cairan kerja
satu . PERSYARATAN CAIRAN KERJA.
Pengoperasian normal penggerak hidraulik dimungkinkan saat menggunakan cairan kerja yang dapat menjalankan berbagai fungsi secara bersamaan.
Pertama-tama, fluida kerja dalam penggerak hidrolik adalah fluida kerja, mis. adalah pembawa energi, memastikan transfer yang terakhir dari sumber energi (motor) ke konsumennya (aktuator). Selain itu, fluida kerja bertindak sebagai pelumas pada pasangan gesekan penggerak hidrolik, sebagai agen pelumas dan pendingin, dan media yang menghilangkan produk aus. Pergi ke fungsi cairan kerja juga berlaku untuk perlindungan bagian-bagian penggerak hidrolik terhadap korosi.
Dalam hal ini, persyaratan serbaguna dikenakan pada cairan kerja, sampai batas tertentu kontradiktif dan pemenuhannya tidak selalu memungkinkan secara penuh. Ini termasuk:
Sifat pelumas yang baik;
Perubahan kecil dalam viskositas dengan perubahan suhu dan tekanan;
Kelembaman dalam kaitannya dengan bahan struktural bagian penggerak hidrolik;
Viskositas optimal, memastikan kehilangan energi minimal dan fungsi normal segel;
Toksisitas rendah dari fluida kerja itu sendiri dan uapnya;
Sedikit kecenderungan untuk berbusa;
Sifat anti-korosi; kemampuan untuk melindungi bagian penggerak hidrolik dari korosi;
Kepadatan optimal;
Daya tahan;
Kelarutan optimal air dalam fluida kerja: buruk untuk minyak mineral murni; baik untuk emulsi dll.
Sifat mudah terbakar;
Kemampuan rendah untuk menyerap atau melarutkan udara;
konduktivitas termal yang baik;
Koefisien ekspansi termal kecil;
Kemampuan untuk dibersihkan dengan baik dari kontaminan;
Kompatibilitas dengan merek lain dari cairan kerja;
Harga rendah;
Kegagalan untuk mematuhi kondisi ini menyebabkan berbagai pelanggaran dalam fungsi penggerak hidrolik. Secara khusus, sifat pelumas atau anti-korosi yang buruk menyebabkan pengurangan masa pakai aktuator hidrolik; viskositas yang tidak optimal atau ketergantungannya yang terlalu tinggi pada mode pengoperasian penggerak hidraulik mengurangi efisiensi keseluruhan. dll.
Pengoperasian normal dan jangka panjang dari penggerak hidraulik ditentukan secara merata oleh pilihan merek fluida kerja yang tepat selama desain, dan oleh pengoperasian penggerak hidraulik yang kompeten.
2. SIFAT DAN KARAKTERISTIK CAIRAN KERJA
2.1 SIFAT-SIFAT FISIK UMUM
Kepadatan fluida kerja - kuantitas fisik mencirikan rasio massa m cairan dengan volumenya:
Satuan densitas - kg / m3.
Nilai densitas sangat penting untuk karakteristik energi penggerak hidrolik. Nilai kerugian hidrolik tergantung padanya, yang ditentukan sebagai:
dimana C adalah kecepatan fluida.
Perubahan densitas fluida kerja ketika suhu berubah dari t1 ke t2 dijelaskan oleh ekspresi:
rt2 =r n1 / 1+b(t2-t1).
dimana b adalah koefisien muai volume.
Perubahan relatif volume zat cair dengan perubahan suhu dicirikan oleh koefisien suhu muai volume b.
di mana V dan DV adalah volume awal dan pertambahan volume ketika suhu naik sebesar Dt. Satuan koefisien b adalah 1/°c.
Perubahan volume DV dan volume fluida kerja ketika suhu berubah dari t1 ke t2 dapat ditentukan dengan rumus:
Vt2 = Vt1.
Nilai koefisien muai volumetriknya kecil. Namun, perubahan ini tetap harus diperhitungkan saat menghitung penggerak hidraulik dengan sirkulasi aliran tertutup untuk menghindari kerusakan elemen penggerak hidraulik selama pemanasan.
Kemungkinan penghancuran bagian-bagian penggerak hidraulik disebabkan oleh perbedaan nilai koefisien suhu ekspansi volume fluida kerja dan logam bagian-bagian penggerak hidraulik. Kenaikan tekanan karena pemanasan biasanya diperkirakan dengan rumus:
Dp = (b-bm)DtE / k
di mana bm adalah koefisien ekspansi volumetrik bahan bagian penggerak hidrolik;
E adalah modulus elastisitas cairan;
k- koefisien yang mencirikan elastisitas volumetrik bahan elemen penggerak hidrolik.
Perkiraan kasar kenaikan tekanan dalam bejana tertutup pada pemanasan 10 °C dan nilai rata-rata yang diterima dari b=8,75 10-4, bm=5,3 10-5, E=1,7 103 MPa dan k=1 memberikan a nilai sekitar 15 MPa. Oleh karena itu, dalam penggerak hidrolik dengan sirkulasi tertutup, dioperasikan dengan berbagai perubahan suhu fluida kerja, katup pengaman atau perangkat lain harus dipasang untuk mengkompensasi kenaikan suhu volume fluida.
Kompresibilitas cairan adalah kemampuannya untuk mengubah volumenya secara reversibel di bawah aksi tekanan eksternal, mis. sehingga setelah penghentian tekanan eksternal, volume awal dipulihkan.
Kompresibilitas cairan dicirikan oleh modulus elastisitas cairan E dengan dimensi Pa (atau MPa).
Penurunan volume cairan di bawah tekanan ditentukan oleh rumus
Dengan meningkatnya tekanan, modulus elastisitas meningkat, dan ketika cairan dipanaskan, itu berkurang.
