--> Статьи Новости - ДСТ-УРАЛ

Гидропривод зимой

Низкая температура окружающей среды оказывает существенное негативное влияние на работоспособность и надежность гидропривода мобильных машин. При охлаждении возрастает вязкость рабочей жидкости (РЖ), вследствие чего увеличиваются потери давления в гидросистеме, возрастает гидравлическое сопротивление потоку и силы трения в подвижных соединениях; возникают затруднения с пуском гидропривода и увеличивается продолжительность нагрева РЖ до рабочей температуры. Уже при –15…–25 ºС резиновые уплотнения теряют упругие свойства, а при –40...–45 °С контактное давление полностью исчезает, появляются утечки масла.
Опыт эксплуатации в условиях Крайнего Севера показал, что 60% отказов гидропривода связано с состоянием резинотехнических изделий: часто разрываются резинометаллические и резинотканевые рукава, особенно в местах соединения с металлическими наконечниками, появляются наружные утечки масла.
До того как появились «северные» исполнения машин и специальные «зимние» гидравлические масла, эксплуатационники были вынуждены применять при низких температурах моторные масла, смешивать их с дизельным топливом или разбавлять керосином, чтобы понизить их вязкость, а также применять не предназначенные для гидравлической системы индустриальные масла (ИС-12 и др.) с температурой застывания –15 °С, трансформаторное масло, не имеющее смазывающих и других свойств, и прочие, не предназначенные для гидроприводов жидкости. Было много предложений и конструктивных разработок по предварительному подогреву масел в баках гидросистем машин путем дросселирования потока, с помощью электронагревательных элементов, отработавшими газами двигателя и другими способами.



Работоспособность гидропривода.
Больше всего на работоспособность гидронасоса влияет величина гидравлического сопротивления (потерь давления) во всасывающей линии насоса. При большом сопротивлении в ней рабочий объем насоса в процессе всасывания недостаточно заполняется. Величина сопротивления зависит от вязкости и скорости потока масла, от внутреннего диаметра и длины всасывающей гидролинии.
Важный комплексный критерий, определяющий характеристику насоса, эксплуатационные свойства применяемого гидравлического масла и работоспособность гидропривода, – прокачиваемость, которая определяется как наименьшая температура масла, за пределами которой наступает разрыв сплошности потока и начинает нарушаться или прекращается подача гидравлического масла.
Как известно, в гидроприводах используются насосы трех типов: шестеренные, пластинчатые и аксиально-поршневые. У шестеренных насосов прокачиваемость лучше, однако они наиболее чувствительны к изменению вязкости масла, у них меньший температурный диапазон высокого и стабильного к.п.д., особенно при положительных температурах. У аксиально-поршневых насосов прокачиваемость хуже по сравнению с шестеренными насосами при низких температурах в период пуска, зато они менее чувствительны к изменению вязкости масла, а диапазон стабильного и высокого значения к.п.д. у них наиболее широкий. Они устойчиво работают при изменении вязкости РЖ от 8 до 1200 сСт, что соответствует температуре гидравлического масла от +60 до –40 °С. По данным заводов-изготовителей, у аксиально-поршневых насосов на гидравлическом масле МГ-15В объемный к.п.д. равен 0,95, а общий 0,91.

Результаты экспериментальных исследований гидравлического оборудования при низких температурах в лаборатории климатических испытаний ЦНИП ВНИИ стройдормаша показали:
• потери давления в гидросистеме возрастают в три-четыре раза при температуре – 30 °С и в 10...15 раз при температуре от –50 до –58 °С, по сравнению с потерями давления при +40...+50 °С;

• объемный и гидромеханический к.п.д. насосов особенно понижается в период запуска гидрооборудования в работу;

• гидромеханические потери мощности увеличиваются на 15...37% относительно номинальных значений при температуре масла МГ-15В ниже –40 °С;

• в зоне наиболее низких температур (–55...–40 °С) резко снижается объемный к.п.д. по причине того, что рабочий объем насоса не заполнен маслом даже при уровне масла в баке выше оси насоса на 0,5 м;

• ориентировочные значения вязкости гидравлических масел, обеспечивающие минимально необходимую прокачиваемость, не должны превышать 4500…5000 сСт для шестеренных насосов (при частоте вращения 1500 мин–1);                  

• ориентировочные значения вязкости гидравлических масел, обеспечивающие удовлетворительные значения объемного к.п.д. (не менее 80%) и гидродинамическую смазку сопряженных поверхностей трения, должны быть не ниже 18…16 сСт для шестеренных насосов.

