rozdzial 11.pdf

Rozdział XI: Ciecze do układów hydraulicznych

Rozdział XI

CIECZE

DO UKŁADÓW

HYDRAULICZNYCH

11.1 Rodzaje napędów hydraulicznych

Napędy hydrauliczne są to elementy maszyn, które przekazują

i przekształcają energię w różnego rodzaju ruchy urządzeń wyko-

nawczych, odpowiednie dla potrzeb użytkownika. Wyróżnia się

dwa podstawowe typy napędów hydraulicznych: hydrokinetyczne

i hydrostatyczne.

Napędy hydrokinetyczne, są to mechanizmy (elementy ma-

szyn) wykorzystujące energię kinetyczną cieczy. Zaliczane są do

nich:

q sprzęgła hydrokinetyczne,

q przemienniki hydrokinetyczne, przekładnie hydrokinetyczne,

przemienniki momentu obrotowego

Napędy hydrokinetyczne są zbudowane z dwóch głównych

elementów: wirnika silnika i wirnika odbiornika, zamontowanych

we wspólnej obudowie, wypełnionej cieczą hydrauliczną jak to

przykładowo pokazano na rys. 11.1.

Napędy hydrostatyczne, są to mechanizmy (elementy ma-

szyn), gdzie energia jest przekazywana poprzez zmiany ciśnienia,

bez dużych zmian prędkości cieczy hydraulicznej. Działanie napę-

dów hydrostatycznych jest oparte na prawie Pascala.

Prawo Pascala – ciśnienie wewnątrz cieczy (płynu) będącej

w równowadze, wywołane działaniem sił powierzchniowych

(ciśnieniowych) ma wartość jednakową we wszystkich punktach

cieczy (płynu).

Rys. 11.1 Schemat hydraulicznego przemiennika momentu obrotowego

1 – wałek napędzający, 2 – wirnik akumulatora, 3 – wirnik napędzany, 4 - turbina

5 – wałek napędzany, 6 – ciecz hydrauliczna

M 1 – moment wałka napędzającego, n 1 – obroty wałka napędzającego, M 2 – mo-

ment wałka napędzanego, n 2 – obroty wałka napędzanego

Przykładem układu hydrostatycznego jest prasa hydrauliczna,

której zasadę działania przedstawia rys. 11.2, a opisuje ją wzór

(11.1):

W układach hydraulicznych elementem generującym energię

jest pompa, a elementami odbierającymi są siłowniki hydrauliczne,

które w zależności od wykonywanego ruchu dzielą się na:

q cylindry hydrauliczne, zmieniające energię strumienia cieczy

w ruch prostoliniowy,

q silniki hydrauliczne, zmieniające energię strumienia cieczy na

ruch obrotowy.

F 1 : S 1 = F 2 : S 2

(11.1)

gdzie:

F 1 - siła na wejściu,

F 2 - siła na wyjściu,

S 1 - powierzchnia tłoka napędu,

S 2 - powierzchnia tłoka roboczego.

11.2 Układy hydrauliczne

Układ hydrauliczny jest to zespół wzajemnie połączonych ele-

mentów przeznaczonych do przekazywania energii lub sterowania

za pośrednictwem cieczy hydraulicznej pod ciśnieniem, w układzie

zamkniętym. W układach hydraulicznych elementem roboczym

jest ciecz hydrauliczna (zwana również cieczą roboczą, olejem hy-

draulicznym lub płynem hydraulicznym), przekazuje ona energię

z generatora do jednego lub kilku odbiorników, względnie do kilku

elementów sterowania i regulacji.

Rys. 11.2 Zasada działania układu hydrostatycznego

Poszczególne zespoły układów hydraulicznych są połączone

między sobą przewodami hydraulicznymi. W niniejszym opraco-

waniu przedstawiono jedynie specyiczną grupę cieczy hydraulicz-

nych – ciecze do układów hydrostatycznych.

Podstawowymi elementami hydraulicznych układów hydrosta-

tycznych są:

q pompy hydrauliczne (trybikowe, tłokowe, nurnikowe itp.),

q siłowniki hydrauliczne (silniki liniowe),

q silniki hydrauliczne (obrotowe),

q zawory,

q iltry,

q przewody hydrauliczne,

q zbiornik cieczy hydraulicznej,

q układ odpowietrzający,

q zespoły pomiarowe i pomocnicze (manometry, przepływomie-

rze, króćce do pobierania próbek, chłodnice itp.),

q ciecz hydrauliczna.

