Характеристика гидравлических жидкостей для автомобилей

09.07.2012
Гидравлические жидкости, состав, классификации.

1. Состав гидравлических жидкостей (базовые жидкости, присадки)

1.1. Базовое масло, базовая жидкость

Как правило, гидравлическая жидкость состоит из базовой жидкости, которую называют базовым маслом, и химических веществ, обычно называемых присадками. Качество и эксплуатационные характеристики гидравлической жидкости обычно зависят от применяемых в ней базовой жидкости и комбинации присадок или пакетов присадок. Присадки улучшают конкретные функциональные характеристики, которыми базовое масло не обладает или обладает в недостаточной степени. Классификация гидравлического масла определяется техническими и экологическими характеристиками, типом базовой жидкости и типами присадок.
Жидкости на основе минеральных масел (парафиновых масел, нафтеновых масел и базовых масел) и/или их смеси применяются в качестве базовых жидкостей или, базовых масел. Синтетические жидкости на основе масел гидрокрекинга (НС-масел или так называемых масел группы III), ПАО, эфирные масла (РОЕ) и полигликоли (PAG) применяются главным образом в огнестойких, способных к быстрому биоразложению, или специальных гидравлических жидкостях. Натуральные растительные масла, например рапсовое масло, часто встречаются в биоразлагаемых жидкостях. Гидравлические жидкости пищевого сорта обычно основаны на специальных белых маслах, ПАО и полигликолях (см. главы 4 и 5 «Базовые масла и синтетические базовые масла»).
Доля минеральных масел составляет

88% (в основном парафиновые масла группы I); синтетических масел — 12% (80% сложные эфиры, 15% полигликоли и т.д.).

1.2. Присадки к гидравлическим жидкостям

Присадки могут являться либо взаимодополняющими, либо противодействующими друг другу. С помощью присадок могут быть улучшены такие характеристики, как стойкость к старению, антикоррозионные, противоизносные, противозадирные свойства, вязкостно-температурные характеристики, вспенивание, моющие свойства, коэффициент трения и многие другие функциональные характеристики.
Важнейшими присадками для гидравлических жидкостей являются:
• «поверхностно-активные присадки», например ингибиторы коррозии, дезактиваторы металлов, противоизносные присадки, модификаторы трения, DD присадки и т. д.;
• «присадки к базовым маслам», например антиоксиданты, антивспенивающие средства, присадки, улучшающие индекс вязкости, присадки, улучшающие температуру застывания и т. д.
Грубая классификация систем присадок к гидравлическим жидкостям может быть достигнута их разделением на системы, содержащие цинк и золу, и системы. не содержащие указанных компонентов (ZAF). Доли цинксодержащих гидравлических масел составляет 70—80%.

2. Первичные, вторичные и третичные характеристики гидравлических жидкостей

К первичным функциям и свойствам гидравлических жидкостей относятся :
• передача энергии давления и кинетической энергии;
• передача сил и крутящих моментов при использовании жидкости в качестве смазочного масла;
• минимизация износа поверхностей скольжения в условиях граничного трения:
• минимизация трения;
• защита компонентов от коррозии (черных и цветных металлов);
• рассеяние тепла;
• применение в широком диапазоне температур, обеспечении хороших вязкостно-температурных характеристик;
• увеличение сроков службы машин и оборудования и т. д. Гидравлическая жидкость должна удовлетворять следующим требованиям:
• вторичные характеристики: высокая окислительная стабильность, хорошая термическая стабильность, инертность к металлам, совместимость с металлами и эластомерами, хорошая аэрационная способность, низкое вспенивание, хорошая фильтруемость, хорошее водоотделение, хорошая стойкость к сдвигу в случае неньютоновских жидкостей и т.д.;
• третичные характеристики: низкая испаряемость в результате низкого давления насыщенных паров, токсикологическая безвредность, экологическая безопасность, низкая воспламеняемость (огнестойкость) и т. д.
Многообразие характеристик и требований, которым должны удовлетворять гидравлические жидкости, обусловливает необходимость наличия особых свойств, которые не могут быть обеспечены только за счет одного базового масла. Синтетические базовые жидкости могут удовлетворять таким требованиям, как экологическая совместимость, высокая термическая стабильность, огнестойкость и применимость в областях промышленности, связанных с производством пищевых продуктов.

