Гидроавтоматика 33Rx

1. Физические основы гидравлики.
Гидростатическое давление зависит только от высоты столба жидкости и ее плотности. Оно не зависит от
формы сосуда. Метрические единицы измерения составляющих формулы: Н = 5 м; ρ= 1000кг/м3 ; g=
10 м/сек2; тогда в этих условиях Рст = 5 м* 1000кг/м3 * 10 м/сек2 = 50 000 м*кг*м/ м3*сек2 = 50 000 Н/м2
= 50000 Па= 0,50 бар =0,5 атм. 1 Па = 1 Н·м−2 = 0,1 мм.вод. столба .
На практике применяют приближённые значения: 1 бар = 100000 Н/м2 =1 атм = 0,1 Мпа. 1 МПа = 10 атм.
1 мм водяного столба примерно равен 10 Па, 1 мм ртутного столба равен приблизительно 133 Па.
Нормальное атмосферное давление принято считать равным 760 мм ртутного столба, или 101 325 Па
(101 кПа).
Примеры расчетов давления для водонапорной башни, водохранилища, напорного резервуара.
Башня h = 300 м, ρ= 1000 кг/м3, g = 10 м/сек2. Тогда Рст = 300*1000*10 = 3 000 000 Па = 30 бар.
Водохранилище h = 15 м, ρ и g теже. Рст = 15*1000*10 = 1 500 000 Па = 1, 5 бар.
Бак h = 5 м, ρ и g теже. Рст = 5*1000*10 = 50 000 Па = 0,5 бар.
2. Общее определение давления. Любое тело оказывает двление Р на свою опору. Величина давления
зависит от силы тяжести (веса) F и площади поверхности действия веса А.
Р = F / А. Обратно, по
давлению в гидроцилиндре и площади поршня можно посчитать усилие, которое он развивает. F = Р
*А. Всегда нужно учитывать единицы измерений. Соответсвенно, нужная площадь рассчитывется по
формуле А = F / Р. На практике трение о стенки гидроцилиндра немного уменьшает усилие.В любой
точке связанной замкнутой системы действует одно и тоже давление. Форма системы значения не
играет. 1.2 Преобразование сил с помощью систем нагнетательных поршней.
В равновесном состоянии Р1 = Р2. Поэтому
можно рассчитать соотношение усилий и площадей.
Приложив к нагнетательному поршню малые силы можно за счет
увеличения площади рабочего поршня получить усилия большой величины. Этот принцип положен
в основу любых гидравлических систем.
Какой рабочий поршень требуется что бы удерживать пятитонку при A1 = 50 см2, F1= 80кг.
3 Задача перемещения груза
Силу для перемещения мы плучим изменяя сотношение площадей. Но появляется новая
проблема. Для перемещения груза в новую точку нужно увеличить объем жидкости в рабочем
цилиндре . Ее можно взять из нагнетательном цилиндра. Эти объемы должны быть равны. Но в
цилиндрах разные площади сечений и один и тот же объем выглядит по разному.
Объем харатеризуется высотой и площадью. Для поднятия груза F2 на расстояние S2 нужно
увеличить объем в нагнетательной камере на величину V2. Из рабочей камеры должен уйти
соответсвующий равный объем V1. Перетеканию объемов будут соответствовать перемещения
поршней S1 и S2.
Здесь U1 это V1 и U2 это V2. Из равенства объемов S1*А1 = S2*А2 можно рассчитать величину
перемещений S1 и S2 поршней. Величина перемещения S1 будет больше S2. Мы видим, что
выигрывая в силе мы проигрываем в расстоянии пропорционально размерам площадей.
3.1 Поршень двустороннего действия
Рассмотрим часто используемые гидроцилиндры двустороннего действия.