Układy hydrauliczne mogą napędzać jeden (pojedyncze) albo

wiele (wielokrotne) cylindrów hydraulicznych lub silników hy-

draulicznych. Schemat hydrostatycznego układu hydraulicznego

z siłownikiem hydraulicznym i silnikiem hydraulicznym, przedsta-

wiono na rys. 11.3

q optymalnych parametrów cieczy hydraulicznych,

q łatwego dostosowania układów hydraulicznych do różnych ma-

szyn i innych technologii (na przykład elektroniki),

q przekazywania coraz większych mocy (na przykład moc rzędu

1000 kW w napędach wiertniczych),

q coraz mniejszego stosunku masy układów hydraulicznych do

przenoszonej mocy,

q uproszczenia metod kontroli, przy jednoczesnym zwiększeniu

ich precyzji,

q łatwej i szybkiej konserwacji.

Wszystkie wymienione czynniki stawiają przed cieczą hydrau-

liczną wymagania coraz trudniejsze do spełnienia.

Ciecz hydrauliczna ma za zadanie przenieść energię z napędu

hydraulicznego (najczęściej pompy hydraulicznej) do odbiorników

(elementów wykonawczych), takich jak: cylindry i silniki hydraulicz-

ne, wykonujących czynności wymagane przez użytkownika. Ciecz

hydrauliczna we współczesnych układach hydraulicznych spełnia

następujące, podstawowe funkcje:

q przenoszenie energii i sygnałów sterujących,

q smarowanie ruchomych elementów,

q odprowadzanie ciepła,

q odprowadzanie zanieczyszczeń stałych z układu,

q uszczelnianie układu.

oraz funkcje dodatkowe:

q zmniejszanie zużycia części układu hydraulicznego,

q ochrona przed korozją,

q zabezpieczenie przed szkodliwym działaniem wody,

q zabezpieczenie przed szkodliwym działaniem powietrza.

Funkcje te należy uwzględnić przy wyborze cieczy hydrau-

licznej. Celem zapewnienia poprawności działania oraz trwałości

i niezawodności układu hydraulicznego, ciecz hydrauliczna musi

posiadać pewne podstawowe właściwości, niezbędne dla przeka-

zywania energii, smarowania i ochrony, tj.:

q odpowiednią lepkość,

q możliwie jak najmniejsze zmiany lepkości w funkcji temperatury

(wysoki wskaźnik lepkości),

q wymaganą pompowalność w najniższej temperaturze użytko-

wania,

q mały moduł ściśliwości (na przykład: obecność powietrza w cie-

czy zwiększa jej ściśliwość),

q brak skłonności do pienienia,

q szybkie wydzielanie powietrza,

q dobre właściwości przeciwzużyciowe,

q dobre właściwości przeciwkorozyjne i przeciwrdzewne,

q stabilność w czasie pracy; to znaczy odporność na utlenianie,

ścinanie i degradację termiczną.

Pierwszą używaną cieczą hydrauliczną była woda. Miała ona

wiele wad, powodowała między innymi: korozję, osadzanie się ka-

mienia kotłowego, łatwo odparowywała, miała zbyt małą lepkość,

złe właściwości niskotemperaturowe, a przede wszystkim brak nie-

zbędnych właściwości smarnych i przeciwzużyciowych. Aktualnie,

jedynie w niewielu pracujących instalacjach przemysłowych jako

cieczy hydraulicznej używa się jeszcze wody, zwykle z dodatkami

przeciwkorozyjnymi. Przeważająca część układów hydraulicznych,

stacjonarnych lub przewoźnych, jest napełniona cieczą hydrau-

liczną, najczęściej będącą uszlachetnionym olejem mineralnym

lub roślinnym. Jednakże, w niektórych szczególnych przypadkach,

kiedy ciecz hydrauliczna musi być trudnopalna, używa się specjal-

nych cieczy syntetycznych lub w niektórych przypadkach cieczy

zawierających wodę.