Biasanya, oli penggerak hidraulik yang berfungsi mengandung hingga 6% udara yang tidak larut. Setelah didiamkan selama sehari, kadar udara turun menjadi 0,01-0,02%. Dalam hal ini, fluida kerja adalah campuran gas-cair, modulus elastisitasnya dihitung dengan rumus:
Misalnya \u003d E (Vzh / Vp + 1) / (V baik / Vp + E p0/p 2)
di mana Vl, Vp adalah volume fase cair dan gas, masing-masing, pada tekanan atmosfer 0.
Fluida kerja juga mengandung sejumlah udara terlarut (sebanding dengan nilai tekanan), yang praktis tidak mempengaruhi sifat fisiko-kimia minyak, tetapi berkontribusi terhadap terjadinya kavitasi, terutama pada saluran hisap pompa, di throttle dan tempat lain dari penggerak hidrolik, di mana ada perubahan tekanan yang tajam.
2.2 VISKOSITAS
Viskositas - sifat cairan untuk menahan geser dari satu lapisan relatif terhadap yang lain di bawah aksi gaya tangensial gesekan internal. Tegangan gesekan menurut hukum Newton sebanding dengan gradien kecepatan dC/dy
Koefisien proporsionalitas h disebut viskositas dinamis
Satuan viskositas dinamis adalah 1 Pa.s. (sekon pascal).
Lebih umum adalah indikator lain - viskositas kinematik, yang memperhitungkan ketergantungan gaya gesekan internal pada inersia aliran fluida. Viskositas kinematik (atau koefisien viskositas dinamis) diberikan oleh
Satuan viskositas kinematik adalah 1m2/s. Nilai ini besar dan tidak nyaman untuk perhitungan praktis. Oleh karena itu, digunakan nilai 104 kurang dari -1 cm2 / s = 1Cst (stokes), atau seperseratus St - cSt (centistokes). Dokumen peraturan dan teknis biasanya menunjukkan viskositas kinematik pada 100 ° C - (g100) atau pada 50 ° C - (g50). Untuk oli merek baru, sesuai dengan standar internasional, viskositas ditunjukkan pada 40 ° C (lebih tepatnya pada 37,8 ° C) - g40. Suhu yang ditunjukkan sesuai dengan 1000 Fahrenheit.
Dalam praktiknya, parameter lain yang mencirikan viskositas cairan juga digunakan. Yang sering digunakan adalah apa yang disebut viskositas kondisional atau relatif, ditentukan oleh aliran cairan melalui lubang kecil viskometer (alat untuk menentukan viskositas) dan membandingkan waktu aliran dengan waktu aliran air. Tergantung pada jumlah cairan yang diuji, diameter lubang dan kondisi pengujian lainnya, indikator yang berbeda digunakan. Di Rusia, untuk mengukur kondisi viskositas, derajat konvensional Engler (°E) diadopsi, yang merupakan pembacaan viskometer pada 20, 50 dan 100 °C dan ditunjuk masing-masing °E20; °E50 dan °E100 . Nilai kekentalan dalam derajat Engler adalah perbandingan waktu aliran melalui lubang viskometer 200 cm3 zat cair uji terhadap waktu aliran air suling dalam jumlah yang sama pada t = 20 C..
Viskositas suatu zat cair bergantung pada komposisi kimia, pada suhu dan tekanan. Faktor terpenting yang mempengaruhi viskositas adalah suhu. Ketergantungan viskositas pada suhu berbeda untuk cairan yang berbeda. Untuk minyak dalam rentang suhu dari t = +50 0C hingga titik tuang, rumus diterapkan:
nzh= n50 exp (A / Tzha)
dimana nl adalah nilai viskositas kinematik pada suhu Tl (° K), dalam cCm;
A dan a adalah koefisien empiris.
Untuk beberapa fluida kerja, nilai koefisien A dan a diberikan pada Tabel. satu.
Tabel 1.
| VMG3 | AMG-10 | MG-20 | MG-30 | |
| A* 10-8 | 10,98 | 10,82 | 40 | 94 |
| sebuah | 3,06 | 3,06 | 3,77 | 3,91 |
Ketergantungan viskositas pada suhu, atau yang disebut sifat viskositas-suhu fluida kerja, dievaluasi menggunakan indeks viskositas (VI), yang merupakan karakteristik paspor minyak modern. Minyak dengan indeks viskositas tinggi mengubah viskositasnya lebih sedikit dengan perubahan suhu. Dengan indeks viskositas kecil, ketergantungan viskositas pada suhu kuat. VI ditentukan dengan membandingkan oli yang diberikan dengan dua standar. Salah satu standar ini dicirikan oleh karakteristik suhu-viskositas yang curam, yaitu ketergantungan yang kuat dari viskositas pada suhu, dan yang lainnya memiliki karakteristik datar. Referensi curam ditetapkan CI=0 dan referensi datar ditetapkan CI=100.
Sesuai dengan GOST 25371-82, IV dihitung dengan rumus:
IV =(n-n1) /(n-n2)
atau IV=(n-n1) / n3
di mana n adalah viskositas kinematik dari minyak referensi pada t= 40 0C dengan IV=0 dan memiliki viskositas kinematik yang sama dengan minyak yang diberikan pada t=100 0C, cСm;
n1 - viskositas kinematik dari minyak yang diberikan pada t=40 0C , m ;
n2 - viskositas kinematik dari oli referensi pada t=40 0C, dengan IV=100 dan memiliki viskositas yang sama dengan oli yang diberikan pada t=100 0C, cСm;
n3= n- n2 , cCm .
Fluida kerja nyata memiliki nilai VI dari 70 hingga 120.