В равновесном состоянии силы одинаковы. Р1*А1 = Р2*А2. Отсюда для равновесного состояния
поршня двустороннего действия вытекают соотношения: для давленя в рабочей камере Р2 =
(Р1*А1)/А2 и для площади А2=(Р1*А1)/Р2 ; Чтобы передвинуть шток в обратном направлении
потребуется приложить большее давление Р2, так как его площадь действия меньше чем у Р1 .
3.2 При управлении движением требуется передвигать шток на заданное растояние за определенное
время т. е. двигать его с заданной скоростью. Мы видели что движение поршней/штоков связано с
изменением объемов жидкости в камерах. Для этого жидкость должна входить и вытекать в камеры
системы. Жидкость откуда то отбирается. а где то накапливается в соответсвующем объеме.
Интенсивность движения жидкости характеризуется расходом. Под объемным расходом Q понимают
объем жидкости, протекающий через трубу в единицу времени (сек, минуту, час). Q=V/t. Количество
накапливаемой жидкости и расход связаны между собой выражением V = Q*t. Здесь t – время, Q –
расход, V- объем/количество. Соответственно, если имеется наличный объем жидкости которая,
например, откачиваетя насосом с расходом Q, то время полной откачки жидкости составит t = V/ Q.
Если для гидроцилиндра объем заменить выражением через площадь поршня А и перемещение штока S, то
получим выражение объемного расход V=A*s. Через площадь и перемещение. Q=V/t, отсюда Q=(A*s)/t
Например, А = 8 см2, s = 10 см, заданное время движения 1 мин. Рассчитаем необходимый расход
жидкости: Q=(A*s)/t = 8*10/1 (см2*см/мин) = 80 см3/мин = 0,08 дм3/мин. Мы выяснили, что для
цилиндра с площадью поршня 8 см2 и длинной хода штока 10 см источник энергии (насос) должен
обеспечить расход 0,08 литра в минуту. Тогда за минуту поршень пройдет заданный путь.
3. 3 Преимущества и Недостатки гидравлических систем
Жидкости системы гидравлики загрязняют окружающую среду и пожароопасны.
4
Структура гидравлической системы представленна на рисунке:
4.1 Гидравлическую система делится на следующие части: Группа управления сигналами.
Ввод и обработка сигналов. Обычная автоматика и электрогидровтоматика. Сбор информации
от датчиков, ее обработка приборами, контроллерами и т.д. с выдачей управляющих сигналов в
Гидравлическую силовую часть на блок управления энергией. Датчики, сигнализаторы,
различные приборы, контроллеры для полноты представления указываются на схемах
гидравлических систем вместе с другими устройствами однако они не предмет гидравлики.
Большую роль роль в системах обработки сигналов играет человек - оператор процесса,
приводящим в действие рычаги, рукоятки, переключатели, педали и подобные устройства.
Гидравлическая (силовая часть) разделяется на:
1. Блок энергообеспечения и подготовки рабочей жидкости т (двигатели, насосы, гидробаки,
предохранительные устройства, аппараты подготовки рабочей жидкости).
2. Блок управления энергией (распределители, регуляторы расхода, клапаны давления,
запорные клапана).
3. Блок исполнительных устройств (привода - гидроцилиндры и гидромоторы)
Схема соединений показывает как соединены между собой конструктивные устройстства
системы. Элементы установки следует располаготь следующим образом: Внизу:
энергообеспечивающая часть и аппараты подготовки рабочей жидкости. В средине: блок
управления энергией. Распределители по возможности изображают по горизонтали.
Трубопроводы прямолинейные и непересекающиеся. Все устройства должны быть в исходном
положении, т.е. в состоянии которое необходимо для запуска установки в работу. Вверху:
исполнительная (приводная) часть.
Исполнительный элемент и относящийся к нему блок управления энергией образуют цепь
управления. Цепи управления располагают в схеме соединений рядом и обозначают
порядковыми номерами. Энергообеспечивающая часть установки не относится ни какой цепи
управления ( она питает сразу несколько цепей) и обозначена на схемах порядковым номером
«0». Нумерация элементов в конкретной цепи управления аналогична нумерации в контуре
управления и состоит из номера данной цепи и (через точку) порядковый сквозной номер по
вертикали в пределах этой цепи.
