Індустріальні масла
Гідравлічні рідини. Склад, обслуговування і рекомендації по вибору
| Як відомо, гідравлічне масло виконує безліч функцій в різних системах і механізмах. Враховуючи таку багатофункціональність, продукт правильніше назвати гідравлічної рідиною. Підкреслимо також, що термін «гідравлічна рідина» в даній статті відноситься до продуктів, рекомендованих для роботи в гідросистемах, на відміну від інших технічних рідин, наприклад моторних масел, універсальних тракторних трансмісійних мастил та олив для автоматичних трансмісій, які часто заявляються як «придатні для роботи в гідросистемах». Гідравлічні системи стають все більш компактними, при цьому збільшуються питомі значення переданої енергії, системи працюють при більш високій температурі і тиску, зменшуються зазори між рухомими деталями, в конструкції з метою зменшення маси все ширше використовуються кольорові метали і сплави. З цих причин раніше випускалися гідравлічні рідини вже не відповідають новим вимогам, і створюються нові сорти з поліпшеними експлуатаційними властивостями. Як і будь-яка сучасна технічна рідина, гідравлічні рідини складаються з основи – базової оливи та присадок. Основа зазвичай становить 95 і більше відсотків усього складу рідини. Гідравлічні рідини в залежності від базового масла поділяють на рідини на основі мінеральних масел; синтетичні рідини на основі олій гідрокрекінгу, полиальфаолефинов (ПАТ) і ефірних масел, а також полигликолей. У цікавлячій нас мобільного спецтехніці в основному використовуються рідини на мінеральній основі і гидрокрекинговые. Присадки. До складу сучасних гідравлічних рідин можуть входити такі присадки, як інгібітори корозії, антиокислювальні, протизносні, пеноподавляющие, емульгатори або деемульгатори, а також присадки, що поліпшують в'язкісно-температурні властивості, тобто зменшують залежність в'язкості рідини від температури. Емульгатори – речовини, що забезпечують створення емульсій з незмішуваних рідин. Іншими словами, емульгатори підтримують воду у вигляді рідкої дисперсної фази в гідравлічної рідини, в результаті чого невелику кількість води розсіюється в обсязі олії, що забезпечує відповідне змазування. Деемульгатори відокремлюють воду від гідравлічної рідини, що дозволяє видаляти її з гідросистеми в процесі проведення технічного обслуговування. Слід зазначити, що відокремлена вода практично не має змащувальні властивості і, потрапляючи в гідронасос, може викликати підвищений знос його компонентів. Пошкодження в системі також можуть виникнути, якщо вода замерзне. Вимоги виробників позашляхової техніки в частині емульгуючих властивостей рідин, що використовуються в гідросистемах, можуть різнитися. Наприклад, Caterpillar не рекомендує використовувати рідини, що містять деемульгатори. Ряд інших виробників допускає використання рідин обох типів. Величину відносної зміни в'язкості рідини в діапазоні робочих температур висловлює безрозмірний параметр «індекс в'язкості. У гідравлічних рідин з високими індексами в'язкість мало змінюється в широкому діапазоні температур. Присадки, що поліпшують індекс в'язкості (відомі під назвою «модифікатори в'язкості), вводяться в продукти, що відповідають специфікаціям ISO 6743/4 – тип HV або DIN 51524 – категорія HVLP. Ці присадки являють собою полімери, їх молекули при низьких температурах мають форму «клубків», забезпечуючи малу в'язкість масла і тим самим хорошу прокачиваемость при негативних температурах. При підвищенні температур до робочих ці молекули «розгортаються», займаючи більший обсяг і підтримуючи в'язкість на необхідному рівні, не даючи маслу разжижаться. Завдяки цій властивості при зміні температури в'язкість рідини підтримується майже на постійному рівні. На ринку пропонується велика кількість присадок, поліпшуючих індекс в'язкості. Але слід пам'ятати: при однаковому хімічному складі чим довше молекули речовини, тим нижче опір механічному зсуву. А коли ланцюжки молекул розпадаються, в'язкість рідини падає. «Цинкоутримуючий» і «бесцинковые». Протягом десятиліть диалкилдитиофосфат цинку (ZDDP) використовувався в якості протизносною і противоокислювальної присадки в гідравлічних рідинах. Більшість гідравлічних рідин містить ZDDP, тобто належить до типу «цинкоутримуючий». Але ZDDP володіє слабкою гідролітичною стабільністю, тобто розкладається під дією води (продукти розкладання найбільше впливають на кольорові метали), а також недостатньої термічної стійкістю – розкладається під дією екстремально високих температур, утворюючи корозійно-активні кислоти і пухкий осад, засоряющий фільтри і підсилює зношування деталей системи. Цю проблему усувають шляхом використання більш дорогих присадок на основі сірки і фосфору: амінних солей та складних