Viskositas fluida kerja meningkat dengan meningkatnya tekanan. Untuk perhitungan praktis, rumus yang menghubungkan viskositas dinamis dengan tekanan dapat digunakan:
di mana h0 dan hp adalah viskositas dinamis pada tekanan atmosfer dan tekanan p.
a adalah koefisien konstan; tergantung pada merek oli, a \u003d 1,002 - 1,004.
Minyak memadat pada suhu rendah. Titik tuang (GOST 20287-74) adalah suhu di mana minyak mengental sedemikian rupa sehingga ketika tabung reaksi dengan minyak dimiringkan pada 450, levelnya selama 1 menit. tetap tidak bergerak. Pada titik tuang, pengoperasian penggerak hidrolik tidak mungkin dilakukan. Suhu operasi minimum diasumsikan 10-150 di atas titik tuang.
Viskositas fluida kerja memiliki dampak langsung pada proses dan fenomena kerja yang terjadi baik pada elemen individual maupun pada penggerak hidraulik secara keseluruhan. Pengaruh viskositas masih kontroversial dan penelitian yang cermat diperlukan untuk merekomendasikan viskositas optimal untuk penggerak hidrolik tertentu. Perubahan viskositas adalah kriteria untuk mencapai keadaan batas fluida kerja.
Pada viskositas yang terlalu tinggi, gaya gesekan dalam cairan sangat signifikan sehingga dapat menyebabkan pelanggaran terhadap kontinuitas aliran. Dalam hal ini, ruang kerja pompa tidak terisi, kavitasi terjadi, aliran berkurang, dan indikator keandalan memburuk.
Tapi selain itu, viskositas fluida kerja yang tinggi memungkinkan untuk mengurangi kebocoran melalui celah dan segel celah. Pada saat yang sama, efisiensi volumetrik meningkat. Tetapi viskositas tinggi secara bersamaan meningkatkan gesekan pada pasangan gosok dan mengurangi efisiensi mekanis. Pada saat yang sama, efisiensi hidraulik juga menurun, karena rugi hidraulik meningkat.
Disarankan untuk memilih fluida kerja sedemikian rupa sehingga viskositas kinematik selama operasi jangka panjang dalam penggerak hidrolik dengan pompa roda gigi berada di kisaran 18-1500 cCm, dalam penggerak hidrolik dengan pompa baling-baling 10 - 4000 cCm dan dalam cairan hidrolik berhubungan dengan kekuatan marodrive dengan pompa piston aksial 6 -2000 ccm.
Pelumasan fluida kerja dikaitkan dengan pembentukan lapisan minyak pada permukaan gosok dan kemampuannya untuk menahan pecah. Umumnya, semakin tinggi viskositas, semakin tinggi kekuatan minyak. film geser. Fluida kerja dalam penggerak hidrolik harus mencegah kontak dan penyitaan permukaan gosok pada kecepatan geser rendah dalam kondisi mode gesekan batas. Dengan kata lain, fluida kerja harus, pertama, memiliki sifat anti-seize, dan kedua, mengurangi keausan permukaan gesekan, menciptakan rezim pelumasan hidrodinamik, yaitu, memiliki sifat anti-aus.
Meningkatkan tekanan ekstrim dan sifat anti-aus dari fluida kerja dicapai dengan memasukkannya ke dalam komposisi aditif. Biasanya, beberapa aditif atau aditif kompleks diperkenalkan yang meningkatkan beberapa indikator fluida kerja sekaligus.
Stabilitas properti adalah kemampuan fluida kerja untuk tetap beroperasi selama waktu tertentu ketika properti awal berubah dalam batas yang dapat diterima.
Stabilitas ditandai dengan kapasitas anti-oksidasi dan homogenitas fluida kerja, yang saling bergantung satu sama lain. Selama operasi jangka panjang, sebagai akibat dari reaksi minyak hidrokarbon dengan oksigen udara, fraksi tidak larut resin muncul dalam fluida kerja, yang membentuk endapan dan film pada permukaan bagian, menyebabkan penuaan fluida kerja. Akibatnya, fungsi normal elemen penggerak hidraulik presisi seperti distributor, throttle, dll. dapat terganggu.
Laju oksidasi sangat dipengaruhi oleh suhu minyak, intensitas pencampurannya, jumlah air dan udara dalam fluida kerja, serta kontaminan logam. Kehadiran bagian tembaga memiliki efek katalitik yang signifikan pada proses penuaan. Oksidasi fluida kerja ditandai dengan perubahan bilangan asam PH, yang ditentukan oleh jumlah miligram caustic potassium (KOH) yang dibutuhkan untuk menetralkan asam bebas dalam 1 g fluida. Angka asam pH dan jumlah sedimen digunakan untuk menilai penuaan cairan (GOST 5985-79). Ini adalah salah satu parameter yang menentukan kinerja fluida kerja. Aditif digunakan untuk meningkatkan sifat antioksidan dari fluida kerja.
2 Sifat anti-korosi - ciri kemampuan
cairan operasi untuk melepaskan udara atau gas lain tanpa berbusa. Kemampuan ini ditentukan oleh waktu hilangnya busa setelah masuknya udara ke dalam cairan atau penghentian pencampuran. Kemampuan untuk menahan buih ditingkatkan dengan penambahan aditif antibusa. Mekanisme kerja aditif adalah menurunkan tegangan permukaan cairan. Berkonsentrasi pada permukaan gelembung busa, aditif berkontribusi pada pecahnya, dan, akibatnya, pemadaman busa yang cepat.
Ketahanan fluida kerja terhadap pembentukan suatu emulsi ditandai dengan kemampuannya untuk mengalami delaminasi dan terpisah dari air yang masuk ke dalamnya. Dengan menambahkan demulsifier (zat yang merusak emulsi minyak) ke dalam cairan, tegangan permukaan film pada antarmuka air-minyak diturunkan dan fluida kerja tidak bercampur dengan air.