Энергообеспечивающая часть и подготовка рабочей жижкости.
К числу основных аппаратов этой системы относятся: Гидробак, гидронасос (мотор/двигатель,
муфта), напорный клапан, фильтры, охладители, подогреватели. Часто несколько таких блоков
работают на одну общую напорную линию. Имется общая сливная линия и общая линия
утечек. Все потребители используют общую напорную линияю для получения гидроэнергии,
независимо от того что какой то отдельный блок подготовки стоит на ремонте. Тоже относится
к общим линиям слива и утечек. Дополнительно, для контроля состояния системы, входят
расходомеры, мерные баки.
4.2 Основные аппараты гидравлических систем
Гидравлические насосы: Шестирённые, Винтовые, Пластинчатые, Поршневые. Между
двигателем и насосом устанавливают муфту для передачи насосу крутящего момента от
двигателя. Кроме того муфты демпфируют колебания и вибрации двигателя и насоса и,
частично, несосность валов этих устройств.
Принципиальная схема шестиренного насоса
Одна из шестерен сооединена с приводом и вращается, другая вращается из-за сцепления.
Защемленная жидкость через специальный паз подается в полость нагнетания. Утечки
жидкости в насосе опрелеляются размерами щелей между корпусом и зубъями.
Насос (Н) Распределитель (Р) и Цилиндр (Ц)
4.3 Гидравлический распределитель - Устройство для управления гидравлическими потоками.
На схеме символ «Р». В показанном положении распределителя (Р) жидкость от насоса (Н) к
гидроцилиндру (Ц) не поступает, и идёт на слив в гидробак (Б) через предохранительный
клапан (КП). Если оператор перемещает ручку гидрораспределителя таким образом, что
запорно-регулирующий элемент смещается в положение 1, то рабочая жидкость поступает в
поршневую полость гидроцилиндра и поршень движется вправо, а жидкость из штоковой
полости гидроцилиндра идёт на слив (направления движения рабочей жидкости через
распределитель указаны стрелками). Если оператор возвращает ручку гидрораспределителя в
исходное положение, то поршень гидроцилиндра останавливается, и рабочая жидкость опять
идёт на слив в бак. Чтобы поршень гидроцилиндра начал движение влево, оператору
необходимо переместить ручку распределителя таким образом, чтобы запорно-регулирующий
элемент сместился в положение 2.
Конструкция золотникового четырехлинейного трехпозиционного распределителя.
Золотниковый аппарат это цилиндрическая гильза в которой движется плунжер (золотник) с поясками и
кольцевыми проточками. Жидкость подходит и уходит через окна питания и проточки плунжера. В
гидроаппаратах золотникового типа может быть много окон для жидкости, которые можно открывать и
закрывать. Это трехлинейные, четырех линейные, шестилинейные и т.д. устройства. Силы в проточках,
создавемые давлением жидкости, уравновешиваются из-за равенства противоположных площадей. Чтобы
плунжер не прижимался к корпусу на поверхности поясков выполняются круговые канавки. Но для
золотниковых конструкций характерны утечки масла через зазор между корпусом и плунжером. Они
чувствительны к чистоте рабочей жидкости.
Клапанный тип
Клапаны этого типа обеспечивают герметическое закрытие проходов. Уплотняющий элемент (конус или
шарик) прижимаются к опорной поверхности седла и перекрывает движение. Когда конус или шарик
отжимаются от седла открывается проход для потока жидкости. Как правило клапанный аппарат короче
золотникового. Но у него нет автоматического уравновешивания сил, создавемых давлением жидкости, в
проточках из-за неравенства противоположных площадей и он перекрывает/открыкрывает не более трех
линий. Дл такой конструкции требуется дополнительные усилия во время управления этим устройством,
чтобы компенсировать неравновесность сил в разных частях каналов.