W hydraulice przepływ jest odpowiednikiem prędkości

w mechanice, natomiast ciśnienie odpowiednikiem siły. W ukła-

dzie SI jednostką ciśnienia P jest Pascal (1 Pa = 1 N/m 2 ). W praktyce

przemysłowej jako jednostkę ciśnienia często stosuje się bary:

1 bar = 10 5 •Pa. Typowe ciśnienie w układach hydraulicznych wyno-

si od 0,5 bar do 100 bar. Jednostką przepływu Q jest metr sześcien-

ny na sekundę (w praktyce: dm 3 /min lub litr/min).

Rys. 11.3 Schemat hydrostatycznego układu hydraulicznego

1 – zbiornik z cieczą hydrauliczną, 2 – zawór zwrotny, 3 – pompa hydrauliczna,

4 – iltr (by–pass), 5 – zawór regulujący dopływ cieczy hydraulicznej do silnika

hydraulicznego, 6 – silnik hydrauliczny, 7 – zawór regulujący dopływ cieczy hy-

draulicznej do siłownika hydraulicznego, 8 – siłownik hydrauliczny, 9 – iltr,

10 – odpowietrzenie, 11 – zawór do zlewania odstojów

11.3 Funkcje cieczy hydraulicznych

Ponieważ układy hydrauliczne znalazły liczne zastosowania,

między innymi w przemysłach: maszynowym, samochodowym,

lotniczym, metalurgicznym, zbrojeniowym, tworzyw sztucznych,

w automatyce, w obrabiarkach, w rolnictwie, w budownictwie,

w robotach publicznych i wielu innych; w technice tej dokonuje się

nieustający postęp. Nowoczesne technologie wymagają spełnienia

ściśle określonych i coraz ostrzejszych kryteriów w zakresie:

q niezawodności i trwałości stosowanych materiałów konstrukcyj-

nych,

2 XI

Rozdział XI: Ciecze do układów hydraulicznych

11.4 Ciecze hydrauliczne

q niedostateczne smarowanie,

q kawitację.

Z tych względów, układ hydrauliczny należy tak konstruować

i eksploatować, aby uniknąć przedostawania się do niego powie-

trza.

W przypadku, gdy powietrze dostanie się do układu z jakiegokol-

wiek powodu, ważne jest, aby zostało ono jak najszybciej uwolnione

z cieczy hydraulicznej. Od cieczy hydraulicznych wymaga się aby ła-

two uwalniały pęcherzyki powietrza. Kontrola tej właściwości polega

na nasyceniu próbki cieczy hydraulicznej powietrzem wtłaczanym

przez dyszę i śledzeniu zmian zawartości powietrza w cieczy w funk-

cji czasu, poprzez pomiar gęstości, przy użyciu wagi hydrostatycznej.

W tym badaniu, ciecze hydrauliczne o średniej lepkości 32…68

mm 2 /s (w temperaturze 40°C), mają czas wydzielania powietrza

w granicach 5…10 minut.

Skłonność do pienienia. W przypadku cieczy hydraulicznych,

niezbędne jest zapewnienie dobrych właściwości przeciwpien-

nych. Powstawanie piany w układzie hydraulicznym stwarza nie-

bezpieczeństwo wycieku cieczy hydraulicznej w postaci piany, lub

dodatkowego zasysania powietrza, a w konsekwencji zakłócenia

w pracy układu. Właściwości te są oceniane w badaniu skłonności do

pienienia (patrz p. 4.13), która polega na wdmuchiwaniu powietrza

z butli lub sprężarki do badanej cieczy hydraulicznej i mierzeniu ob-

jętości oraz trwałości wytworzonej piany, w różnych temperaturach,

z zastosowaniem aparatu, przedstawionego na rys. 4.65 lub innymi

metodami, modelującymi warunki pracy cieczy hydraulicznej.

W przypadkach niektórych rodzajów cieczy hydraulicznych, w celu

zmniejszenia skłonności do pienienia, do cieczy hydraulicznych są

wprowadzane specjalne dodatki przeciwpienne (patrz p. 2.5.3).

Zawartość wody. Woda w postaci wolnej jest bardzo szkodliwym

zanieczyszczeniem cieczy hydraulicznych. Skutkiem jej obecności

w układzie hydraulicznym mogą być:

q korozja elementów układu,

q zacieranie współpracujących powierzchni (tłoków, serwomecha-

nizmów, regulatorów itp.),

q rozkład bazy olejowej (np. hydroliza estrów) i dodatków,

q rozwój mikrolory w układzie,

Woda może przedostawać się do układów hydraulicznych po-

przez:

q nieszczelność w wymienniku ciepła,

q kondensację wilgoci atmosferycznej po każdym zatrzymaniu,

q przenikanie, przy braku szczelności (uszczelki cylindra, uszczelki

zbiornika) ze środowiska zewnętrznego,

q przedostawanie się emulsji olejowo-wodnej z obrabiarki.