ефірів диалкилдитиофосфорной кислоти. За останні кілька років такі «не містять цинку» («бесцинковые») сорту рідини широко розповсюдилися. Як правило, вони відносяться до преміум-класу. Гідравлічні рідини з бесцинковыми присадками називаються «беззольными» – вони володіють підвищеним опором до утворення пухкого осаду (тобто гідролізу), лакових відкладень при високих температурах, а також екологічні – не містять важких металів. Крім того, такі рідини більш хімічно нейтральні до кольоровим металам і володіють кращою фільтруючими властивостями, так як не містять пухких опадів. Найсучасніші рецептури гідравлічних масел, як правило, зроблені з використанням «бесцинковой» технології. Ці сорти рідин володіють не менш високими протизносними властивостями по захисту гідронасосів та інших компонентів гідросистем, ніж звичайні гідравлічні рідини. Цікаво зазначити, що деякі виробники позашляхової техніки допускають до використання в гідросистемах рідини з вмістом цинку не менше 0,09 %, наприклад Caterpillar. З іншого боку, існують виробники, настійно рекомендують до використання тільки беззольні рідини, наприклад Hitachi. Зберігання та обслуговування Захист від забруднень. Головне при зберіганні і використанні гідравлічної рідини – захист від попадання забруднень і води. На жаль, навіть надходить від виробника рідина не завжди відповідає заявленій ступеня очищення, так як в процесі доставки кінцевому споживачеві її можуть переливати в різні ємності і при цій перекачування в рідину можуть потрапити забруднення. Від постачальника рідина може доставлятися безпосередньо до місця використання в бочках або іншій тарі без проміжної перекачування. Однак при заміні або доливе рідини в гідросистему машини повинні підтримуватися жорсткі заходи забезпечення чистоти: застосовуватися спеціальні насоси, що перекачують рідину з бочок в гідросистему машини, герметичні заправні ємності і зовнішні фільтруючі установки (типу «штучна нирка») з тонкістю фільтрації такої ж або краще, ніж у фільтра, встановленого в гідросистемі машини. Заправка рідини вручну – звичайна причина забруднення гідросистем. При заміні, перед заправкою свіжої рідини слід очистити систему від відкладень (особливо гідробак) і промити її. Не забувайте регулярно зливати відстій з гідробака.
Лабораторні аналізи. Всі фахівці стверджують в один голос: у процесі експлуатації необхідно регулярно виконувати аналізи гідравлічної рідини в спеціалізованій лабораторії, особливо якщо дорога машина і обсяг гідросистеми великий. Періодичність проведення аналізів слід вибирати в залежності від напруженості режиму експлуатації машини, проконсультувавшись з виробником машини та постачальником рідини. Однак при складанні графіка взяття проб рідини слід враховувати реальні обставини: якщо режим експлуатації став значно важче або насторожують результати аналізів, потрібно скоротити інтервали між відбором проб.
В процесі експлуатації і при зберіганні гідравлічну рідину рекомендується візуально перевіряти на наявність відстою і муті (на прозорість), тому що замутніння рідини може свідчити про наявність забруднення водою (що погіршує змащувальні властивості), іншими несумісними з гідрообладнанням рідинами або мелкодісперснимі твердими частинками. Зберігання. Якщо гідравлічна рідина зберігається в бочках, рекомендується складувати їх у вертикальному положенні заливний пробкою вниз або на боці. Якщо бочки складовані поза приміщення, бажано щось під них підкласти або вибудувати поміст, а також навіс, щоб захистити від контакту з грунтом, впливу води і бруду. Якщо рідина зберігається у великих цистернах, рекомендується фільтрувати її при вивантаженні в ємність і при видачі, забезпечуючи необхідну для вашого обладнання ступінь очищення, наприклад відповідну 8-9 кл. по ГОСТ 17216-2001 або кодом чистоти 16/13 за стандартом ISO 4406. Також застосування на великих цистернах сапунов, осушувальних повітря, допомагає захищати зберігається рідина від проникнення вологи, як це робиться в гидробаках машин. Рідина, яка контактувала з повітрям, може зберігатися не більше двох років. Проте для запобігання використання стала «некондиційної» в результаті неправильного зберігання гідравлічної рідини рекомендується зробити контрольний аналіз проби з тари. Вибір гідравлічної рідини Сьогодні на ринку є ряд різних лінійок продуктів, що розрізняються експлуатаційними властивостями і ціною: від мінеральних масел без присадок до синтетичних, містять довгий перелік присадок, які надають рідини необхідні властивості для роботи в певних умовах. Підбір по в'язкості і температури. При виборі обов'язково повинна враховуватися в'язкість рідини в робочому діапазоні температур. Для рідин на базі мінеральних масел середня