Наш журнал вже публікував рекомендації фахівця з експлуатації гідроприводу при низьких температурах повітря. На прохання Новомосковсктелей напередодні зимового сезону ми розміщуємо новий варіант цього матеріалу.
Тільки два сорти
Низька температура навколишнього середовища має суттєвий негативний вплив на працездатність і надійність гідроприводу мобільних машин. При охолодженні зростає в'язкість робочої рідини (РЖ), внаслідок чого збільшуються втрати тиску в гідросистемі, зростають гідравлічний опір потоку і сили тертя в рухомих з'єднаннях; виникають труднощі з пуском гідроприводу і збільшується тривалість нагріву РЖ до робочої температури. Уже при -15 ... -25 ºС гумові ущільнення втрачають пружні властивості, а при -40. -45 ° С контактний тиск повністю зникає, з'являються витоку масла.
Досвід експлуатації в умовах Крайньої Півночі показав, що 60% відмов гідроприводу пов'язано зі станом гумотехнічних виробів: часто розриваються резинометаллические і гумовотканинні рукава, особливо в місцях з'єднання з металевими наконечниками, з'являються зовнішні витоку масла.
До того як з'явилися «північні» виконання машин і спеціальні «зимові» гідравлічні масла, експлуатаційники були змушені застосовувати при низьких температурах моторні масла, змішувати їх з дизельним паливом або розбавляти керосином, щоб знизити їх в'язкість, а також застосовувати не призначені для гідравлічної системи індустріальні масла (ІС-12 та ін.) з температурою застигання -15 ° с, трансформаторне масло, яке не має змащувальних і інших властивостей, і інші, не призначені для гідроприводів рідини. Було багато пропозицій і конструктивних розробок за попередньою підігріву масел в баках гідросистем машин шляхом дроселювання потоку, за допомогою електронагрівальних елементів, відпрацьованими газами двигуна і іншими способами.
У 1970-ті роки за постановою уряду країни проводилася науково-дослідна робота по створенню двох сортів гідравлічних масел для об'ємного гідроприводу мобільних машин, умовно названих «зимовий» і «літній». Випробування олив проводили на стендах при температурах навколишнього середовища від -58 до +80 ºС. В результаті досліджень були обрані кращі зразки «зимового» гідравлічного масла ВМГЗ і «літнього» МГ-30. Експлуатаційні випробування масла ВМГЗ проводили на екскаваторах, кранах та інших машинах в Норильську при температурі повітря до -53 ° С і обидва масла - ВМГЗ і МГ-30 - перевірялися в Москві при -31 ... + 28 ºС. В ході випробувань підтвердилися їх високі експлуатаційні властивості, запуск машин здійснювався без попереднього підігріву масла в гідросистемі.
З 1979 р ВО «Омскнефтеоргсінтез» приступило до вироблення масла МГ-30 по ТУ.38.1050-79. Це гідравлічне масло призначене для гідроприводів мобільних і інших машин, які експлуатуються в середній і південній кліматичних зонахУкаіни.
працездатність гідроприводу
Найбільше на працездатність гидронасоса впливає величина гідравлічного опору (втрат тиску) у всмоктувальній лінії насоса. При великому опорі в ній робочий об'єм насоса в процесі всмоктування недостатньо заповнюється. Величина опору залежить від в'язкості і швидкості потоку масла, від внутрішнього діаметра і довжини усмоктувальної гідролінії.
Важливий комплексний критерій, який визначає характеристику насоса, експлуатаційні властивості застосовуваного гідравлічного масла і працездатність гідроприводу, - прокачиваемость, яка визначається як найменша температура масла, за межами якої настає розрив суцільності потоку і починає порушуватися або припиняється подача гідравлічного масла.
Як відомо, в гідроприводах використовуються насоси трьох типів: шестеренні, пластинчасті і аксіально-поршневі. У шестеренних насосів прокачиваемость краще, проте вони найбільш чутливі до зміни в'язкості масла, у них менший температурний діапазон високого і стабільного к.к.д. особливо при позитивних температурах. У аксіально-поршневих насосів прокачиваемость гірше в порівнянні з шестеренними насосами при низьких температурах в період пуску, зате вони менш чутливі до зміни в'язкості масла, а діапазон стабільного і високого значення ККД у них найбільш широкий. Вони стійко працюють при зміні в'язкості РЖ від 8 до 1200 сСт, що відповідає температурі гідравлічного масла від +60 до -40 ° С. За даними заводів-виготовлювачів, у аксіально-поршневих насосів на гідравлічному маслі МГ-15В об'ємний к.к.д. дорівнює 0,95, а загальний 0,91.
Результати експериментальних досліджень гідравлічного обладнання при низьких температурах в лабораторії кліматичних випробувань ЦНІПА ВНІІстройдормаша показали:
Експериментальними дослідженнями встановлено межі працездатності насосів в залежності від температури масла (див. Таблицю).
Вітчизняні гідравлічні масла
AGIP OSO, Tellus Oel 46, Energol HLP46, EP Hydraulic Oel 46
Якщо кінематична в'язкість гідравлічного масла перевищує певні значення, то робочий об'єм насоса заповнюється маслом лише частково, в потоці виникають розриви і, як наслідок, кавітація, вібрація, інтенсивний знос і пошкодження сполучених деталей. Якщо ж кінематична в'язкість гідравлічних масел буде меншою від визначеного мінімально допустимого значення, об'ємний і гидромеханічеський к.к.д. насосів також значно знизиться і можуть виникнути пошкодження поверхонь сполучених деталей внаслідок недостатньої гідродинамічної мастила. На всмоктуючому ділянці в період пуску в температурних межах масла -43. -35 ° С робота деяких насосів супроводжується шумом, характерним для явищ кавітації, і пульсацією потоку, незважаючи на прийнятне максимальне значення об'ємного к.к.д. (≥90%). Завдяки інтенсивному нагріванню масла за короткий час робота насосів швидко стабілізується, тому в таблиці наведені температурні межі застосування масел для короткочасної (в період пуску) і тривалої (не обмеженої часом) роботи. Тривалий робочий режим допускається тільки після досягнення в'язкості РЖ, при якій весь робочий об'єм насоса заповнений.
Споживану насосами потужність в період пуску слід вибирати із запасом в межах 1,15 ... 1,4 від номінального значення в залежності від конструктивного виконання насоса. Для збільшення межі прокачуваності РЖ при низьких температурах операторам машин рекомендується знижувати частоту обертання ДВС для приводу насосів, особливо в період пуску.
При зниженні частоти обертання аксіально-поршневого насоса на 40% діапазон стійкої роботи за рівнем в'язкості РЖ збільшився в 2,5 рази (від 400 до 1000 сСт), а межа прокачуваності збільшився вдвічі.
Аксіально-поршневі насоси меншого робочого об'єму можуть працювати при більшій частоті обертання, однак характерне для всіх насосів зниження подачі настає приблизно при однаковому значенні кінематичної в'язкості РЖ: 2500 ... 2600 сСт. При в'язкості РЖ понад 2600 сСт всі насоси працюють з незаповненими робочими камерами, що пов'язане з кавітацією.
Для надійної експлуатації об'ємного гідроприводу в умовах холодного клімату рекомендується застосовувати аксіально-поршневі регульовані насоси з похилим диском і вбудованим подпиточной насосом типу М4РV21 ... M5PV115 (12 типорозмірів) робочим об'ємом 21 ... 115 см 3. розрахованим на номінальний тиск 25 ... 38 Мпа. Завдяки подпиточной насосу шестерневого типу вони забезпечують прокачування гідравлічного масла без статичного напору у всмоктувальній гідролінії.
Застосування двох основних сортів гідравлічних масел МГ-15В і МГЕ-46В забезпечує надійну експлуатацію мобільних машин і стаціонарного нафтопромислового і гірського устаткування, дозволяє знизити забруднення гідросистем при заміні сезонних гідравлічних масел.
Гідравлічне масло МГ-15В для аксіально-поршневих насосів можна застосовувати як всесезонне, в широкому діапазоні температур без попереднього підігріву, а інші марки масел - тільки після офіційного підтвердження їх придатності виробником або постачальником, що гарантує працездатність і технічний ресурс гідравлічного обладнання. Вимагайте від постачальника гідравлічних масел сертифікат, що засвідчує якість.
Заправляти гідравлічні масла в гідросистему необхідно за допомогою фільтруючих пристроїв з тонкістю очистки 10 мкм. У гідросистемах мобільних машин, які тривалий час експлуатуються в умовах холодного клімату, не рекомендується встановлювати фільтри у всмоктувальній гідролінії: вони створюють додатковий опір потоку і при температурі масла МГ-15В нижче -25. -30 ° С в фільтрах з тонкістю фільтрації 25 ... 40 мкм відкриваються переливні клапани, і масло надходить на злив в бак гідросистеми без фільтрації.
При необхідності застосовувати усмоктувальні фільтри з переливним клапаном слід збільшити пропускну здатність фільтрів до значення, не менше ніж у три рази перевищує номінальну подачу насоса. Це дозволить також збільшити грязеемкость фільтроелементів і періодичність їх заміни.
Для гарантованої очищення робочих рідин в гідросистемах машин, постійно експлуатованих при низьких температурах, рекомендується застосовувати зливні фільтри на руйнівний тиск 1 МПа з дротяної сітки на 5; 25; 60; 125 мкм або з неорганічного волокна на 3; 6; 12; 25 мкм і напірні фільтри на руйнівний тиск від 8 до 21 МПа з дротяної сітки на 10; 25; 30; 60 мкм або з неорганічного волокна на 3; 6; 12; 25 мкм.
В процесі експлуатації машин з гідроприводом не треба забувати, що при нагрітому маслі в баку і низькій температурі навколишнього середовища відбувається конденсація вологи з повітря. Вода може потрапити в масло, потім в гідросистему і накопичуватися на дні бака. Наявність води в гідравлічному маслі не тільки викликає корозію, але різко підвищує температуру застигання. Крім того, вода вбирається паперовими фільтроелементами. При охолодженні масла в гідросистемі до негативної температури вода замерзає, переходить в тверду фазу і руйнує паперові фільтроелементи, тому неприпустимо застосування паперових фільтроелементів при експлуатації машин в умовах низьких температур. При виконанні технічного обслуговування необхідно зливати з бака накопичилася воду.
Деякі виробники важкої техніки вирішують проблему захисту гідросистеми від конденсату іншим способом. Так, компанія Caterpillar випускає спеціальне гідравлічне масло Cat HYDO 10W (а зараз і нове покоління - Cat HYDO Advanced 10) для використання в техніці Caterpillar. Завдяки свій формулою гідравлічне масло Caterpillar HYDO Advanced здатне пов'язувати і підтримувати воду в дрібнодисперсному стані таким чином, що вона не відбувається пошкодження рухомих деталей гідравлічних систем. Промислові гідравлічні рідини, часто звані протизношувальними, не містять емульгаторів і спеціально розроблені для відділення води. Відокремлена вода, проходячи через систему, здатна привести до пошкодження насосів, заїдання клапанів, підвищеного зносу інших вузлів і деталей гідравлічної системи. Якщо вода замерзне, пошкодження можуть бути значно серйознішими.
У маслі Caterpillar HYDO Advanced невеликі кількості води розсіюються в обсязі масла, при цьому забезпечується відповідне змазування.