Możliwość obecności wody w układzie hydraulicznym jest po-

wodem, że od cieczy hydraulicznych wymaga się następujących

właściwości:

q przeciwrdzewnych i przeciwkorozyjnych,

q odporności na hydrolizę,

q braku skłonności do tworzenia emulsji (odporność na emulgowa-

nie - deemulgowalność).

Usuwanie wolnej wody z układów hydraulicznych jest wykony-

wane poprzez:

q odstawanie i zlewanie odstojów specjalnym zaworem, zainstalo-

wanym w dennej części zbiornika układu,

q iltrację poprzez specjalne iltry-separatory wody,

q odwirowywanie z zastosowaniem wirówek lub cyklonów.

W przypadkach, gdy w układzie powstanie trwała emulsja olejo-

wo–wodna, najczęściej zachodzi konieczność całkowitej wymiany

cieczy hydraulicznej. W każdym przypadku należy zidentyikować

źródło przedostawania się wody do układu i wyeliminować taką

możliwość.

Zawartość wody w nowych i eksploatowanych cieczach hydrau-

licznych jest oceniana metodami, przedstawionymi w p. 4.23.

Odporność na hydrolizę. Składniki bazy olejowej, a także

dodatki obecne w cieczy hydraulicznej (przeciwutleniające, prze-

ciwkorozyjne, przeciwzużyciowe) nie powinny ulegać rozkładowi

pod wpływem wody. Rozkład taki (zwany hydrolizą) powodowałby,

Jako ciecze hydrauliczne są stosowane oleje o klasach lepkości

od ISO VG 5 do ISO VG 300, o składzie chemicznym dostosowanym

do warunków pracy i materiałów konstrukcyjnych układu. Są to:

q rainowane oleje mineralne,

q oleje syntetyczne na bazie PAO,

q oleje na bazie estrów poliolowych,

q oleje syntetyczne na bazie poliglikolowej,

q oleje roślinne,

oraz jako tzw. trudnopalne ciecze hydrauliczne:

q estry kwasu fosforowego,

q emulsje wodno-olejowe,

q emulsje olejowo-wodne,

q wodne roztwory glikoli i poliglikoli,

q wodne roztwory polimerów.

11.5 Ocena właściwości użytkowych cieczy

hydraulicznych

11.5.1 Metody laboratoryjne

Właściwości przeciwzużyciowe i przeciwzatarciowe (EP).

Podstawowymi cechami użytkowymi cieczy hydraulicznych są

właściwości przeciwzużyciowe i przeciwzatarciowe. Urządzenia

hydrauliczne, szczególnie pompy, są to urządzenia bardzo precy-

zyjne.Ciecz hydrauliczna nie powinna powodować ich nadmier-

nego zużycia, które prowadziłoby do zwiększenia luzów, co może

powodować utratę ich sprawności. Wysokie ciśnienia stanowią

czynnik podwyższający ryzyko zużycia i jego konsekwencje. Stoso-

wane dodatki uszlachetniające, organiczne lub metaloorganiczne

pozwalają nadać cieczy hydraulicznej wymagane właściwości prze-

ciwzużyciowe, nawet przy bardzo dużych ciśnieniach. Tworzą one

na chronionej powierzchni metalu, warstewkę ilmu olejowego

zmniejszającą możliwość wystąpienia mikrozatarć.

Właściwości przeciwzużyciowe i przeciwzatarciowe określa się

dwoma uzupełniającymi się rodzajami testów (patrz p. 4.7), z wy-

korzystaniem:

q standardowych maszyn do prób zużycia i tarcia, powszechnie

stosowanych w przypadkach innych cieczy eksploatacyjnych,

q specjalnych hydraulicznych stanowisk badawczych.

Korelacja standardowych metod badawczych z praktyką eks-

ploatacyjną nie zawsze jest łatwa do jednoznacznego ustalenia.

W związku z tym, opracowano metody badań na stanowisku

wykorzystującym rzeczywiste elementy układów hydraulicz-

nych.