Kompatibilitas fluida kerja dengan bahan penggerak hidrolik ditandai dengan tidak adanya korosi logam, serta stabilitas sifat fisiko-kimia fluida. Alasan aktivitas korosif fluida kerja terkait erat dengan akumulasi senyawa kimia di dalamnya, yang menyebabkan korosi logam.
Di antara senyawa-senyawa ini, peroksida, yang terbentuk sebagai akibat dari penuaan fluida kerja, dan yang dievaluasi dengan pH asam, memiliki efek utama pada korosi.
Sifat anti korosi dari fluida kerja dievaluasi dengan uji korosi pelat logam (baja 50 dan tembaga M2) yang ditempatkan selama 3 jam dalam cairan yang dipanaskan hingga 1000C. Tidak adanya penggelapan pada pelat logam adalah hasil tes positif.
Kompatibilitas dengan produk karet dari penggerak hidrolik dievaluasi dengan jumlah pembengkakan karet UIM-1 atau kehilangan massanya dalam fluida kerja.
Abstrak serupa:
Perhitungan bendungan beton. Perhitungan rana otomatis.
Metode ini terdiri dari fakta bahwa gelembung udara ditiupkan ke dalam cairan uji melalui kapiler. Tekanan udara (P) yang diperlukan untuk memecahkan gelembung dari kapiler adalah nilai yang diinginkan.
Nozel untuk peralatan kolom. Mixer. Nozel. piring.
2. FLUIDA HIDROLIK
2.1. Penunjukan cairan kerja dan persyaratan dasar untuk mereka
Cairan yang digunakan dalam penggerak hidrolik adalah media kerjanya. Akibatnya, itu disebut bekerja. Fluida kerja menyediakan transfer energi dari pompa ke motor hidrolik dan sinyal kontrol dalam sistem hidrolik. Selain itu, ini memberikan pelumasan permukaan gesekan perangkat hidraulik, menghilangkan produk aus dari pasangan gesekan, melindungi bagian logam dari korosi dan menghilangkan panas yang dihasilkan dalam penggerak hidraulik.
Fluida kerja terkena berbagai tekanan, suhu dan kecepatan. Pilihan fluida kerja yang tepat memastikan kinerja penggerak hidraulik dan sangat menentukan parameter pengoperasiannya.
Persyaratan berikut berlaku untuk fluida kerja.
1. Pelumasan yang baik, memastikan pengoperasian pasangan gesekan yang andal.
2. Perubahan kecil dalam viskositas dimungkinkan pada rentang suhu yang luas, yang juga menentukan variabilitas rendah dari karakteristik perangkat hidraulik dan penggerak hidraulik secara keseluruhan.
3. Ketahanan api yang tinggi.
4. Stabilitas sifat mekanik dan kimia dalam kondisi operasi dan penyimpanan jangka panjang. Stabilitas sifat mekanik dipahami, pertama-tama, sebagai kemampuan cairan untuk menahan proses "penggumpalan", yang merupakan proses penghancuran molekul selama pelambatan jangka panjang di celah sempit, pencampuran cairan dan paparan. getaran, yang menyebabkan penurunan viskositas. Stabilitas sifat kimia dipahami sebagai kemampuan untuk menahan oksidasi di bawah pengaruh lingkungan dan reaksi hidrolisis karena adanya air dalam cairan, serta reaksi kimia cairan dengan bahan dinding perangkat hidrolik. dan segel.
5. Toksisitas rendah dari fluida kerja dan uapnya.
6. Elastisitas curah tinggi.
7. Konduktivitas termal yang tinggi.
8. Koefisien ekspansi termal kecil.
9. Ketahanan radiasi.
10. Ketahanan terhadap berbusa.
11. Kelarutan gas yang rendah, memberikan elastisitas cairan yang tinggi.
12. Biaya rendah.
Persyaratan ini sebagian besar tidak kompatibel. Oleh karena itu, pilihan fluida kerja adalah kesulitan tertentu.
2.2. Sifat fisik dasar fluida kerja
Dari sekian banyak sifat cairan, kami hanya akan fokus pada yang paling penting dari sudut pandang pengoperasian penggerak hidrolik, menentukan parameter operasinya dan yang harus diperhitungkan oleh pengembang. Properti ini ditentukan oleh persyaratan yang tercantum di atas.
Kepadatan,, ditandai dengan rasio massa m ke volumenya
Untuk perhitungan praktis, kerapatan fluida kerja mineral dapat diambil 
.
Kepadatan fluida kerja mencirikan kehilangan tekanan selama alirannya melalui throttle, katup, dan saluran hidrolik. Jadi dalam aliran turbulen
di mana Q adalah laju aliran fluida; hilang tekanan; Kepadatan berkurang dengan meningkatnya suhu
,
(2.2)
di mana, masing-masing, kepadatan pada suhu, koefisien ekspansi volumetrik. Untuk cairan mineral 
pada
Properti ini harus diperhitungkan saat merancang penggerak hidrolik dengan sirkulasi tertutup dari fluida kerja. Dalam penggerak seperti itu, dengan peningkatan suhu, peningkatan volume dan peningkatan tekanan terjadi, yang dapat menyebabkan kehancuran sistem hidrolik. Untuk menghindari hal ini, kompensator termal dipasang ke tangki hidrolik, misalnya, tipe bellow. Perubahan volumenya harus cukup untuk mengkompensasi ekspansi termal fluida kerja di seluruh sistem hidrolik.
Viskositas- sifat cairan untuk menahan perpindahan relatif dari lapisannya. Properti ini sangat penting untuk pengoperasian penggerak hidrolik.