3. Критерии отбора гидравлических жидкостей

Выбор гидравлической жидкости зависит от условий применения: диапазона рабочих температур, конструкции гидравлической системы, типа насоса, рабочего давления и экологических соображений. Требуемый срок службы, доступность, экономические и экологические факторы также определяют тип применяемого гидравлического масла. С реологической точки зрения вязкость подбираемой жидкости должна быть минимально возможной. Это гарантирует мгновенное срабатывание гидравлики при активации системы. С другой стороны, минимальная вязкость необходима для снижения утечек и гарантии адекватной смазки насоса и других подвижных частей. Любое изменение температуры гидравлической жидкости непосредственно отражается на вязкости. Поэтому рабочая температура гидравлической системы должна поддерживаться в сравнительно узких пределах для исключения крупных колебаний вязкости жидкости. При выборе гидравлической жидкости исходят из предположения, что рабочая и окружающая температура известны. В замкнутых системах это температура контура, а в открытых системах — температура в резервуаре. Вязкость подобранной жидкости должна находиться в оптимальных пределах, от 16 до 36 мм 2 /с
(V_{оптимум} = оптимальной рабочей вязкости = 16-36 мм 2 /с). В пороговых условиях (во время низкотемпературного запуска, при кратковременных перегрузках) вязкости, приведенные в Табл.1, могут быть использованы в зависимости от типа насоса, применяемого в системе. Нормальные рабочие условия зависят от окружающей температуры, давления и других факторов. В стационарных гидравлических системах низкого и среднего давления рабочая емпература должна составлять 40-50 °С (температура в баке).

Таблица 1. Вязкости в зависимости от типа насоса

Тип насоса Максимально допустимая вязкость в мм 2 /с (при холодном запуске) Минимально допустимая вязкость (в условиях нагрузки, максимально допустимая температура 90 °С), в мм 2 /с Шестеренчатый

Для систем, работающих при высоких давлениях (выше 400 атм), средняя температура системы может быть приблизительно на 10-20 °С выше. Следует иметь в виду, что температура жидкости на выходе из насоса и далее по схеме моторов и клапанов выше, чем средняя температура в баке системы. Температура утечки, зависящая от давления и производительности насоса, всегда выше температуры в системе или в баке.
Температура жидкости никогда не должна быть выше 90 °С (максимум 100 °С)в любой части системы. Если эти условия не могут быть обеспечены в силу экстремальных обстоятельств, то при более низких температурах окружающей среды рекомендуется промывать насосы и моторы. Вязкость при запуске и рабочую вязкость (рабочая вязкость гидравлической жидкости) устанавливают в соответствии с различными ISO классами вязкости. Для большинства областей применения допустимы классы вязкости 15, 22 (при низких температурах окружающей среды), 32, 46 и 68. Обычно применяют масла с ИВ около 100. Высокоиндексные масла (лучшая вязкостно-температурная зависимость) рекомендуются для специальных гидравлических систем при высоких или низких температурах окружающей среды и применениях в мобильных системах. Если применяются присадки, повышающие ИВ (вязкостные присадки), то они должны обладать стойкостью к сдвигу (в течение всего срока службы жидкости) для сохранения механических свойств масла на протяжении всего срока службы. Высоковязкие масла могут применяться в длительно эксплуатируемых системах для со- кращения утечек и износа. Высокоиндексные гидравлические масла способствуют рационализации ассортимента масел в промышленных областях применения (например, масло HVLP 46 может заменить масла до пяти классов вязкости (ISO VG 15-68). На диаграммах подбора гидравлических жидкостей (рис.1) показаны рекомендованные классы вязкости в зависимости от окружающей температуры.
Средняя рабочая температура гидравлических масел на базе минеральных масел в стационарных системах не должна превышать 50—60 °С и 80-90 °С в мобильных системах. Жидкости, содержащие воду (например, HFC-жидкости), должны поддерживаться при более низких температурах, вплоть до 35-40 °С (давление насыщенных паров воды).
Объем жидкости в стационарных системах должен в три—пять раз превышать объем жидкости, прокачиваемой за одну минуту. В мобильных системах объем бака должен быть в один—два раза больше объема прокачиваемой жидкости, но в особых обстоятельствах возможен и меньший объем.