Najbardziej znane metody tego typu wykorzystują pompy ło-

patkowe Vickers V 104 C lub V 105 C (patrz p. 4.7.6). Polegają one na

pomiarach (po pracy w ustalonych warunkach) ubytku masy stoja-

na i łopatek specjalnej pompy testowej. W zależności od wymagań

stawianych cieczy hydraulicznej, istnieje wiele wersji tej metody,

różniących się od siebie ciśnieniem, prędkością, temperaturą lub

czasem badania. Do badań cieczy hydraulicznych, stosuje się

stanowisko badawcze (pompa Vickers), którego schemat przedsta-

wiono na rys. 4.46.

Przykładowo, przy stosowaniu tej metody ciecze hydrauliczne

o dobrych właściwościach przeciwzużyciowych dają następujące

wyniki:

q stojan pompy: ubytek masy < 120 mg,

q łopatki pompy: ubytek masy < 30 mg.

Zdolność do uwalniania powietrza. Obecność powietrza

w układzie hydraulicznym może pociągać za sobą możliwość wy-

stąpienia poważnych zakłóceń:

q zwiększa ściśliwość mieszaniny powietrze-ciecz,

q przyśpiesza utlenianie oleju,

q powoduje wzrost temperatury, związany ze zwiększoną ściśli-

wością, a tym samym przyspieszone starzenie oleju,

poza utratą skuteczności dodatków, zjawisko korozji i powstawanie

osadów. Do oceny tej właściwości, są stosowane badania odporno-

ści na hydrolizę, najczęściej z zastosowaniem testu „Coca-Cola” lub

poprzez oznaczanie tzw. liczby zmydlenia (patrz p. 4.10.6).

Odporność na tworzenie emulsji (deemulgowalność). Jeżeli

ciecz hydrauliczna jest poddawana regularnym i licznym kontak-

tom z wodą (co może wynikać ze specyiki układu), niezbędne staje

się używanie takiej cieczy hydraulicznej, która jest szczególnie od-

porna na emulgowanie, to znaczy takiej, która szybko oddziela się

od wody bez tworzenia trwałej emulsji. Właściwość ta pozwala na

prawie całkowite odprowadzenie wody z układu hydraulicznego,

poprzez separację w zbiorniku. Odporność cieczy hydraulicznych

na tworzenie emulsji jest oceniana w teście, przedstawionym w p.

4.14, który polega na mieszaniu równych objętości wody i cieczy

hydraulicznej (40 ml cieczy hydraulicznej i 40 ml wody) łopatkami

obracającymi się z prędkością 1500 obr/min. Obserwuje się utwo-

rzoną emulsję i mierzy się czas jej rozdzielania. Jako wynik podaje

się w kolejności: objętość warstwy olejowej, wodnej i emulsji oraz

czas rozwarstwienia.

bierane ostrożnie, ponieważ niektóre z nich mają tendencję do

„ścinania” podczas pracy. Proces ścinania wiskozatorów zachodzi

szczególnie intensywnie, w przypadku szybkich zmian ciśnienia

oraz występowania zjawiska kawitacji (patrz p. 4.11). Zjawisko to

pociąga za sobą zmniejszenie lepkości i wskaźnika lepkości.

Aby określić odporność cieczy hydraulicznych na ścinanie, naj-

częściej stosuje się badania, polegające na przepuszczaniu określo-

nej objętości cieczy hydraulicznej, w czasie np. 250 cykli, przez kla-

syczny wtryskiwacz irmy Bosch. Gwałtowna zmiana ciśnienia (od

175 bar do 0 bar), po przejściu przez bardzo wąski otwór (2…5 μm),

poddaje ciecz bardzo dużym naprężeniom ścinającym. Mierzy się

różnicę lepkości przed i po badaniu.