Pengaruh viskositas tidak jelas. Di satu sisi, viskositas tinggi meningkatkan keandalan pelumasan permukaan gosok. Mengurangi kebocoran pada perangkat hidraulik dan meningkatkan stabilitas penggerak hidraulik. Di sisi lain, ini meningkatkan kerugian gesekan, meningkatkan ketahanan hidraulik pada saluran hidraulik, dan mengurangi kecepatan penggerak.
Viskositas cairan dicirikan oleh koefisien viskositas dinamis dan kinematik. Koefisien viskositas dinamis, Pa, ditentukan dari persamaan yang menyatakan hukum gesekan fluida Newton:
di mana T - gaya yang timbul di antara lapisan-lapisan cairan yang bergerak; S – area kontak permukaan lapisan; – gradien kecepatan.
Koefisien viskositas kinematik, ditentukan oleh rasio
Itu juga diukur dalam stokes (St)
1 St = 100 cSt = 1
Karena kenyataan bahwa sulit untuk secara langsung mengukur viskositas dalam cairan yang bergerak, viskositas bersyarat ditentukan dengan menggunakan instrumen khusus yang disebut viskometer. Aplikasi terbesar ditemukan oleh viskometer Engler, yang mengukur viskositas sebagai rasio waktu keluar 200 cairan melalui lubang dengan diameter 2,8 mm di bawah aksi beratnya sendiri dengan waktu keluar dari volume air suling yang sama. pada suhu 4C. Satuan viskositas yang ditentukan dengan cara ini disebut derajat viskositas bersyarat). Di beberapa negara, satuan ini disebut derajat Engler ().
Konversi ke cSt dilakukan sesuai dengan rumus
Viskositas fluida kerja sangat tergantung pada suhunya. Untuk minyak mineral, efek ini dapat ditentukan secara empiris.
di mana adalah viskositas pada 50C; suhu. Ketergantungan ini berlaku dalam kisaran suhu 30С150. Untuk minyak dalam interval = 1050cCt.
Viskositas versus tekanan p dapat disajikan dalam bentuk berikut:
di mana adalah koefisien viskositas dinamis di p=0
;
koefisien viskositas piezo. Ekspresi ini berlaku di . Kehadiran udara dalam fluida kerja menyebabkan beberapa penurunan viskositas.
1+0,015V, (2.8)
di mana adalah viskositas cairan murni; viskositas fluida kerja yang mengambil udara dari total volume.
Kompresibilitas Sifat zat cair untuk mengubah volumenya di bawah tekanan. Kompresibilitas fluida kerja harus minimal, karena keberadaannya menyebabkan penurunan pasokan pompa, mengganggu kelancaran gerakan unit mesin yang digerakkan oleh penggerak hidrolik, mengurangi implementasi gerakan, dan mengurangi stabilitas hidrolik. menyetir.
Kompresibilitas, , dicirikan oleh rasio kompresi volumetrik
, (2.9) di mana perubahan relatif volume dengan perubahan tekanan sebesar
Nilai timbal balik disebut modulus elastisitas volumetrik cairan, Pa:
Untuk minyak mineral, modulus elastisitas terletak di dalam MPa. Pipa, terutama selang, mengurangi modulus elastisitas "berkurang".
Proses pemampatan fluida kerja dapat berlangsung pada kecepatan yang berbeda-beda. Kompresi selama proses lambat, di mana pertukaran panas dengan lingkungan memiliki waktu untuk diselesaikan, dicirikan oleh modulus elastisitas isotermal. Kompresi selama proses cepat, di mana perpindahan panas tidak memiliki waktu untuk menyelesaikan, ditandai dengan modulus elastisitas adiabatik. Metode eksperimental untuk menentukan modulus ini didasarkan pada pengukuran kecepatan rambat gelombang suara dalam cairan
dimana adalah kecepatan suara dalam cairan.
Telah ditetapkan bahwa ketika menghitung proses cepat dalam penggerak hidrolik, dimungkinkan untuk mengambil . Modulus curah tergantung pada tekanan dan suhu. Elastisitas meningkat dengan meningkatnya tekanan dan menurun dengan meningkatnya suhu
di mana adalah modulus curah tanpa adanya media gas dalam cairan pada C,.
Adanya udara yang tidak larut dalam bentuk gelembung-gelembung kecil memiliki pengaruh yang besar terhadap kompresibilitas fluida kerja. Kompresibilitas dalam hal ini berkali-kali lebih tinggi daripada kompresibilitas cairan murni. Mari kita pertimbangkan efek ini di bawah kondisi proses kompresi isotermal. Udara yang tidak larut dalam volume membentuk campuran dua fase dengan volume cairan murni.
Membedakan (2.12) sehubungan dengan tekanan dan dengan asumsi bahwa hukum kompresi campuran memiliki karakter yang sama seperti untuk cairan murni, dan hukum kompresi udara mematuhi hukum Boyle-Marriott
,
(2.13)
di mana modulus campuran volumetrik dan cairan murni; volume adalah tekanan. Dengan proses kompresi isotermal, n=1. Dari (2.13) dan (2.12) kita peroleh
(2.14)
Membagi ruas kanan (2,14) dengan volume awal cairan dalam campuran dan mensubstitusinya, kita peroleh
.
(2.15)
Dalam sistem nyata, kandungan udara dapat sangat bervariasi (). Ketergantungan modulus elastisitas curah pada tekanan fluida kerja pada kadar udara yang berbeda ditunjukkan pada Gambar.