4. Классификация и стандартизация гидравлических жидкостей
В зависимости от своего конечного назначения гидравлические жидкости могут быть отнесены к одной из двух основных групп — жидкостей для гидростатических и гидродинамических областей применения.
Гидростатические области применения могут быть подразделены на подгруппы с учетом международных стандартов ISO, СЕТОР и национальных (например, DIN) классификаций:
• DIN 51 524 или ISO 6743/4 гидравлические масла;
• ISO/CD 12922, VDMA 24317, СЕТОР RP91H и DIN 51 502 огнестойкие гидравлические жидкости в соответствии с 7-м Люксембургским отчетом или Factory Mutual System Insurance company USA (FM Global);
• ISO 15380 (VDMA 24568) и ISO 6743/4 гидравлические жидкости, способные к быстрому биоразложению ISO 15 380: Смазочные материалы, промышленные масла и смежные продукты (класс L) семейство Н — спецификация на экологически приемлемые жидкости — HETG, HEES, HEPG, HEPR;
• NSF Н1, Н2 и FDA гидравлические масла, применяемые в пищевой промышленности NSF International The Public Health and Safety Company (некоммерческая, неправительственная организация — США);
• STOU и UTTO универсальные гидравлические масла для применения в мобильных системах. Гидравлические масла, применяемые в гидродинамических устройствах, могутбыть отнесены к ATF, жидкостям для конвертеров и муфт сцепления (см. главу 10). На рис.2. показаны различные категории гидравлических жидкостей и основные области их применения.

Гидравлические жидкости на основе минеральных масел

Гидравлические масла и жидкости

Современные механизмы в автомобилях, грузовой и специальной технике точны, надежны, просты в использовании. Однако если речь идет о гидравлике, то здесь никак не обойдется без качественных жидкостей. От правильного выбора будет зависеть долговечность и бесперебойная работа всей системы. Давайте попробуем разобраться, чем особенны масла для гидравлических систем, каких видов они бывают и как подобрать подходящее для разных условий эксплуатации.

Принцип работы гидравлики

Подъемные устройства в кузовах и кабинах грузовых автомобилей, тормозные системы, рулевое управление – все это разрабатывается с учетом простейшей идеи, которая была предложена и обоснована Паскалем. Физический закон, на котором основана работа подобных механизмов, гласит: если приложить к объему жидкости определенное давление, то будет создана сила, которая передается равномерно во всех направлениях.

Данный принцип лег в основу гидравлических систем, так как он позволяет упростить строение и конструкцию многих приспособлений. Масло, подаваемое через тонкие шланги, сжимается под прессом и может «выполнять» сложную работу по подъему, сдвигу и т.д. Поскольку задачи порой ставятся действительно важные, нужно уделить внимание не только целостности системы и всех деталей, но и составу жидкости.

Какую роль играет масло в гидравлической системе?

Жидкость, которая циркулирует в замкнутом контуре, в первую очередь, должна передавать энергию от поршня насоса до точки приложения силы. Также она предохраняет элементы механизма от износа, коррозии и иных воздействий агрессивных сред. Гидравлические масла и жидкости выполняют множество функций, и все это достигается благодаря особым компонентам, которые тщательно подбираются. Современные производители предлагают большой ассортимент, среди которого вы всегда сможете выбрать подходящий тип вещества.