Oddziaływanie na elastomery. Ciecze hydrauliczne, giętkie

przewody, uszczelki statyczne i dynamiczne, w układzie hydrau-

licznym powinny być dobrane w taki sposób, aby nie wykazywały

wzajemnego, niekorzystnego oddziaływania. Uszczelki powinny

być dobrane również zgodnie z zakładanym zakresem tempera-

tur pracy. Jak wspomniano wcześniej, punkt anilinowy daje tylko

przybliżone informacje o zachowaniu olejów mineralnych wobec

elastomerów. Ciecze hydrauliczne o niskich punktach anilinowych

mogą powodować pęcznienie, natomiast ciecze o wysokich punk-

tach anilinowych powodują skurcz. Jednakże czynnikiem decydu-

jącym o intensywności i rodzaju zachodzących zmian jest typ ela-

stomeru, z którego są wykonane uszczelnienia. Z tych względów,

producenci uszczelnień określają optymalny punkt anilinowy dla

swojego wyrobu, na podstawie badań z olejami odniesienia: ASTM

1, 2 i 3, o punktach anilinowych odpowiednio 124°C, 93°C i 60°C.

Pomiary te mogą być uzupełniane badaniem twardości i innych

mechanicznych właściwości uszczelek.

Przyjmuje się, że ciecze hydrauliczne na bazie węglowodorowej

są kompatybilne z uszczelnieniami typu: NBR, FPM i AU.

Przykładowe wyniki badania deemulgowalności:

40-40-0 w 20 minut oznacza, że całkowite rozdzielenie warstw

następuje po 20 minutach,

39-35-6 w 60 minut oznacza, że po upływie 60 minut obserwuje się

39 ml oleju, 35 ml wody i 6 ml emulsji.

Właściwości przeciwkorozyjne i przeciwrdzewne. Obecność

śladów rdzy lub korozji na bardzo precyzyjnie spasowanych ele-

mentach układów hydraulicznych jest niedopuszczalna i często

jest powodem poważnych niesprawności układu, a nawet awarii.

Dlatego ciecz hydrauliczna powinna mieć bardzo dobre właściwo-

ści przeciwrdzewne i przeciwkorozyjne. Właściwości takie są uzy-

skiwane w wyniku zastosowania odpowiednich baz olejowych oraz

dodatków uszlachetniających, których zadaniem jest zwiększenie

powinowactwa oleju do powierzchni metalowych. Właściwości

przeciwrdzewne i przeciwkorozyjne cieczy hydraulicznych są oce-

niane metodami, przedstawionymi w p. 4.9.

Ciecz hydrauliczna nie powinna oddziaływać korozyjnie na

metale kolorowe, a w szczególności na miedź. Zachowanie wobec

tego metalu jest oceniane na podstawie odniesienia do wzorców

korozji zmian zabarwienia testowej płytki miedzianej, zanurzonej

w ocenianej cieczy hydraulicznej przez 3 godziny, w temperaturze

100°C wg metody przedstawionej w p. 4.9. Na ogół wymaga się, aby

ciecz hydrauliczna w tym teście nie wykazywała korozji większej od

reprezentowanej wzorcem 1 lub 2 wg skali ASTM D 130/IP 154.

Odporność na utlenianie. Każdy wzrost temperatury, nawet

chwilowy, może powodować pogarszanie się jakości cieczy hy-

draulicznej poprzez jej utlenianie i rozkład termiczny. Warunki pra-

cy niektórych układów mają tendencję do dosyć silnego rozgrze-

wania cieczy hydraulicznej (temperatura powyżej 60°C). W takiej

sytuacji jest konieczne, aby ciecz hydrauliczna wykazywała dobre

właściwości przeciwutleniające, co zapewnia dobrą trwałość cieczy

bez ryzyka starzenia, korozji lub zanieczyszczania układu.

Spośród wielu możliwych metod badania tendencji do sta-

rzenia, zazwyczaj stosuje się badanie (patrz p. 4.8), polegające na

mieszaniu oleju przy użyciu sprężonego tlenu, w obecności wody

oraz katalizatorów: żelaznego i miedzianego, w temperaturze 95°C.

Po zakończeniu badania, które trwa na ogół 1 000 lub 2 000 godzin,

oznacza się liczbę kwasową (LK, TAN) i ilość utworzonych osadów.