Конструкция клапанного (седлового) типа приведена на рисунке ниже.
4. 4 Исполнительный механизм - гидромотор
5.1 Вопросы контроля и управления.
Измерение давления. Известны абсолютное и избыточное давление. Отличаются начальной точкой
отсчета. Для абсолютного давления нуль это давление в космосе. Обозначается «ата». Для избыточного
давления нуль это атмосферное давление. Обозначается «ати». Для перехода от ати к ата нужно к
значению избыточного давления давления прибавить 1 атм. Обратно нужно из значения «ата» вычесть
1 атм. – перейдем в ати (избыточное давление). Абсолютному нулю в ати соответсвует давление «-1».
Вакуум в единицах ата величина положительная, а в единицах ати отрицательная. Часто говорят слово
«Вакуум» или «разрежение» и назывют положительное число в системе избыточная, подразумевая
что эта величина есть давление отсчитываемое вниз от атмосферного давления = 0 со знаком «минус».
Всегда нужно уточнять в какой шкале производится измерение.
Измерение температуры необходимо, т.к. три температуре больше 60° С активно идет старение (порча
масла) и от температуры зависит вязкость гидравлической жидкости. Для поддержания температуры
жидкости в допустимых границах используют термостаты (термовыключатели), которые своими
контактами включают/выключают охладительную систему. Обычно при измерении температуры
используют термометры сопротивления, которые имееют довольно узкие границы измерения, но в
этих границах измеряют точно.
5.2 Особености измерения расходов
Для выбора прибора измерения расхода нужно учитывать режим течения жидкости: известны
Ламинарный и Тубулентный режимы. При ламинарном режиме жидкость движется более/менее
упорядоченно, слоями. В центре слои движутся немного быстрее, у стенок помндленнее. При
возрастании скорости течения, начиная с определенной критической скорости, упорядоченное
движение прекращается. Возникают вихри, перемешивающие потоки. Это турбулентное движение. Не
все прборы расхода будут работать в таких режимах. Но хорошо работают приборы измеряющие
перепад давления.
Для оценки режима движения жидкости рассчитывают число Рейнольдса (Re). Для расчета используются
величины;
Соответственно критической скоростью назвается скорость при котором ламинарный трежим переходит
в турбулентный.
В распространенных гидравлических системах
критическими скоростями являются:
На линии всаса - 1,5 м/сек. На линии слива - 2,0 м/сек
В напорных линиях – 4,0 (при Р →50 бар), 5,0 (при Р →150 бар), 6,0 (при Р →300 бар).
Турбулентное движение характерно большими потеряими давления в местах сужения. Но гидравлическое
сопротивление в таком режиме, значит и потери давления, перестают зависеть от вязкости и определяются
только скоростью потока. Это означает уменьшение зависимости измерения расхода от температуры,
которая влияет на вязкость. Поэтому используют диафрагмы измерительные, являющиеся сужающими
устройствами. Улучшеной модификацией лиафрагмы является
камерная диафрагма. См файл
«диафрагма». Общее выражение замивисимости потерь давления от скорости- ∆P ≈ k∙V2, где V – скорость
потока жидкости.
6 компоненты гидросистем
2.1 Клапан давления напорный
Для настройки и ограничения давления в гидроустановке. Поддерживает давление не выше
определённого уровня на входе в гидроклапан; в нормальном положении запорнорегулирующий элемент гидроклапана закрыт, и открывается, только тогда, когда давление на
входе в гидроклапан достигнет предельно-допустимого значения (давление срабатывания);
Настраивается при помощи уравновешивающей пружиной. Если пружина перечеркнута
стрелкой – это регулируемый клапан.
6.2 Компоненты системы энергообеспечение и подготовки масла. Условные обозначения
6.2.1 Гидравлический насос. Он всасывае рабочую жидкость из гидробака в сеть трубопроводов
гидравлической системы. Соединен с Электродвигателем.