Экспериментальными исследованиями установлены пределы работоспособности насосов в зависимости от температуры масла (см. таблицу).
Если кинематическая вязкость гидравлического масла превышает определенные значения, то рабочий объем насоса заполняется маслом лишь частично, в потоке возникают разрывы и, как следствие, кавитация, вибрация, интенсивный износ и повреждение сопряженных деталей. 

Если же кинематическая вязкость гидравлических масел будет меньше определенного минимально допустимого значения, объемный и гидромеханический к.п.д. насосов также значительно снизится и могут возникнуть повреждения поверхностей сопряженных деталей вследствие недостаточной гидродинамической смазки. На всасывающем участке в период пуска в температурных пределах масла –43...–35 °С работа некоторых насосов сопровождается шумом, характерным для явлений кавитации, и пульсацией потока, несмотря на приемлемое максимальное значение объемного к.п.д. (≥90%). Благодаря интенсивному нагреву масла за короткое время работа насосов быстро стабилизируется, поэтому в таблице приведены температурные пределы применения масел для кратковременной (в период пуска) и длительной (не ограниченной временем) работы. Длительный рабочий режим допускается только по достижении вязкости РЖ, при которой весь рабочий объем насоса заполнен.
 

Потребляемую насосами мощность в период пуска следует выбирать с запасом в пределах 1,15…1,4 от номинального значения в зависимости от конструктивного исполнения насоса. Для увеличения предела прокачиваемости РЖ при низких температурах операторам машин рекомендуется снижать частоту вращения ДВС для привода насосов, особенно в период пуска. Благодаря подпиточному насосу шестеренного типа они обеспечивают прокачивание гидравлического масла без статического напора во всасывающей гидролинии.
Гидравлическое масло МГ-15В для аксиально-поршневых насосов можно применять как всесезонное, в широком диапазоне температур без предварительного подогрева, а другие марки масел – только после официального подтверждения их пригодности изготовителем или поставщиком, гарантирующим работоспособность и технический ресурс гидравлического оборудования. Требуйте от поставщика гидравлических масел сертификат, удостоверяющий качество.

Заправлять гидравлические масла в гидросистему необходимо с помощью фильтрующих устройств с тонкостью очистки 10 мкм. В гидросистемах мобильных машин, длительно эксплуатируемых в условиях холодного климата, не рекомендуется устанавливать фильтры во всасывающей гидролинии: они создают дополнительное сопротивление потоку и при температуре масла МГ-15В ниже –25...–30 °С в фильтрах с тонкостью фильтрации 25…40 мкм открываются переливные клапаны, и масло поступает на слив в бак гидросистемы без фильтрации. При необходимости применять всасывающие фильтры с переливным клапаном следует увеличить пропускную способность фильтров до значения, не менее чем в три раза превышающего номинальную подачу насоса. Это позволит также увеличить грязеемкость фильтроэлементов и периодичность их замены.
Для гарантированной очистки рабочих жидкостей в гидросистемах машин, постоянно эксплуатируемых при низких температурах, рекомендуется применять сливные фильтры на разрушающее давление 1 МПа из проволочной сетки на 5; 25; 60; 125 мкм или из неорганического волокна на 3; 6; 12; 25 мкм и напорные фильтры на разрушающее давление от 8 до 21 МПа из проволочной сетки на 10; 25; 30; 60 мкм или из неорганического волокна на 3; 6; 12; 25 мкм.

В процессе эксплуатации машин с гидроприводом не надо забывать, что при нагретом масле в баке и низкой температуре окружающей среды происходит конденсация влаги из воздуха. Вода может попасть в масло, затем в гидросистему и скапливаться на дне бака. Наличие воды в гидравлическом масле не только вызывает коррозию, но резко повышает температуру застывания. Кроме того, вода впитывается бумажными фильтроэлементами. При охлаждении масла в гидросистеме до отрицательной температуры вода замерзает, переходит в твердую фазу и разрушает бумажные фильтроэлементы, поэтому недопустимо применение бумажных фильтроэлементов при эксплуатации машин в условиях низких температур. При выполнении технического обслуживания необходимо сливать из бака накопившуюся воду.
Создание гидравлического масла – дорогостоящий, сложный процесс, поэтому необходимо с осторожностью относиться к рекламными публикациям о новых сортах «универсальных» и «зимних» гидравлических масел.

 Температурный интервал применения гидравлического масла,°С
Отечественные гидравли-ческие масла  Кратковременно  Длительно  Зарубежные аналоги
 МГ-15В (ВМГЗ) по ТУ 38-101479-00  –58…55  –43…+ 35  Shell Tellus, MOBIL fluid 93, Esso Univitij 43, BR Energol HLP20
 МГЕ-46В (МГ-30) по ТУ 38-10150-79  –20…+70  –10…+60

AGIP OSO, Tellus Oel 46, Energol HLP46, EP Hydraulic Oel 46