Гидравлические масла – жидкости, которые отвечают за жизнеобеспечение всей системы. Они используются в тяжелой и легкой промышленности, в работе транспорта, наземной, воздушной, водной техники. Практически ни один современный агрегат не обходится без гидравлики. Не зря данный тип масел – второй по популярности после моторных, являющихся лидерами среди смазочных материалов. Доля смазок для гидравлики – примерно 13-15% от всего потребления.

Состав гидравлических масел и жидкостей

Условно его можно поделить на 2 неравных доли. Большую часть по объему занимает основа – это базовые масла, в дополнение к ним идут присадки – особые примеси, которые улучшают эксплуатационные свойства гидравлической жидкости.

Основа масла может быть разной:

• Минеральная. В этом случае используются парафиновые, нафтеновые масла и их смеси);
• Синтетическая. Это гидрокрекинговые, ПАО, эфирные масла и полигликоли;
• Натуральная. В некоторых типах биоразлагаемых жидкостей применяют растительные компоненты (например, рапсовое масло).

Присадки – особые добавки, которые продлевают срок службы гидравлической жидкости, противостоят коррозии металлических деталей механизма, уменьшают износ, исключают задирные явления, вспенивание масла. Также они помогают избавиться от агрессивных осадочных веществ, снижают коэффициент трения. Как правило, производители используют в составе сбалансированный пакет добавок. Это могут быть:

1. Поверхностно-активные присадки (дезактиваторы металлов, модификаторы трения, ингибиторы коррозии и пр.);/li>
2. Присадки к базовым маслам (антивспенивающие вещества, антиоксиданты или направленные на улучшение вязкости добавки и т.п.).

Можно грубо разделить все присадки на 2 группы: содержащие цинк и золу (их больше всего) и системы, в которых данные компоненты отсутствуют.

Требования к гидравлическим маслам и жидкостям

Механизмы, работающие на принципах гидравлики, используются в совершенно разных условиях. Это могут быть длительные и стабильные средние или низкие нагрузки, могут быть высокие и неравномерно распределенные, резкие и экстремальные, в условиях повышенной влажности или чрезмерно холодных температур…. При этом система должна быть надежной всегда и работать без сбоев. Поэтому к гидравлическим маслам предъявляются высокие требования.

Наиболее важные среди них – первичные, связанные с главной функцией жидкостей:

1. Передача энергии давления или сил и крутящего момента;
2. Минимизация трения и износа поверхностей скольжения в условиях граничного соприкосновения;
3. Рассеивание тепла;
4. Увеличение срока службы машин, оборудования, станков и техники;
5. Способность сохранять необходимую вязкость при разных температурах;
6. Защита деталей от коррозии.

Все это – эксплуатационные характеристики, которые определяют качественную работу гидравлической системы. Помимо этого, масла должны проявлять следующие свойства:

• Инертность к металлам и совместимость с ними. Жидкость не должна разрушать поверхность цветных и черных металлоизделий;
• Низкое вспенивание. Во время функционирования механизма из-за резких скачков давления воздух может отделяться от жидкости и превращаться в пену, что значительно снижает полезные свойства масла. Специальные присадки этому препятствуют;
• Высокая окислительная и термическая стабильность. Жидкость не должна окисляться с повышением рабочей температуры – это сокращает срок службы машины или оборудования;
• Хорошая аэрационная способность;
• Отличная фильтруемость и водоотделение. Поскольку гидравлические системы используются практически во всех сферах производства, транспортной отрасли, то они постоянно контактируют с внешней средой, полной загрязнений. Добавление присадок в масло помогает ему выполнять функцию очистки механизма: оно удаляет отложения, частицы гари и пр.;
• Огнестойкость;
• Токсикологическая безвредность и экологичность. Современные сертифицированные продукты обязательно проходят проверку, им присваивают соответствующий класс.

Выполнение всех данных требований невозможно при использовании в составе только одного базового вещества. Поэтому гидравлические масла – это жидкости, сложные по своей структуре, компонентному разнообразию, химическим и физическим характеристикам. Следует отметить, что ведущие мировые производители научились совмещать все эти свойства в одном продукте.