Гидронасос нерегулируемый реверсивный.
Гидонасос регулируемый нереверсивный
Электродвигатель
6.2.2 Подготовка рабочей жидкости
Фильтр
Нагреватель теполобменик
Охладитель теплообменник
открытый бак
Бак с возможным давлением
Рабочая линия
Дренажная линия
Соединения линий
Электрическая линия
6.2.3 Контрольно измерительные элементы
Манометр (Р- давление) Термометр (Т – температура)
Расходомер
Уровнемер
6.2.4 Регулирующие компоненты
Регулируемый дроссель (клапан) управляющий расходом.
Обратный клапан
Управляющая линия
Клапаны давления предназначены для защиты или регулирования величины даления в
отделных частях гидросистемы. Напорные клапана мы видели ранее.
Редукционные клапана предназначены для снижения поступающего на их вход давления до
заданной величины на выходе. Задание на выходное давление устанавливается настроечной
пружиной.
Обозначение редуционных клапанов давления приведено в таблице ниже.
Положение стрелки в квадрате указывает какое состояние – открытое или закрытое –
соответствует нейтральному ( не работает) состоянию клапана.
Ниже дана схема соединений насосной станции.Присоединяемые линии обозначаются буквами
Р (подвод давления ) и Т (линия в бак). Ts – слив из бака.
Давление в системе не определяется насосом, а возникает из-за гидравлических сопротивлений устройств
системы. Величина давления равна сумме всех гидравлических сопротивлений и складывается из
сопротивления нарузки и внутренних сопротилений гидросистемы. Внутренние сопротивления зависят
(пропорциональны) величине расхода масла. В экстремальном случае, при росте сопротивления, давление
будет нарастать пока не разрушится какой либо элемент гидросистемы или в самом насосе. Защищают от
этого напорные клапана. Напорный клапан насоса рассчитывается на максимальное давление, допустимое
для насоса.
6.3.1 Запорные клапана.С помощью запорных клапанов производится блокирование потока рабочей
жидкости в одном напрвлении и открывается свободный проход в другом направлении. Для геметичности
такие клапаны изготавливают в седельном варианте. Уплотняющий элемент (конус или шарик)
прижимаются к опорной поверхности седла перекрывает движение. Когда конус или шарик отжимаются от
седла открывается проход для потока жидкости.
Запорные клапана бывют: обратные и гидрозамки.
Условное обозначение обратного клапана с пружиной. Всегда обратные клапана
ставятся на всасе насосов, чтобы в режиме байпаса жидкость не возвращалась в источник.
Условное обозначение гидрозамка с управлением запрещающим закрытие обратного
клапана. В гидрозамке предпредусмотрена возможность через управляющее воздействие отрывать проход
в первоначально запертом направлении..
6.3.2 Аппараты регулирования расхода
Гидравлический насос обеспечивает постоянный расход. Часто нужно понижать скорость движения штока в
гидроцилиндре, а затем ее восстаннвливать. Для регулирования расхода используются: Регулируемые
дроссели. Для этого дроссель уменьшает/увеличивает свое проходное сечение. При уменьшении сечения
перед дросселем повышается давление. Это давление открывает переливной клапан и возникает деление
потока (слив). К рабочему аппарату гидроустановки подается меньше жидкости, которое необходимо для
меньшей скорости штока цилилиндра. Существуют дроссели : игольчатый дроссель, перефирийный дроссель,
дроссель с продольным перемещением регулирующего элемента. щелевой дроссель, щелевой дроссель со
спиральным элкментом. Они представляют собой комбинацию дросселя с обратным клапаном. Условное обозначение
регулируемых дросселей:
Регулятор расхода. Чтобы поддерживать расход к потребителю в условиях менящейся нагрузки,
нужно поддерживать также подерживать постоянный перепад давления на участке
дросселирования. Для этого в корпус регулятора встроены два дроссселя – регулируемый
«установочный», настраиваемый на требуемый расход, и клапан постоянной разности давлений
∆Р.