Odporność na ścinanie. Przy obecnym poziomie technologii

rainacji i oczyszczania, większość bazowych olejów mineralnych,

stosowanych do produkcji cieczy hydraulicznych ma naturalne

wskaźniki lepkości zawarte między 95 a 105. Znaczna część cie-

czy hydraulicznych, dostępnych na rynku ma wskaźniki lepkości

odpowiadające tym wartościom; są to tzw. oleje o „naturalnym

wskaźniku lepkości”. Jeżeli chce się otrzymać ciecze hydrauliczne

o wyższym wskaźniku lepkości, konieczne jest wprowadzenie

dodatków, nazywanych modyikatorami lepkości. Dodatki takie

są polimerami o długich łańcuchach. Wiskozatory muszą być do-

11.5.2 Specjalne metody badań trudnopalnych cieczy

hydraulicznych

Ciecze hydrauliczne, przeznaczone do stosowania w układach

gorących (bloki energetyczne, piece stalownicze, górnictwo), tam

gdzie istnieje groźba pożaru w przypadku niekontrolowanego wy-

pływu cieczy hydraulicznej do otoczenia, muszą być trudnopalne.

Celem sprawdzenia trudnopalności takich cieczy zostały opraco-

wane różne specyiczne testy, na przykład:

q badanie odporności na zapalanie w strumieniu rozpylonym,

pod wysokim ciśnieniem,

q badanie odporności na palenie w silniku ze zmiennym stopniem

sprężania,

q badanie rozprzestrzeniania się ognia, w mieszance złożonej

z pyłu węglowego i hydraulicznych cieczy trudnopalnych,

q rozpylanie mgły cieczy hydraulicznej na stopiony metal, o tem-

peraturze (800°C), wyższej niż temperatura samozapłonu, i oce-

nie czasu, po którym nastąpi samozapłon (metoda TUV).

Ponadto, dla tego typu cieczy hydraulicznych, sprawdza się tok-

syczność w stanie świeżym i po rozkładzie termicznym.

11.6 Klasyikacja cieczy hydraulicznych

Aktualnie, powszechnie jest stosowana klasyikacja cieczy hydrau-

licznych wg ISO 6743-4:1999 (EN-ISO 6743-4:2001), rodzina H (hydrau-

lic systems), w skrócie przedstawiona w tabeli 11.1

11.6.1 Mineralne ciecze hydrauliczne

Według ISO 6743/4 wyróżnia się następujące klasy jakościowe mi-

neralnych cieczy hydraulicznych (olejów hydraulicznych), do układów

hydrostatycznych:

Mineralne ciecze hydrauliczne HM i HV są powszechnie stosowane

w typowych układach hydraulicznych. Ciecze typu HH są czystymi ole-

jami mineralnymi, które w wielu przypadkach mogą właściwie spełnić

4 XI

Rozdział XI: Ciecze do układów hydraulicznych

TABELA 11.1 Klasyikacja olejów przemysłowych wg ISO 6743-4:1999 (EN-ISO 6743-4:2001). Rodzina H (układy hydrauliczne).

Symbol ISO Skład i właściwości

Zastosowania

Układy hydrostatyczne

HH Rainowane nieinhibitowane oleje mineralne

Rainowane oleje mineralne z poprawionymi właściwościami

przeciwkorozyjnymi i przeciwutleniającymi

Oleje HL z poprawionymi właściwościami przeciwzużycio-

wymi

Typowe układy hydrauliczne, które zawierają mocno obciążone elementy

Oleje HL z poprawionymi właściwościami lepkościowo-tem-

peraturowymi

Oleje HM z poprawionymi właściwościami lepkościowo-tem-

peraturowymi

Budownictwo i zastosowania morskie

HS Ciecze syntetyczne, nie specyikowane jako trudnopalne Specjalne zastosowania

HETG Trójglicerydy

HEPG Poliglikole

HEES Syntetyczne estry

HEPR PAO i inne produkty węglowodorowe

Tam gdzie są potrzebne ciecze przyjazne dla środowiska. Do układów

hydraulicznych przewoźnych. Minimalna zawartość cieczy bazowej nie

powinna być mniejsza niż 70% (m/m).

Oleje HM z poprawionymi właściwościami zapobiegającymi

drganiom ciernym (stick/slip)

Systemy hydrauliczne prowadnic, do maszyn z wspólnym systemem

smarowania hydrauliki i łożysk, przy występowaniu niewielkich drgań

ciernych

HFAE

Emulsje oleju w wodzie, zawierające ponad 80 % (m/m)

wody

HFAS Roztwór związków chemicznych w wodzie, ponad 80 %

(m/m) wody

HFB Emulsje typu woda w oleju

HFC Roztwór polimeru w wodzie, zawierający ponad 35 %(m/m)

wody

HFDR Ciecze syntetyczne, nie zawierające wody, estry fosforanowe

HFDU Ciecze syntetyczne o innym składzie, nie zawierające wody

Układy hydrokinetyczne

Zastosowania wymagające cieczy niepalnych

HA Przekładnie automatyczne

Klasyikacje nie są jeszcze dokładnie opisane, mogą być uzupełniane

HN Sprzęgła i przemienniki mocy

podstawową rolę cieczy hydraulicznych, to jest przekazywanie energii.

