Механическая и химическая стойкость рабочих жидкостей

Рабочие жидкости, особенно минеральные масла, при использовании в гидроприводах и хранении со временем теряют свои начальные физические и химические свойства – стареют.

Старение рабочей жидкости – результат механического, физического и химического действия на нее разных факторов.

Механическая деструкция рабочих жидкостей преимущественно связана с дросселированием при значительных перепадах давлений и объясняется молекулярно структурными изменениями как базовых жидкостей (масел), так и добавленных в них присадок. Сопровождается механическая деструкция потерей вязкости и ухудшением смазочных свойств рабочих жидкостей. Особенно это относится к механическим масляным смесям, которые предназначаются для работы в широком диапазоне температур – от к . Добавленные в такие смеси присадки при многоразовом дросселировании рабочих жидкостей в гидроприводах с давлениями 20 МПа достаточно быстро разрушаются и вязкость жидкостей уменьшается в 2 раза после 500 часов эксплуатации.

К физическим факторам, которые убыстряют старение рабочих жидкостей, относят твердые, жидкие и газообразные загрязнители жидкостей, изменение количественного и качественного состава присадок из-за их деструкции и образования на контактирующих поверхностях сорбционных пленок.

Твердые загрязнители (металлические включения, особенно цветного металла, частицы краски, пыль) являются катализаторами окисления рабочих жидкостей и эмульсации минеральных масел.

Наличие в минеральных маслах нерастворенной воды, как жидкого загрязнителя, приводит к образованию в маслах низкотемпературных осадков (шлаков) и стойких водомасляных эмульсий.

Растворенный воздух, и еще хуже – воздух в виде пузырьков, как газообразный загрязнитель, значительно ускоряет старение рабочих жидкостей. Особенно вредно наличие воздуха в даже незначительно обводненных минеральных маслах. Это приводит к пенообразованию с понижением смазочных качеств рабочих жидкостей, лакообразованию на поверхностях деталей. Поэтому кроме предупреждения попадания воды и воздуха в минеральные масла, в них необходимо добавлять антипенные присадки (0,002÷0,005%). Но следует помнить, что такие присадки легко фильтруются фильтрами тонкой очистки.

Кроме наличия воды и воздуха, причиной вспенивания минерального масла может быть большая степень его окисления. Чистые минеральные масла, которые не были в эксплуатации, пену не образуют.

Химические изменения в рабочих жидкостях – это окисление углеводородов базового минерального масла в результате действия разного рода загрязнителей и выпадения из него отложений в виде смол, а также разложения присадок к маслам под действием тех же загрязнителей. Интенсивность окисления минеральных масел увеличивается с повышением температуры на поверхности контакта жидкости с воздухом.

Скорость окисления масел можно значительно снизить (до 10÷20 раз) использованием антиокислительных присадок, которые прерывают цепные реакции автоокисления.

Но использование антиокислительных присадок ухудшает антикоррозионные свойства масел, для улучшения которых, в свою очередь, применяют антикоррозионные присадки. Совместное использование антиокислительных и антикоррозионных присадок в минеральных маслах должно быть строго сбалансированным и обоснованным, иначе возможно ухудшение их эксплуатационных качеств даже в сравнении с базовыми маслами.

Следует заметить, что окисление углеводородов базового минерального масла при обеспечении постоянной очистки не ухудшает, а улучшает его свойству, так как в первую очередь окисляются те молекулы масла, которые характеризуются наибольшей коррозийной активностью. После очистки (фильтрации) такого масла от продуктов окисления (смол), в минеральном масле появляются естественные ингибиторы коррозии и показатели его качества повышаются.

Так, при постоянной очистке от загрязнителей турбинные масла служат до 10000 часов. Срок использования соответствующих масел в металлообрабатывающих станках при низких эксплуатационных температурах и наличии эффективных средств фильтрации и очистки достигает 25000 часов и больше. В средних эксплуатационных условиях срок использования масел составляет 5000÷10000 часов, а при повышении температуры выше минеральное масло необходимо заменять меньше чем через 500 часов.

Опыт эксплуатации разных видов гидроприводов показал, что с целью сохранения начальных физических и химических свойств рабочих жидкостей экономически целесообразно улучшать системы их герметизации, очистки и охлаждения.