Когда на выходе регулятора возрастает нагрузка (давление), регулирующий дроссель ∆Р снижает свое
сопротивление на величину, соответсвующую росту нагрузки из-за повышении давления на поверхность
золотника. В результате регулирующий дроссель ∆Р открывется до тех пор пока не компенсирует
изменение давленя нагрузки. При понижении давления нагрузки он действует наоборот. Таким образом на
установочном дросселе поддерживается заданый перепад давления и , соответственно заданный расход.
Такой регулятор называется двухлинейным. В двухлинейном регуляторе расхода часть расхода рабочей
жидкости, оказавшаяся лишней, через переливной клапан сливается в гидробак. Двухлинейный регулятор
подобным образом работает и с случаях изменений давления на входе в аппарат, поддерживая постоянный
расход. Функция регулирующегго дросселя состоит в том, чтобы компенсировать изменения нагрузки за
счет изменения собственного гидравлического сопротивления.
Для регуляторов расхода важны а) величина создаваемого гидравлического сопротивления, б)
постоянство этого сопротивления при изменении температуры, в) возможность тонкой настройки, г)
стоимость.
6.5.1 Важным элементом гидросистем является сервопривод или серво клапан. Это модифицированный
распределитель. Распределители делятся на аппараты непрерывного и дискретного действия.
Распределители непрерывного действия наряду с двумя конечными фиксированными позициями имееют
множество промежуточных положений, обеспечивающих разную степень дросселирования потока рабочей
жидкости. К таким устройствам относятся сервоклапаны.
В 1955 году Bill Moog сконструировал сервоклапан. Это электрогидравлическое механическое устройство,
позволяющее управлять мощным гидравлическим потоком рабочей жидкости слабыми электрическими
сигналами. Конструкция оказалась очень удачной. В состав сервоклапана входят электромагнит и золотник.
В канал P под большим давлением поступает рабочая жидкость. В зависимости от положения золотника
рабочая жидкость протекает по каналу P1 или по каналу P2. Управляющее электрическое напряжение u (t)
подается на электромагнит. Поле электромагнита заставляет передвигаться в ту или иную сторону от
нейтрального положения золотник, который, в свою очередь, открывает или закрывает соответствующие
отверстия, через которые протекает рабочая жидкость. В нейтральном положении золотника оба канала
закрыты. Если золотник передвигается в положительную сторону от нейтрального положения, то
открывается канал P1 и уменьшается перепад (потери) давления в камеру P1 пропорционально позиции
золотника. В канале P2 в это время пропорционално перекрывается линию на слив, увеличивая давлнение
в камере P2. Устанавливается новое положение равновесия. Если золотник передвигается в отрицательную
сторону от нейтрального положения, то в этом случае канал P1 перекрывает слив, а поток рабочей
жидкости протекает по каналу P2. Каналы P1 и P2 соединены с камерами исполнительного механизма и
протекающая рабочая жидкость заставляет перемещаться поршень исполнительного механизма в нужное
положение. Обычно сервоклапан содержит датчик позиции золотника, что позволяет дополнительно
контролировать и управлять положением золотника.
Распределители дискретного действия содержат некторое количество фиксированных позиций. которые
выбираются переключателями.
условное обозначение распределитетеля 4/3.
Распределители могут совмещать пояски как золотникового так и седлового типа. Четырехлинейный
двухпозиционный распределитель 4/2 имеет две рабочие линии А и В, а также напорную линию Р и линию
слива Т, без промежуточного положения. Такой распределитель почередно соединяет две рабочие камеры,
например, двустороннего цилиндра то с напором то со сливом. Четырехлинейный трехпозиционный
распределитель имеет фиксированное промежуточное положение. Промежуточные положения могут
создавать различные комбинации соединения линий. Для обеспечения холостого хода насоса используется
следующий распределитель:
7 Некоторые характеристики рабочих жидкостей
Динамическая вязкость жидкости - свойство жидкости оказывать сопротивление усилиям, вызывающим относительное
перемещение слоѐв т. е. сопротивление перемещению одной части среды относительно другой (внутреннее трение).