Seperti dapat dilihat dari gambar, pengaruh tekanan memanifestasikan dirinya ke tingkat yang lebih besar pada nilai-nilai yang rendah. Untuk menghilangkan zona ini, katup tekanan harus dipasang di saluran hidrolik saluran pipa hidrolik, menciptakan arus balik dengan urutan 0,5-1 MPa. Karena ini, kompresibilitas fluida kerja di rongga pembuangan motor hidrolik berkurang dan kelancaran gerakan benda kerja mesin meningkat, terutama saat menggunakan silinder hidrolik. Pada tekanan lebih dari 15 MPa, efek udara pada kompresibilitas praktis tidak berpengaruh, karena masuk ke keadaan terlarut. Keadaan ini juga menentukan kegunaan beralih ke tekanan yang lebih tinggi dari fluida kerja di saluran tekanan hidrolik drive. Untuk mengurangi jumlah udara yang tidak larut, perlu diketahui cara utama penetrasinya ke dalam sistem hidrolik. Kebocoran udara yang paling intensif terjadi di saluran hisap melalui kebocoran di titik-titik pemasangan flensa pompa dan filter masuk, melalui segel poros, dll. Kebocoran udara juga terjadi ketika level cairan di tangki hidrolik berkurang relatif terhadap pipa hisap. Udara tidak terlarut dapat terbentuk dari udara terlarut di daerah bertekanan rendah. Dalam hal ini, proses sebaliknya berlangsung jauh lebih lambat.
Pengukuran jumlah udara yang tidak larut dilakukan baik dengan mengukur volume cairan sebelum dan sesudah pemisahannya, atau dengan mengukur beberapa sifat fluida kerja (densitas, modulus elastisitas, dll.), tergantung pada jumlahnya.
Jumlah udara dalam sistem hidrolik dapat dikurangi dengan menggunakan diafragma elastis yang mengecualikan kontak dengan cairan di tangki hidrolik atau dengan menciptakan tekanan balik di saluran hisap. Pembuangan udara dalam sistem hidraulik buntu dan pada titik atas perangkat hidraulik dilakukan dengan menggunakan sumbat pembuangan udara (breathers) atau katup.
Sifat termal. Yang paling menarik adalah kapasitas panas spesifik dan konduktivitas termal. Kapasitas panas spesifik mencirikan intensitas kenaikan suhu fluida kerja dalam sistem hidrolik. Dibandingkan dengan air, kapasitas panas spesifik minyak mineral adalah setengahnya. Konduktivitas termal mencirikan jumlah panas yang ditransfer per satuan waktu melalui permukaan satuan pada perbedaan suhu antara cairan dan dinding satu derajat. Untuk pembuangan panas yang lebih baik, fluida kerja harus memiliki sifat termal yang tinggi.
Kisaran suhu untuk penggunaan fluida kerja terkait dengan titik nyala dan tuang. Titik nyala adalah suhu di mana uap cairan membentuk campuran dengan udara yang berkedip ketika nyala api terbuka. Titik nyala memungkinkan untuk menilai keamanan kebakaran sistem hidrolik. Titik tuang adalah suhu di mana fluida kerja mengental sedemikian rupa sehingga ketika tabung reaksi dimiringkan pada 45 ee, levelnya tetap tidak berubah selama 1 menit. Untuk minyak industri yang paling umum, titik nyala adalah 160 - 200C, dan titik tuang adalah 30 - 15C.
Properti Listrik penting untuk fluida kerja yang digunakan dalam perangkat elektro-hidraulik penggerak hidraulik. Untuk menghindari korsleting, kegagalan isolasi atau percikan akibat kemungkinan masuknya fluida kerja, konduktivitas listriknya harus minimal.
2.3. Karakteristik fluida kerja
Jenis utama fluida kerja yang paling banyak digunakan adalah minyak mineral. Oli hidraulik industri I12A, I20A, I30A, I40A, I50A digunakan pada penggerak hidraulik industri umum yang beroperasi di ruangan berpemanas pada suhu udara 0 hingga +35C. Angka dalam penunjukan oli menunjukkan viskositasnya dalam centistokes pada t = 50C. Minyak industri adalah yang termurah, tidak beracun, karena tidak mengandung aditif. Namun, di sisi lain, mereka memiliki kecenderungan yang meningkat untuk mengoksidasi dan melepaskan resin, sehingga masa pakainya sangat terbatas. Oli industri digunakan dalam sistem hidrolik yang beroperasi pada suhu cairan tidak melebihi 60C.
Dalam penggerak hidraulik yang beroperasi pada suhu di atas 60 ° C, oli turbin Tp-22, Tp-30, Tp-46 digunakan, yang berbeda dari yang industri dalam sifat kinerja yang lebih tinggi (antioksidan dan pelumasan, ketahanan anti-busa, peningkatan masa pakai) . Sifat-sifat tersebut disediakan oleh pengenalan berbagai jenis aditif () fenol, asam lemak, polisiloksan, dll.).
Penggerak hidraulik yang beroperasi pada tekanan 16-35 MPa direkomendasikan untuk dioperasikan pada oli seri IGP, yang memiliki sifat kinerja lebih tinggi.
Dalam penggerak hidraulik yang dipasang pada alat berat yang beroperasi di kondisi lapangan, minyak digunakan yang memiliki ketergantungan viskositas yang lebih rendah pada suhu. Diantaranya adalah oli multigrade MGE-10A, yang dirancang untuk beroperasi tanpa penggantian selama 10 tahun pada suhu sekitar dari -55 hingga +55C. Oli VMGZ adalah jenis fluida kerja utama untuk penggerak hidraulik mesin pembangunan jalan yang beroperasi di Far North, dan juga digunakan sebagai grade musim dingin di daerah beriklim sedang. Oli MG-30 digunakan dalam drive serupa sebagai oli musim panas.
Sistem hidrolik penerbangan pesawat subsonik menggunakan oli penerbangan AMG-10, yang mudah dibedakan dengan warna merahnya.