робоча температура не повинна перевищувати 80-90 °С. Зазвичай вважається, що в'язкість гідравлічної рідини підбирають залежно від вимог гідронасосів системи. Проте в дійсності повинна враховуватися ще й пропускна здатність самих вузьких каналів системи, наприклад, у клапанах і гидрораспределителях. З цієї причини в різних будівельних машинах, використовують однакові гідронасоси, іноді застосовуються різні сорти гідравлічних рідин. Тому при виборі гідравлічної рідини необхідно дотримуватися рекомендацій виробників обладнання і особливу увагу звертати на рекомендований клас в'язкості. Тим не менше при виборі слід враховувати конкретні умови експлуатації даної машини, адже виробник дає лише якісь «загальні усереднені» рекомендації (наприклад, іноді немає спеціальних рекомендацій для умов Крайньої Півночі). Якщо умови експлуатації вашої машини явно відрізняються від «середніх», при виборі сорту рідини рекомендується проконсультуватися і з постачальником обладнання, і з постачальником рідини. Якщо в'язкість буде занадто високою, продуктивність насоса може виявитися недостатньою, щоб прокачати рідина при низькій температурі під час запуску. Якщо в'язкість занадто низька, при високих температурах відбудуться надмірно великі внутрішні витоку рідини і продуктивність насоса впаде, до того ж погіршиться змазування компонентів (плівка буде розриватися), а також є небезпека виникнення у рідини руйнівної кавітації. За останні кілька років на ринок надійшли гідравлічні рідини з високим індексом в'язкості (HVI) і високим опором зрушенню. Сучасні рідини HVI мають дуже стабільними характеристиками в широкому діапазоні температур, тому є гарним вибором, особливо в нашому північному кліматі з великим діапазоном річних температур. Застосування рідини HVI дозволяє скоротити асортимент застосовуваних гідравлічних рідин у машинному парку, так, наприклад, рідина HVI класу в'язкості ISO 46 може замістити рідини п'яти класів в'язкості ISO VG: від 15 до 68. Також є розробки гідравлічних рідин з надвисоким індексом в'язкості (понад 300), що забезпечує перекриття широкого температурного діапазону рідиною класу ISO 32. Такі рідини знаходять своє поширення в застосуванні на кар'єрної техніки, де обсяги заправки вельми великі і застосування «сезонної гідравліки» неекономічно. Підбір по ціні, якості і режиму роботи. Рідини для гідросистем повинні підбиратися залежно від можливостей покупця за ціною. Навіть у провідних виробників «однотипні» гідравлічні рідини одного класу можуть відрізнятися за ціною до 30%, зокрема, через відмінності у складі пакету присадок. Для гідравлічних систем сучасних машин зі складним гідравлічним обладнанням, що працюють в напружених режимах, потрібні нові високоякісні сорти рідин. Рекомендується використовувати високосортні рідини, в основному імпортних марок. Деякі експерти висловлюють думку, що у вітчизняних рідин, в основі яких вітчизняне сировину, незважаючи на заявлений такий же, як імпортних, клас, термін експлуатації значно нижче. Однак високосортні імпортні рідини коштують досить дорого. Тому, якщо передбачуваний режим експлуатації машини не є напруженим (машина працює не постійно, періодично, на режимах неповного навантаження), можна використовувати рідину класу нижче бажаного, якщо це допускається виробником обладнання. Всі провідні виробники гідравлічних рідин пропонують повні лінійки продуктів з різним співвідношенням ціна–режим експлуатації, з яких можна підібрати продукт, оптимальний для конкретних завдань і умов експлуатації. Висновок. Рекомендується вибирати гідравлічну рідину, «офіційно схвалену» виробником обладнання, тобто повністю відповідає вимогам, зазначеним в сервісній документації. При цьому за кожним позначенням галузевого стандарту або схвалення виробника техніки, нанесеним на ємності з гідравлічною рідиною, ховається конкретна програма випробувань, що дозволяє передбачити поведінку цієї рідини в реальних умовах експлуатації. Провідні виробники гідравлічних рідин проводили порівняльні випробування новітніх рідин преміум-класу і давно випускаються традиційних рідин з протизносними присадками, рекомендованих виробниками різного спеціального устаткування. Випробування показали, що при використанні новітніх гідравлічних рідин не тільки захищаються від зносу компоненти систем, але і досягається економія палива: зменшуються втрати на вході і виході з насоса (так звані насосні втрати і втрати тиску), в результаті збільшується к. п. д. Крім заявлених характеристик гідравлічної рідини споживачеві було б дуже цікаво знати, як зберігаються (або змінюються ці характеристики протягом усього терміну експлуатації рідини. Наприклад, для експлуатації дуже важлива стійкість параметра «опір зрушенню»: два сорти гідравлічної рідини можуть бути заявлені як мають однаково високим опором зрушенню. Який з сортів вибрати? Адже не виключено, що в якийсь із цих рідин опір зрушенню може впасти протягом перших 15-20 годин роботи. Якщо це станеться, в'язкість рідини може стати менше значення, допустимого для роботи гідронасоса, і темп його зносу зросте. На жаль, вкрай складно отримати від постачальника достовірні відомості по стійкості характеристик продукту. * * * Незважаючи на те, що рідини для автоматичних трансмісій і інші «придатні для роботи в гідросистемах» широко застосовуються в гидрооборудовании, серед фахівців галузі немає єдиної думки, чи може бути досягнута при застосуванні цих масел така ж продуктивність гідросистеми, як при використанні сучасних спеціально розроблених гідравлічних рідин, призначених для роботи при підвищених температурі й тиску, збільшенням продуктивності гідронасосів і в умовах уменьшившихся обсягів гідросистем, гидробаков (з-за чого скорочується час на деаерацію – виділення з рідини повітря і води). Автору видається сумнівною можливість використання вищевказаних «замінників» замість спеціалізованих гідравлічних рідин. Неспеціалізовані масла не містять необхідних присадок, температурний робочий діапазон у них, як правило, менше, вони не володіють необхідною стійкістю до негативних впливів у процесі роботи, їх використання напевно завдасть шкоди компонентів гідросистеми і скоротить термін її служби. Особливо не рекомендується використовувати в гідросистемах маловязкие індустріальні (т. зв. «веретенные») олії, які володіють високою здатністю поглинати вологу з повітря і не містять необхідних присадок. Втім, ряд виробників позашляхової техніки допускають використання неспеціалізованих рідин в гідросистемах. Автор висловлює подяку за допомогу в підготовці статті Службі технічної підтримки концерну Shell, Службі технічної підтримки Castrol/BP, компанії ТОВ «Равенол Руссланд». |
| Класифікація за ISO 3448 поширюється на гідравлічні та індустріальні рідини і заснована на в'язкості і наявності присадок. В'язкість ділиться на 18 категорій. Номер категорії (від 2 до 1500) відповідає значенню кінематичної в'язкості при 40 °с мм2/с (сСт) з допуском 10% від номінального значення в кожній категорії. Типові для гідравлічних рідин категорії вказані в таблиці. Найбільш часто в гідросистемах застосовують рідини з показником в'язкості 32; 46 і 68. Гідравлічні масла також кваліфіковані стандартом ISO 6074 за експлуатаційними властивостями. Згідно з цим стандартом олії з мінеральної сировини, що використовуються в гідросистемах, об'єднані в групу Н, яка в свою чергу поділяється на чотири категорії в залежності від складу масел і основної галузі їх застосування: HH – мінеральні масла без присадок; HL – мінеральні масла з антиокислювальними і антикорозійними присадками; HM – масла типу HL з протизносними присадками; HV – масла типу HM з поліпшеними в'язкісно-температурними властивостями. У відповідності з ГОСТ 17479.3–85 («Масла гідравлічні. Класифікація та позначення»), аналогічно стандарту ISO 3448, гідравлічні масла за значенням в'язкості при 40 °С діляться на 10 класів (див. таблицю). Позначення вітчизняних гідравлічних масел складається з трьох груп індексів: літери «МР» (мінеральне гідравлічне); цифри, що характеризують клас кінематичної в'язкості, і буква, що характеризує належність до однієї з трьох груп за експлуатаційними властивостями (А, Б, В). В зависимости от эксплуатационных свойств и состава (наличия соответствующих функциональных присадок) гидравлические масла делят на группы А, Б и В. Группа А (НН по ISO) – нефтяные масла без присадок, применяемые в малонагруженных гидросистемах с шестеренными или поршневыми насосами, работающими при давлении до 15 МПа и температуре масла в объеме до 80 °С. Группа Б (HL по ISO) – масла с антиокислительными и антикоррозионными присадками для средненапряженных гидросистем с различными насосами, работающими при давлении до 2,5 МПа и температуре масла в объеме свыше 80 °С. Група В (HM ISO) – добре очищені масла з антиокислювальні, антикорозійні і протизносними присадками. Призначені для гідросистем, що працюють при тиску більше 25 МПа і температурі масла в обсязі понад 90 °С. Класи в'язкості гідравлічних масел по ISO VG
В олії всіх зазначених груп можуть бути введені загущають (в'язкісні) і антипінні присадки. Загущені в'язкі полімерними добавками гідравлічні рідини відповідають групі HV ISO 6743/4.
По класифікації API (Американський нафтовий інститут) бо'більша частина сучасних гідравлічних рідин відноситься до Group II і Group III. Рідини Group III мають відмінні антиокислювальні властивості і добре зберігають в'язкість при зміні температури. |
