735

диапазон), частиц с размерами 14 мкм и более – от 40 до 80 (13-й диапазон). По ГОСТ 17216-2001 это примерно 11-й класс чистоты. В 200-литровой бочке такого МГ содержится примерно 1/2 чайной ложки (160 мг) твёрдых частиц. Пример обозначения чистоты сильно загрязнённого масла: 19/17. В 1 см3 такого масла частиц с размерами 6 мкм и более – от 2500 до 5000, частиц с размерами 14 мкм и более – от 640 до 1300.

Чистота МГ в гидросистемах машин поддерживается:

–бортовой системой фильтрации. В силовых контурах устанавливают фильтры с тонкостью фильтрации от 15 до 25 мкм, в контурах управления и автоматики от 5 до

10 мкм;

–очисткой МГ при очередном техническом обслуживании (ТО) с использованием внешних фильтровальных установок («искусственная почка»);

–заменой загрязнённого МГ на новое.

Облитерация – явление заращивания узких (несколько микрометров) щелей при течении через них масла. Со временем площадь может уменьшиться до нуля.

Две причины заращивания щели:

–наличие в масле твёрдых засорителей. Эта причина устраняется фильтрацией

масла;

–адсорбция поляризованных молекул поверхностно-активного вещества (ПАВ), добавляемого в масло для улучшения его свойств. Налипший слой поляризованных молекул может разрушаться при наличии колебательных и иных динамических процессов

впотоке, а также через некоторое время после прекращения течения масла.

9.2. Классификация и обозначение гидравлических масел

Классификация гидравлических масел основана на их вязкости и наличии присадок, обеспечивающих необходимый уровень эксплуатационных свойств. В соответствии с ГОСТ 17479.3-85 обозначение МГ состоит из трёх групп знаков:

–первая – буквы МГ;

–вторая – класс вязкости. Он обозначается цифрой, близкой к среднему значе-

нию кинематической вязкости, мм2/с, при температуре +40 С. Таких классов десять: 5, 7, 10, 15, 22, 32, 46, 68, 100 и 150;

– третья – буквы, указывающие принадлежность масла к группе по эксплуатационным свойствам. В зависимости от эксплуатационных свойств и наличия присадок таких групп три: А, Б и В. Группа В – лучшая; это хорошо очищенные масла с антиокислительными, антикоррозионными и противоизносными присадками. Масла группы В предназначены для гидросистем, работающих при давлении больше 25 МПа.

По ISO 6443/4 гидравлические масла кодируются с использованием символов:

L – смазочные материалы (lubrication – смазка); H – гидравлические системы (hydraulics – гидравлика);

L-HH – очищенное минеральное масло без присадок (по стандарту России – это А);

L-HL – масло с антиокислительными и антифрикционными свойствами (по стандарту России – это Б);

L-HF – жидкость с улучшенными огнестойкими свойствами; L-HR – масла типа HL с вязкостными присадками;

L-HM – масла типа HL с улучшенными противоизносными свойствами (по стандарту России – это В);

L-HV – масла типа HM с присадками, увеличивающими вязкость.

9.3. Индекс вязкости гидравлического масла

Масло тем лучше по вязкостно-температурным свойствам, чем меньше изменяется его вязкость ν при изменении температуры Т. Характеристика этого свойства названа индексом вязкости (ИВ). Несколько упрощая определение этого понятия, можно ска-

92

уровня масла на величину, равную примерно трём диаметрам этого трубопровода. В противном случае возможны образование воронки и подсос воздуха в насос.

Уровень масла в баке при выдвижении штоков гидроцилиндров понижается, при втягивании – повышается. Это объясняется разностью объёмов поршневых и штоковых полостей гидроцилиндров. Уровень изменяется также при изменении температуры масла в гидросистеме. Из-за периодического изменения уровня масла в баке через сапун 12 в гидросистему попадают воздух, пылевидные засорители и влага.