Minyak mineral memiliki kisaran suhu aplikasi yang terbatas. Batas atas biasanya tidak melebihi 80-90C. Selain itu, mereka mudah terbakar. Kekurangan ini kurang menonjol dalam cairan kerja sintetis. Mereka memiliki karakteristik viskositas yang lebih datar, memiliki ketahanan api yang lebih besar. Ini termasuk diester, fosfat, siloksan, air-glikol dan cairan air-gliserin. Dari kelas fluida kerja ini, seseorang dapat menyebutkan fluida 7-50C-3, yang digunakan dalam sistem hidrolik penerbangan yang beroperasi pada kisaran suhu dari -60 hingga + 175C. Kerugian dari cairan sintetis adalah biaya tinggi, pelumasan yang buruk dan kebutuhan untuk beralih ke bahan segel khusus.
Jenis lain dari fluida kerja adalah emulsi penahan air. Mereka memiliki biaya rendah, kapasitas panas yang lebih tinggi, tahan api. Dalam penggerak hidrolik mesin tempa dan pengepres, emulsi "minyak dalam air" digunakan, di mana 2-5% emulsi mengandung minyak mineral dan 95-98% air. Emulsol berada dalam air dalam fase terdispersi. Kerugian dari cairan tersebut adalah pelumasan rendah, korosifitas tinggi dan ketidakmampuan untuk digunakan pada suhu rendah. Emulsi yang lebih menjanjikan "air dalam minyak", kandungan airnya sekitar 40%. Ini menggabungkan sifat positif dari emulsi minyak dalam air dan minyak mineral. Namun sejauh ini, cairan kerja yang mengandung air belum menerima aplikasi luas, karena beralih ke mereka menyebabkan peningkatan biaya perangkat hidraulik individu sekitar 1,5-5 kali dan peningkatan daya yang dikonsumsi oleh pompa sekitar 1,5 kali. Saat ini, mereka digunakan dalam sistem hidrolik di mana masalah keselamatan kebakaran sangat penting, misalnya, dalam peralatan pertambangan dan metalurgi.
abstrak pada disiplin Fisika dan Energi dengan topik: Fluida kerja penggerak hidrolik; konsep dan jenis, klasifikasi dan struktur, 2015-2016, 2017.
cairan- Ini adalah benda fisik, dalam struktur molekulnya menempati posisi perantara antara padatan dan gas. Cairan berbeda dari benda padat dengan adanya fluiditas, dan dari gas dengan variabilitas yang sangat kecil dari volume ketika kondisi eksternal berubah.
Fluida kerja menyatukan semua perangkat pengubah penggerak hidraulik dan merupakan salah satu elemen utamanya, yang melakukan fungsi multilateral transfer energi, pelumasan bagian gosok, yaitu memastikan pengoperasian dan keandalan penggerak hidraulik.
Mekanika fluida didasarkan pada prinsip-prinsip dasar fisika dan mekanika umum. Gaya yang bekerja pada volume terbatas cairan, seperti dalam mekanika padat, dibagi menjadi internal dan eksternal. Gaya internal melakukan interaksi antara partikel fluida. Gaya eksternal dibagi menjadi gaya volume yang didistribusikan ke seluruh volume cairan, seperti gravitasi, dan gaya permukaan yang bekerja pada permukaan bebas cairan, serta gaya yang bekerja dari sisi dinding pembatas.
Ciri khusus cairan adalah tidak adanya gaya tarik praktis dalam keadaan alami dan resistensi yang signifikan terhadap gaya geser, yang memanifestasikan dirinya selama pergerakan cairan dalam bentuk gaya gesekan internal.
Untuk menyederhanakan perhitungan teoretis dan penelitian dalam hidrolika, model fluida ideal digunakan, yang, tidak seperti yang nyata, tidak memiliki gaya gesekan internal, benar-benar tidak dapat dimampatkan dan hanya dicirikan oleh kepadatan. Aliran fluida ideal dalam saluran apa pun tidak disertai dengan kehilangan energi.
Untuk memperluas kesimpulan teoritis yang diperoleh untuk cairan ideal ke cairan nyata, koreksi atau koefisien yang diperoleh selama mempelajari cairan nyata diperkenalkan.
Cairan hidrolik dan persyaratannya
cairan kerja adalah badan kerja penggerak hidrolik, oleh karena itu harus kompresibel rendah, karena hanya dalam kondisi ini ia dapat secara efektif mentransfer tekanan yang diberikan padanya. Cairan kerja harus homogen, tidak mengandung air, asam dan alkali, karena zat ini menyebabkan korosi logam dan pembusaan cairan.
Saat memilih fluida kerja, serangkaian indikator awal diperhitungkan: kisaran dan perbedaan tekanan operasi, suhu dan laju aliran, karakteristik bahan yang digunakan, kemungkinan pembersihan dan penggantian fluida, biayanya, dll.
Cairan hidrolik mesin penambangan berada di bawah pengaruh tekanan, suhu, dan kecepatan yang sangat bervariasi. Misalnya, tekanan fluida dalam penggerak hidraulik penopang atap bertenaga mencapai 60 MPa atau lebih, dan kecepatan gerakan di masing-masing elemen adalah 1200 m/s.
Kisaran suhu di mana penggerak hidrolik mesin pertambangan bawah tanah biasanya beroperasi adalah 10 ... 90 ° C, dan penggerak hidrolik mesin pertambangan terbuka sering beroperasi pada suhu rendah. Selain itu, fluida kerja penggerak hidraulik berada dalam kondisi kandungan debu yang tinggi dan kelembaban atmosfer yang tinggi.