Zapewniają one ochronę przeciwkorozyjną i smarowanie w zakresie

charakterystycznym dla olejów mineralnych bez dodatków. Nadają się

do mało wymagających zastosowań. Wykazują doskonałą odporność

na działanie wody. Są zalecane do urządzeń o średnim ciśnieniu oraz

wtedy, kiedy dodatki przeciwzużyciowe nie są konieczne.

Znormalizowane wymagania na trudnopalne ciecze hydrauliczne

typu HFAE, HFAS, HFB, HFC, HFDR i HFDU są zawarte w normach

międzynarodowych: ISO 12 922:1999 + Cor.1:2001 (EN-ISO 12 922:

2001). Zalecenia dotyczące zastosowań tego typu cieczy są podane

w normie ISO 7745:1989. W przemysłowych układach hydraulicznych,

najczęściej używanymi, trudnopalnymi cieczami hydraulicznymi są:

HFC, HFDR i HFDU.

Trudnopalne ciecze hydrauliczne mogą nie mieszać się z węglo-

wodorowymi lub estrowymi olejami hydraulicznymi. Z tego względu,

w przypadku zmiany cieczy hydraulicznej z olejowej na trudnopalną

należy posługiwać się specjalnymi zaleceniami, zawartymi w normie

ISO 7745:1989.

11.6.2 Inne rodzaje olejów hydraulicznych

Jako ciecze hydrauliczne bywają także stosowane inne oleje mine-

ralne, na przykład:

q oleje mineralne, o bardzo wysokim wskaźniku lepkości i bardzo

niskiej temperaturze płynięcia, przeznaczone do zastosowań w ni-

skich temperaturach (np. w lotnictwie); odpowiadające normom

wojskowym,

q oleje silnikowe oraz oleje do przekładni hydrokinetycznych; oleje

te posiadają większość właściwości olejów hydraulicznych; są one

zalecane przez różnych producentów maszyn budowlanych, rów-

nolegle z olejami hydraulicznymi,

q oleje hydrauliczne z detergentami; są to oleje odpowiadające kate-

gorii HM, lecz z możliwością dyspergowania pewnych ilości wody.

11.6.4 Biodegradowalne ciecze hydrauliczne

Do tej grupy są zaliczane ciecze hydrauliczne w zasadzie nie

zawierające wody płyny: HETG, HEPG, HEES, HEPR. Dopuszczalna za-

wartość oleju bazowego nie powinna być mniejsza niż 70 %. Ciecze

hydraluliczne tego rodzaju sa przeznaczone do urządzeń mobilnych,

stosowanych tam, gdzie ochrona środowiska jest szczególnie istotna:

rezerwaty, parki narodowe, miejscowości uzdrowiskowe, miejsca

w pobliżu wód powierzchniowych itp.

11.6.3 Trudnopalne ciecze hydrauliczne

W niektórych zastosowaniach, obecność substancji łatwopalnych

lub poddawanych bardzo wysokim temperaturom, może spowodo-

wać zapalenie olejów hydraulicznych, na przykład podczas przypad-

kowego pęknięcia elastycznego przewodu hydraulicznego i możliwe-

go wtedy kontaktu rozlanego oleju z gorącą powierzchnią lub ogniem.

W takim przypadku, konieczne jest stosowanie trudnopalnych cieczy

hydraulicznych. Ciecze takie zostały opracowane głównie dla potrzeb

przemysłu węglowego, metalurgicznego i energetycznego.

11.7 Czystość cieczy hydraulicznych

11.7.1 Zanieczyszczenia cieczy hydraulicznych

Od cieczy hydraulicznych wymaga się czystości odpowiedniej

do luzów i ciśnień w układzie hydraulicznym oraz braku zawartości

zanieczyszczeń stałych. Zanieczyszczona ciecz hydrauliczna może

spowodować wadliwą pracę układu hydraulicznego lub nawet

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: