Гидравлические масла и жидкости

Непрерывно развивающиеся технологии в области гидравлического оборудования привели к тому, что гидравлические системы стали более компактными и приспособленными к эксплуатации на более высоких скоростях и в более сложных условиях.

Наиболее ярким примером являются гидравлические приводы мобильной техники: строительной, лесозаготовительной и т.д. Гидравлическое оборудование сегодня способно выдавать большую производительность, т.е. выдерживать большие давления и нагрузки, обеспечивая при этом точность позиционирования и скорость реакции. Точная и надежная работа системы зависит не только от серво- и пропорционального управления с использованием контроллеров и вычислительной техники, но и от гидравлического масла, которое связывает воедино все элементы.

Гидросистемы мобильной техники имеют масляный бак относительно малой емкости, а высокие давления и нагрузки требуют увеличенной подачи масла. Таким образом, повышение мощности при уменьшенном объеме приводит к увеличению нагрузки на рабочую жидкость, что выражается в сокращении времени нахождения масла в «состоянии покоя», необходимом для его охлаждения и отделения разного рода загрязнений. Именно загрязнения влияют на состояние масла, которым определяется 70% отказов гидравлических систем. Воздух и вода, которые, обычно, присутствуют в работающей системе, так же являются «мягкими загрязнителями» и оказывают свое негативное влияние. Если в маслобаке эффективно отделить их от масла не удается, то они будут вместе с ним циркулировать в системе.

Повышенное содержание (больше 5%) воздуха в гидрожидкости представляет собой серьезную проблему: повышенная аэрация может вызвать ряд отрицательных последствий, включая кавитацию (эрозионное поражение) и «дизельный эффект», когда пузырьки воздуха под воздействием давления быстро сжимаются, что приводит к локальному повышению температуры масла. Быстрый рост температуры вызывает окисление масла, а продукты окисления (лаковые отложения) нарушают работу клапанов и гидрораспределителей.

Другая проблема, вызываемая присутствием воздуха - замедленная реакция исполнительных органов на «команды» управления, снижение мощности и вспенивание. Вспенивание способствует ускоренному окислению масла, росту его вязкости, снижению эффективности работы системы, а также провоцирует кавитацию. Работа насосов становится более шумной и резко ускоряется их изнашивание.

Для мобильной техники, которая эксплуатируется круглогодично, обводнение масла – обычное дело. Это происходит из-за образования конденсата на стенках маслобака, вызванного значительным перепадом температур не только в течение года, но даже дня. Процесс усугубляет и повышенная влажность окружающей среды (дождь, туман, снег и проч.). Качественное масло должно быстро отделять воду, которую далее следует удалять из системы (дренировать). Излишнее присутствие воды в рабочей жидкости приводит к усиленному изнашиванию насосов, коррозии и выходу из строя подшипников.  Особенно серьезные проблемы из-за обводнения могут возникнуть при запуске системы в холодное время года. Помимо прочего, в присутствии воды гидравлическое масло с низкой гидролитической стабильностью ускоренно окисляется с формированием кислотных желеобразных субстанций, что приводит к выводу из строя дорогостоящих фильтров.

С учетом перечисленных выше требований высококачественное гидравлическое масло должно обеспечивать снижение изнашивания за счет термической и гидролитической  стабильности, а также иметь оптимальные поверхностные свойства (обеспечивать эффективное удаление воздуха из системы, иметь низкую тенденцию к вспениванию, быстро отделять воду), хорошо фильтроваться и защищать от коррозии.

Как уже упоминалось выше, гидравлические системы мобильной техники эксплуатируются в условиях, где перепад температур в течение года или даже дня может быть достаточно велик. Для такого «всесезонного» оборудования становится еще более критичным выбор правильной рабочей жидкости, которая, кроме вышеупомянутых важных свойств, должна также сохранять вязкость в приемлемых пределах.

Согласно рекомендациям производителей гидравлического оборудования, для нормального пуска системы вязкость масла не должна превышать 800-1000 сСт. Большая вязкость делает пуск небезопасным, если вообще возможным. С другой стороны, для обеспечения эффективной и надежной работы системы вязкость масла не должна быть ниже 20 сСт. В противном случае пленка масла становится слишком тонкой, что способно привести к повышенному изнашиванию, прежде всего насосов, что резко снижает эффективность работы системы. Чтобы уменьшить зависимость вязкости от температуры в состав масла вводят специальные загущающие полимерные присадки, повышающие его индекс вязкости. Именно этот параметр определяет диапазон рабочих температур: чем он выше, тем ниже температура достижения максимально допустимой вязкости при пуске и тем выше температура, при которой вязкость снижается до минимально допустимого значения.

Однако с течением времени постепенно индекс вязкости снижается вследствие разрушения молекул присадки. В ходе эксплуатации масло подвергается серьезным сдвиговым нагрузкам, например, при прохождении потока через микронные зазоры в насосах и распределительной аппаратуре. Скорость деструкции зависит от типа полимера-загустителя: дешевые присадки достаточно быстро в буквальном смысле «режутся на куски».

В итоге уже очень скоро вязкость масла при повышенной температуре может оказаться ниже критической, что приведет к усиленному изнашиванию и выходу из строя оборудования (прежде всего насосов). Далее следуют затраты на ремонт (только стоимость замены гидравлических насосов от 2000 $ до 20 000 $), не говоря о потерянной прибыли в связи с простоем оборудования. Даже меньшая цифра наводит на мысль о важности правильного выбора рабочей жидкости.