13.4. Жидкости, применяемые в гидросистемах

Рабочие жидкости и масла, применяемые в различных машинах и гидросистемах, делятся на два вида:

1. смазочные масла конструкционные и технологические;

2. рабочие жидкости и масла.

Смазочные масла применяются для смазки машин с целью уменьшения трения, износа и нагрева смазываемых поверхностей, повышения КПД машин, увеличения их долговечности. До конца XIX века для смазывания широко применяли растительные масла и животные жиры; теперь они почти полностью заменены минеральными маслами и только изредка применяются как добавки к минеральным маслам. В последнее время для повышения эксплуатационных качеств масел широко применяются различные добавки, так называемые присадки, добавляемые в малых количествах.

В качестве рабочей жидкости минеральные масла различных марок применяются в гидроприводах станков и машин. Они в процессе работы подвергаются воздействию давления, скорости и температуры меняющихся в широких диапазонах. Поэтому для обеспечения нормальной работы гидросистем к жидкостям, применяемым в них, предъявляются следующие требования:

1. Жидкость должна обладать способностью образовывать прочную смазывающую пленку, т.е. должна иметь хорошие смазывающие свойства по отношению к применяемым материалам трущихся пар при различных условиях работы.

2. Жидкость не должна содержать посторонних примесей, засоряющих гидросистему, для чего ее перед заливкой тщательно фильтруют (допустимое содержание примесей до 0,007 %).

3. Жидкость должна быть химически стойкой, не вызывать коррозии, т.е. в ней не должно быть водорастворимых кислот и щелочей.

4. Вязкость масел должна меняться мало с изменением температуры. Кроме того, вязкость жидкости не должна быть слишком большой, т.к. при этом сильно возрастают потери энергии на преодоление сопротивления трения; Вязкость в тоже время не должна быть слишком малой, чтобы не возросли утечки. Обычно применяются масла с вязкостью от 12 до 15 ст, например: индустриальное 12, индустриальное (веретенное) 20, турбинное Л 22, индустриальное (машинное С) 45 и др. при температуре 50˚ С.

5. Масло должно быть с малым пенообразованием, т.к. наличие пены ведет к неравномерной работе гидросистемы.

6. Масло должно быть безопасным в пожарном отношении, т.е. температура вспышки рабочей жидкости должна быть не менее 165-180˚ С. Температура вспышки это минимальная температура, при которой от соприкосновения с пламенем или искрой воспламеняются пары масла, насыщающие находящиеся над ним воздух (испарение масел начинается при температуре на 60-85 ˚С ниже температуры вспышки). Температура самовоспламенения должна быть не менее 250-300˚ С.

7. Температура застывания, т.е. температура, при которой масло теряет текучесть, должна быть не выше +10…+30˚ С.

8. Жидкость не должна быть токсичной и должна обладать высокими теплоизолирующими и диэлектрическими свойствами.

Наиболее часто употребляются в гидросистемах масла индустриальное 20 и турбинное 22, приборное (МВП). В приводах сложных и точных систем используются кремнии-органические соединения (силиконы), вязкость которых почти не зависит от температуры. В простейших системах может быть использована даже вода.

Резюме: В рассмотренной теме даются общие сведения о гидроприводе и гидропередаче, их классификация, схемы устройства и действия, а также принципы гидравлического расчета.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что такое гидропривод? Его преимущества и недостатки.

2. Назовите основные и вспомогательные элементы гидропривода.

3. Классифицируйте гидропередачи по принципу действия.

4. Назовите особенности работы гидроприводов с закрытой системой.

5. Какие рабочие жидкости применяются в различных гидросистемах?

6. Перечислите требования, предъявляемые к рабочим жидкостям для гидросистем.

ГИДРАВЛИКА В ЗАДАЧАХ

Задача 1

Определить полное гидростатическое давление на дно сосуда, наполненного водой. Сосуд сверху открыт, давление на свободной поверхности атмосферное. Глубина воды в сосуде h=0,6 м.

Расчет выполнить в международной системе единиц (СИ).

Решение.

Гидростатическое давление в точке определяется по формуле:

,

где p₀ - внешнее давление;

h - глубина погружения точки.

В данном случае имеем р₀ = р_ат и потому применим формулу в виде:

.

В международной системе единиц:

p_ат = 9.81*10⁴ Н/м² – атмосферное давление;

γ = 9810 Н/м³ – удельный вес чистой воды при t = +4 °C;

p = 9.81*10⁴ + 9810*0.6 = 103986 Н/м²

Задача 2

Определить высоту столба воды, в пьезометре над уровнем жидкости в закрытом сосуде. Вода в сосуде находится под абсолютным давлением = l.06 ат (см рис.).

Рисунок.

Решение.

Составим условия равновесия для общей точки А (см рис.).

Давление в точке A слева:

Давление справа:

Приравнивая правые части уравнений и сокращая на γ*h₁ получаем:

.

Указанное уравнение можно также получить, составив условие равновесия для точек, расположенных в любой горизонтальной пло­скости, например в плоскости OO (см рис.). Примем за начало шкалы отсчета пьезометра плоскость OO и из полученного уравне­ния найдем высоту столба воды в пьезометре h. Высота h равна , т. е. пьезометр измеряет величину манометрического давления, выраженного высотой столба жидкости.

Для условия задачи:

p₁ - р_ат = 1.06 - 1 = 0.06 ат = 0.06 * 9.81*10⁴ H/м² = 5886 H/м².

γ = 9810 Н/м³ – удельный вес чистой воды при t = 4 °C;

Принимая γ = 9810 H/м³, находим:

м.