Виды гидравлических масел и жидкостей

Все системы, в которых используется давление жидких веществ и составов, разделяют на 2 типа:

• Гидродинамические. В них применяется кинетическая энергия движущегося потока, при этом его давление низкое, а скорость течения высокая. В них задействуются энергопередающие жидкости;
• Гидростатические. Здесь требуется высокое статическое давление при низкой скорости движения. Для этой цели применяются гидравлические масла.

Другой критерий классификации – сфера применения. По этому признаку можно выделить:

• Гидравлические масла и жидкости для промышленного оборудования;
• Для спецтехники, грузового наземного транспорта;
• Для водных судов;
• Для летательных машин;/li>
• Для гидротормозных и амортизаторных систем.

Существуют также производственные характеристики, по которым разделяют гидравлические масла: синтетические жидкости, минеральные с присадками и без них. В некоторых случаях целесообразно подбирать смазочный материал по цвету, только нужно учесть, что нельзя смешивать, например, зеленое масло с любым другим. При покупке надо учесть множество ограничений: неправильный подбор может спровоцировать снижение защитных свойств, потерю ряда важных характеристик жидкости и, как результат, нарушение работы механизма и выход из строя.

На что обратить внимание при выборе гидравлического масла

На маркировку жидкостей

Продукты разных производителей могут иметь одни обозначения на этикетке. Когда ищете подходящий вариант, обратите внимание, вот что могут обозначать буквы:

• АУП – жидкости для гидравлических систем подъемных передач. Могут применяться для наземной и водной спецтехники;
• АУ – веретенное низкозастывающее масло, которое используют в станках с высокими скоростями;
• ВМГЗ – предназначено для механизмов машин, функционирующих на открытом воздухе;
• «А» – гидравлические жидкости для АКПП и гидротрансформаторов;
• ГТ – для дизельных поездов;
• «Р» – производится для заливки в гидроподъемники и механизмы рулевого управления;
• ЭШ – приобретается для гидравлических систем, работающих с особенно высокими нагрузками;
• МГЕ – так помечаются смазочные материалы для сельскохозяйственной техники и машин.

В нашей стране действует государственный стандарт, который согласован на международные и распространяется на разные виды смазочных материалов. Для гидравлических жидкостей данная маркировка выглядит так: 17479.3-85. Это соответствует ISO 3448.

На стойкость к окислению

Гидравлические системы сделаны из металлических элементов: обычно используются алюминий, сталь, бронза и другие сплавы. К сожалению, они подвержены коррозионно-химическому воздействию из-за окисления масла. Также на это влияют продукты расщепления присадок при повышенных температурах.

Поэтому при выборе жидкости не стоит забывать и о таком показателе, как рабочая стойкость. Под воздействиям температуры гидравлическое масло может окисляться, что приводит к повышению вязкости, к накоплению осадков. Все это замедляет работу механизма. Для придания продукции антиокислительных свойств производители добавляют в состав присадки фенольного и аминного типа.

На температурные показатели работы

Во время эксплуатации гидравлики жидкость нагревается. Обращайте внимание, в каких условиях используется оборудование и машины. Критические границы температуры масла, заявленные заводом-изготовителем, должны быть достаточно высокими, чтобы оно не кипело и не замерзало в морозы.

На составляющие элементы гидравлической системы

При первом использовании жидкости или ее замене также убедитесь в надежности всех деталей и «расходников». Состояние фильтров и уплотнителей должно быть отличным. Дело в том, что в процессе эксплуатации взвеси, появляющиеся от применяемых присадок, могут загрязнять фильтрующий агрегат. Всевозможные прокладки, которые размещаются в гидравлической системе, должны быть совместимы с используемой жидкостью. Лучше отдавать предпочтение фирменным деталям.

Если у вас возникли трудности с выбором масла, вы можете обратиться к специалистам нашей компании. В линейке продуктов ZIC присутствуют гидравлические жидкости для разнообразных механизмов. Помните, что основанием для надежной работы системы служит качественный состав масла.