Внутреннее трение жидкостей, как и газов, возникает при движении жидкости вследствие переноса импульса в
направлении, перпендикулярном к направлению движения. При движении слоев жидкости с разной скоростью друг
относительно друга, между ними возникают силы трения -касательные напряжения Ԏ (или F) . Перенос импульса по
вертикали характеризуется величиной обозначенной «d». Коэффициент вязкости определяется по выражению
μ = - Ԏ/d, полученному из закона внутреннего трения Ньютона.
Здесь μ - динамический коэффициент вязкости, Па·с, Ԏ - касательное напряжение между слоями, d - скорость
деформации слоев по вертикали. Если изменение слоя (деформация) постоянно от слоя к слою (d = const), то
жидкость называется ньютоновской. На рисунках слева – ньютоновская жидкость, справа не ньютоновская.
Коэффициент динамической вязкости определяется экспериментально в соответствии со стандартами и для
большинства жидкостей является справочной величиной.
При отсутствии справочных данных вязкость может быть рассчитнана по полуэмпирическим уравнениям.
Кроме коэффициента динамической вязкости на практике широко используется показатель кинематической вязкости,
равный отношению динамической вязкости к плотности жидкости.
Температура рабочей жидкости не должна превышать 60° С.
Рабочие жидкости
Применение воды в качестве рабочей жидкости ограниченно из за коррозионности, малого диапазона
замерзания и кипения, а также малой вязкости, приводит к быстрому переходу потока в турбулентный
режим. Динамическая вязкость воды составляет 8,90 × 10−4 Па·с (≈ 0,11 * 10-4 м2/сек) при температуре около
25 °C. Иногда в случаях с повышенной пожароопасностью , где нужны трудновоспламеняемые рабочие
жидкости используют смеси масел с водой или специальные синтетические жидкости.
Рабочие жидкости для гидроустановок дожны выполнятбь разнообразные функции: передачу давления,
смазку движущихся частей, охлаждение, демпфирование гидроударов, антикоррозионную защиту,
удаление продуктов износа.
Минеральное масло - это натуральное, полученное из нефти (или сланца, или угля), тогда как
синтетическое моторное масло - субстанция, полученная в результате исскуственного синтеза.Что же
вызвало необходимость такого синтеза и зачем вообще нужно было изобретать синтетику?
Дело в том, что условия, в которых работает любой аппарат не стабильны. После остановки мотор
остывает, после запуска прогревается, во время эксплуатации двигатель также постоянно изменяет свой
режим работы – меняются обороты, температура, скорость трения и прочее. Поэтому идеальным
моторным маслом для двигателя внутреннего сгорания (ДВС) могло бы быть такое масло, свойства и
характеристики которого не изменялись бы при изменениях вышеперечисленных условий. Но это
невозможно – при остывании любая субстанция становится гуще, при увеличении скорости трения –
перегревается и так далее. Минеральное масло действительно является продуктом, полученным из
компонентов нефти, но оно проходит, многочисленные этапы переработки и очищения, пока не становится
абсолютно безопасным. В последнее время получил распространение метод преобразования исходного
нефтяного сырья в более ценные продукты гидрокрекингом — получаемые в таком производстве масла,
при значительно более низкой себестоимости, приближаются по свойствам к синтетическим.
Жидкости на основе минеральных масел: Буква «Н» в обозначении указывает что жидкость создана на
основе минеральных масел. Дольше указываются буквами особые свойства HL – защита от коррозии и
устойчивость к старению, HP – Повышенная защита от износа, HY – улучшенные характеристики
«вязкость/температра с показателем вязкости по DIN 51517».
