами, что может привести к утечкам или проникновению воздуха. Особенно важно обращать внимание на совместимость резины с трудновоспламеняемыми маслами.

Краски также могут по-разному совместимо взаимодействовать с маслами. При несовместимости краска может растворяться в масле, что негативно скажется на его качестве. Разные масла имеют различные краскостойкие свойства, к примеру, с минеральными маслами совместимы эпоксидные, полиуретановые, винилхлоридные и фталевые краски.

Огнестойкость

Масла на водной и синтетической основе могут воспламеняться в зависимости от температуры природы огня, с которым они соприкасаются, условий среды и объема рабочего масла.

Важно контролировать состояние масла, потому что любое утечка под давлением может привести к аварийной ситуации.

Обычно требуется, чтобы масла имели высокую температуру вспышки и воспламенения.

Разложение масла может происходить как естественным образом в процессе эксплуатации, так и при загрязнении примесями. Использование масла с плохими характеристиками значительно снижает его смазочные, противозадирные, водоотделительные и антипенные свойства, а также усиливает образование ржавчины и коррозии.

Признаки необходимости замены гидравлического масла можно определить визуально: по цвету, запаху, прозрачности, наличию осадка, шлаков и накипи. Однако для точного определения сроков замены масла необходимы анализы. В таблице приведены данные, при которых следует проводить замену масла.

Нормы замены рабочих масел

Гидравлическое оборудование нуждается в регулярной очистке, что включает промывку и очистку труб для удаления посторонних веществ и осадков. При этом может потребоваться частичная или полная разборка трубопровода во время замены масла или монтажа. Для очистки используется специальное продувочное масло.