Заливную горловину часто совмещают с сапуном (рис. 10.2, а, в) и перед заправочной сеткой 3 ставят воздушный фильтроэлемент 1, тонкость фильтрации которого равна требуемой тонкости фильтрации масла. Наличие двух обратных клапанов в линии воздушного фильтра (рис. 10.2, б) делает бак частично герметичным. Один клапан ограничивает избыточное давление, другой ограничивает вакуум в баке. В интервале между этими давлениями бак не имеет связи с атмосферой, что положительно сказывается на поддержани чистоты масла в гидросистеме машины.

Основные параметры негерметичного бака – объём VБ и номинальная вмести-

мость VБН . Объём VБ равен объёму внутренней полости бака. Номинальная вместимость

VБН равна объёму масла, заключенному между максимальным и минимальным уровнями.

Теплоотдающие свойства бака. Бак рассеивает тепловую энергию в окружающее пространство конвекционным теплообменом и излучением. Мощность рассеиваемого

где kБ ≈ 10 Вт/(м2 · С) – коэффициент теплопередачи бака; AБ – расчётная площадь теплоотдающих поверхностей бака; TБ – температура наружной поверхности стенок

бака, принимаемая равной температуре масла; Тв – температура окружающего воздуха.

94

Принцип действия фильтра основан на продавливании МГ через специальные устройства и материалы, имеющие мельчайшие отверстия (поры). МГ и малые частицы проходят через поры, а более крупные задерживаются. Фильтроэлемент (картридж) фильтра постепенно забивается не прошедшими через него частицами. Пропускная способность фильтра уменьшается, сопротивление (перепад давления) увеличивается. После этого одноразовые фильтроэлементы заменяют.

Основные характеристики фильтра: эффективность фильтрации, номинальный и максимальный расход, номинальное и максимальное давление, допустимый перепад давления, ресурс фильтрующего элемента.

Показатели эффективности фильтра:

–минимальный размер х улавливаемых частиц (тонкость фильтрации);

–отношение количества частиц размером х на входе к их количеству на выходе фильтра (в соответствии со стандартом ISO-4572 – это βх – фактор).

По тонкости фильтрации фильтры бывают: грубой (более 100 мкм), нормальной

(от 10 до 100 мкм), тонкой ( 5 мкм) и особо тонкой ( 1 мкм) очистки. В гидропере-

дачах применяют в основном фильтры нормальной очистки с тонкостью фильтрации от 10 до 25 мкм; в системах сервоуправления и автоматики— тонкой и особо тонкой очистки.

βх – фактор равен: βх = nвх/nвых, где nвх и nвых – количество частиц размера х на входе и выходе фильтра (n подсчитывается в 100 мл масла).

Примеры:

nвх = 10000; nвых = 500; βх = 20. Доля задерживаемых частиц α = 1 – 1/βх = 1 – 1/20 = = 0,95.

nвх = 10000; nвых = 50; βх = 200, α = 0,995.

Фильтры с βх >20 имеют высокую стоимость и по реальной эффективности несущественно отличаются от фильтров с βх = 10…20. В России тонкость фильтрации указывают при значении βх = 10. Например, фильтр с β25 =10 задерживает все частицы крупнее 25 мкм и 90 % частиц с размером 25 мкм (рис. 10.4). Частицы меньшего размера через такой фильтр проходят практически все.

Рис. 10.4. Соотношение количества частиц на входе и выходе фильтра при β25 = 10

Номинальный расход Qфн – это расход через чистый фильтр при принятом номинальном перепаде давления и определённой вязкости масла.

Перепад (потеря) давления на фильтре – это разность давлений на его входе и выходе. На чистом сливном фильтре при номинальном расходе и оптимальной температуре масла это примерно 0,08 МПа. В инструкциях по эксплуатации многих машин сказано, что при перепаде 0,2 МПа фильтрующий элемент необходимо заменить. Если этого не сделать, то при перепаде ≈ 0,3…0,35 МПа откроется предохранительный (перепускной) клапан, расположенный в крышке фильтра, и масло пойдёт в бак в обход фильтрующего элемента.