Гидравлическое масло HLР 68 – на основе минеральных масел, с присадками для антикоррозионной
защиты, с присадками повышающими предельно допустимые нагруки, с взкостью 68 по DIN 51517. Марки
HFA (80-98%), HFB (40%), HFC(35-55%) – трудновоспламенимые смеси минерального масла с водой (процент
указан в скобках). Имейте в виду что горит не масло, а его пары. HFD без воды, но его пары не горят.
Дополнительно рабочие жидкости досжны иметь следующие свойства: эффективное воздухоотделение,
отсутствие пенообразования, морозостойкость, водоотделительная способность. По причинам длительного
складского хранения для гидравлических установок применяют высокосортные масла с характеристикой HL.
Низкая вязкость также приводит к повышенным утечкам рабочей жидкости с тонкой пленкой смазки,
которая может быть сорвана. Высокая вязкость вызывает повышенное трение, что ведет к дополнительным
потерям давления и повышенной температуре на участках дроссмелирования. Всё это затрудняет пуск в
холодном состоянии.
Независимость вязкости от температуры характеризуется индексом вязкости. Масла с высоким индексом
вязкости называются «всесезонными» маслами. Масла с низким индексом вязкости делят на летние ( с
высокой вякостью) и зимние ( с низкой вязкостью).
Фильтры
Нужны для сохранения работоспособности системы при нарастающем загрязнении. Загрязнение вызывает
усленный износ поверхностей стенок, повехностей золотников, клапанов и других частей оборудования.
Повышаются силы трения в гидросистемах и потери давления. Увеличиваюся утечки масла. Меняются
характеристики и режимы работы оборудования.Загрязнение рабочей жидкости грубо делят на начальное
(при пуске- грязь, краска, песок, окислы и т.д.) и эксплуатационное (частички износа, пыль через уплотнение
и отверстия, грязь со шлангов и т.д.). Преред вводом гидроустановки её сначала промывают с дешёвыми
фильтрами.
Назначение фильтров в том чтобы снизить уровень загрязняющих частиц. Фильтрование должно
происходить с заданной степенью тонкости. Размеры частичек загрязнений измеряют в микрометрах.
Характеризует фильтр величина «С», которая показывает во сколько раз число частиц определенного
размера перед фильтром больше чем после него. С50 = 10 означает, что на входе фильтра находится частиц
крупнее 50 мкм в 10 раз больше чем на выходе фильтра. Чем меньше размер фильтрующихся частиц (до
2мкм) тем выше качество фильтрации и её тонкость. Для высоко чувствительных систем требуется С1=100.
Фильтры устанавливаются в сливной линии на гидробак. Весь поток сливаемой жижкости должен проходить
через фильтр. Фильтрация рабочей жидкости на сливе обходится дешевле чем фильтрация на напорной
гидролинии. При необходимости фильтр можно ставить и на линии нагнетания перед чувствительными к
загрязнению механизмами, например, регуляторами расхода.Такой фильтр должен выдерживать выокие
рабочие давления и обладать соответствующей прочностью. Он массивен, прочен и дорог.
Фильтры на всасе насоса из гидробака должны быть грубыми. В противном случае насос будет создавать на
всасе разрежение из за слабого пропуска через фильтр и возможна кавитация. Для предотвращени таких
ситуаций паралельно фильтру ставят обводную линию с обратным клапаном, который открывается при
возникновении вакуума. В этом случае фильтруется только часть потока.
Глубинные фильтры – фильтры с большой поглощающей способностью. Вследствие своей конструкции они
имееют очень большую поверхность фильтрации и хранения грязи при малом объеме устройства.
Нормальные потери давления на фильтрах - на линии слива ≈ 0.5 бар, на всасе ≈ 0.05 бар, на линии напора
≈ 1.5 бар. Степень засорения фильтра определяется по перепаду давления на нем. До и после фильтра
установливаются манометры. При засорении фильтра давление перед фильтром растет обязтельно, а
давление после фильтра падает. Эти величины нужно постоянно контроллировать.