Измерять перепад давления на фильтре с целью контроля его засорённости следует при температуре масла выше +20 С.

Фильтровальную установку при необходимости комплектуют из нескольких параллельно поставленных фильтров. Перепад давления на такой установке равен перепаду на одном фильтре.

96

6 ограничен с одной стороны кольцом 2 и крышкой 1, с другой – опорным диском 8 и пружиной 9.

При загрязнении элемента 6 давление в его внутренней полости понижается, опорный диск 8 и элемент 6 перемещаются, сжимая пружину 9 и поворачивая стрелку 4 по шкале 3 визуального указателя засорённости фильтра. Кольца 7 служат для герметизации соединений корпуса 10 с фланцами примыкающих к фильтру трубопроводов.

отводящее отверстие в бак. При засорении элемента 7 давление перед ним повышается. После достижения предельно допустимого значения давление масла преодолевает силу пружины 5, клапан 10 открывается, масло идёт в бак без очистки. Нижней частью корпус 9 опущен в бак. В верхней части имеется датчик давления 6, сигнализирующий о степени загрязнения фильтра.

98

детые через металлические рёбра. Из коллектора 1 выходит пучок трубок. В коллекторе 2 поток масла разворачивается и идёт обратно в коллектор 1 по таким же трубкам. Поток делает, например, три поворота. Охлаждающий воздушный поток подаётся вентилятором 6, приводимым гидромотором 7. Вентилятор и гидромотор расположены в кожухе 8.

Внутри охладителя масло охлаждается, а воздух нагревается.

Теплоотдающие свойства охладителя с воз-

душным охлаждением зависят от суммарной площади наружных поверхностей трубок и рёбер, температуры и скорости воздуха.

Мощность теплового потока, отдаваемого охладителем в окружающее пространство:

где kт – коэффициент теплопередачи охладителя, Вт/(м2 · С). Значение kт зависит от скорости воздушного потока и характеристик поверхностей трубок и рёбер (kт ≈ 30 Вт/(м2 · С); Ат – суммарная площадь наружных поверхностей охладителя; ∆Тср – средняя разность температур масла и воздуха в пределах охладителя.

Пока температура масла не превышает оптимального значения, оно направляется в бак в

обход охладителя через термостат или байпасный клапан.

10.4. Гидравлические аккумуляторы

Назначение гидроаккумулятора (АК) – накопление гидравлического масла, находящегося под давлением.

В циклах работы некоторых машин энергоёмкие операции чередуются с операциями малоэнергоёмкими и холостыми. Если дизель и насосы выбрать по максимальной кратковременно потребляемой мощности, то в отдельные периоды цикла они будут существенно недогруженными. Мощность дизеля и насосов можно уменьшить, а нагрузку на них сделать более равномерной, если в периоды малого потребления энергии излишнее масло из напорной линии направлять в АК, а при необходимости возвращать в напорную линию.

АК применяют также для уменьшения пульсации давления в напорных линиях, защиты систем от гидравлических ударов и других целей.

В гидроприводах мобильных машин применяют в основном пневмогидравлические аккумуляторы (ПГА). Их выполняют в виде ёмкости, имеющей две полости: в одной находится инертный газ (чаще всего – азот), в другой – масло.

Принцип действия ПГА заключается в том, что входящее в него масло сжимает газ, расположенный выше разделителя – поршня, мембраны или баллона. При выходе масла из аккумулятора газ занимает прежний объём, отдавая маслу накопленную энергию.

ПГА с поршневым разделителем (рис. 10.13) состоит из цилиндра 1, поршня 3 и крышек 2 и 10. Поршень и крышки уплотнены резиновыми кольцами 4 и 5. Зарядка азотом производится через узел 9, закрепленный деталями 6, 7, 8 и 10. Жидкостная камера соединяется с гидросистемой через отверстие в крышке 2.

ПГА с мембранным разделителем (рис. 10.14) состоит из сферического корпуса 1 и мембраны 2, закрепленной в верхней части корпуса. Зарядку азотом производят через

100