Untuk memastikan pengoperasian normal penggerak hidraulik, persyaratan berikut diterapkan pada fluida kerja:
Pelumas yang baik dan sifat anti-korosi yang stabil, dengan mempertimbangkan bahan bantalan dan segel penggerak hidraulik;
Inert terhadap material yang digunakan dalam penggerak hidraulik, termasuk logam, cat, plastik, dan material fleksibel, dan sifat pelindung yang baik untuk melindungi material dari korosi setelah cairan dikeringkan;
Kompatibilitas viskositas cairan dengan sealant dan celah;
Perubahan kecil dalam viskositas pada berbagai suhu dan tekanan;
Kisaran suhu operasi yang cukup lebar;
Umur panjang, ketahanan terhadap oksidasi, kelembaban dan penyerapan udara;
Sedikit kecenderungan untuk berbusa;
Titik nyala tinggi - tahan api dan bahaya kebakaran;
Keamanan dalam penanganan, yaitu cairan tidak beracun, terutama saat disemprotkan dan saat terurai;
Konduktivitas termal yang baik dan panas spesifik yang rendah;
Tidak ada delaminasi atau dekomposisi menjadi fraksi terpisah selama penyimpanan jangka panjang;
Biaya rendah dan tidak kelangkaan;
Stabilitas properti selama operasi dan penyimpanan.
Parameter dasar fluida kerja
Penting ketika memilih cairan adalah densitas, viskositas dan kompresibilitas.
Kepadatan Cair Ini memiliki pengaruh besar pada nilai tekanan dalam sistem hidrolik, karena hanya pada penurunan tekanan tertentu fluida dapat mengalir melalui saluran struktural perangkat hidrolik. Semakin tinggi densitas fluida kerja, semakin banyak tekanan yang dikeluarkan untuk mempercepat dan memperlambat aliran, sementara tidak ada kerja yang berguna di aktuator. Untuk fluida kerja dengan densitas yang lebih tinggi, perlu, ceteris paribus, untuk mentransfer energi aliran yang diberikan untuk menggunakan elemen dengan area aliran yang besar dan, sebaliknya, untuk fluida dengan densitas yang lebih rendah, elemen dengan celah yang sangat kecil. Penciptaan elemen dengan celah kecil dikaitkan dengan kesulitan besar dan membutuhkan pembersihan fluida kerja yang sangat halus. Berdasarkan hal ini, direkomendasikan untuk menggunakan cairan hidrolik dengan kepadatan (7 ... 10) 102 kg / m3 dalam penggerak hidrolik.
Viskositas- karakteristik paling penting dari cairan untuk tujuan apa pun. Untuk sebagian besar cairan, viskositas tergantung pada suhu dan tekanan. Semakin besar kecepatan pergerakan aktuator dan semakin rendah tekanan operasi, semakin rendah viskositas cairan, karena pada laju aliran tinggi ada kehilangan tekanan yang besar. Pada kecepatan gerakan aktuator yang rendah dan pada tekanan tinggi lebih banyak cairan kental harus digunakan, karena tingkat kebocoran meningkat dengan penurunan viskositas. Viskositas biasanya secara signifikan membatasi rentang suhu pengoperasian sistem hidrolik. Untuk penggerak hidraulik, cairan dengan viskositas 0,1 ... 0,45 St, atau (1 ... 45) 10-4 m2 / dtk direkomendasikan
Kompresibilitas fluida tergantung pada tekanan dan suhu, tetapi suhu adalah yang terpenting. Konsekuensi dari kompresibilitas cairan adalah keterlambatan pengoperasian mekanisme hidrolik, yaitu penurunan kecepatannya. Udara terlarut memiliki pengaruh besar pada kompresibilitas cairan. Biasanya, cairan pada suhu kamar dan dalam kesetimbangan dengan lingkungan mengandung 5 ... 15% dari volume udara terlarut. Dengan meningkatnya tekanan, jumlah udara terlarut meningkat secara proporsional. Udara terlarut meningkatkan kompresibilitas cairan dan menyebabkan kavitasi dan pulsasi tekanan, yang mengurangi masa pakai perangkat hidrolik.
Pemilihan cairan kerja
Sangat sulit untuk menemukan cairan yang sepenuhnya memenuhi persyaratan. Pemilihan cairan harus dilakukan sesuai dengan kondisi operasi spesifik dan rekomendasi pabrikan. Minyak mineral yang berasal dari minyak bumi, yang diproduksi dalam berbagai macam, banyak digunakan sebagai fluida kerja untuk penggerak hidrolik. Bilangan asam, yang termasuk dalam karakteristik oli, berfungsi sebagai ukuran pengaturan waktu penggantian oli.
Dalam penggerak hidrolik, di mana sejumlah besar cairan bersirkulasi, emulsi air-minyak digunakan, yang mengandung 1 ... 5% aditif khusus yang memberikan sifat anti-korosi dan pelumas emulsi. Emulsi adalah fluida kerja yang tidak mudah terbakar, viskositas rendah dan murah dan memiliki sifat fisik dasar (densitas, viskositas, kompresibilitas) yang mendekati sifat air. Dari emulsi air domestik, yang paling efektif adalah emulsi berdasarkan aditif Akvol-3, VNIINP-117, 59-C, Ukrinol.
Dalam perhitungan praktis untuk oli mineral dalam kisaran tekanan dan suhu yang digunakan 40 ° C, modulus elastisitas E direkomendasikan untuk diambil sama dengan 1700 MPa. Untuk emulsi berair pada 20 °C dalam tekanan operasi E = 2050 MPa.
Paling sering, oli mineral (industri, turbin, AM G-10, dll.) Digunakan sebagai fluida kerja untuk penggerak hidrolik. Untuk bekerja pada suhu rendah, berbagai campuran gliserol-alkohol diterima. Untuk sistem hidrolik yang beroperasi pada suhu di atas 150 °C, cairan polimer sintetik khusus telah dikembangkan. Mereka dapat digunakan (dalam sistem tertutup) pada suhu 370°C. Titik tuang cairan tersebut mencapai -90 ... -100 ° C, dan viskositas kinematik dengan penurunan suhu meningkat 5-6 kali lebih sedikit daripada minyak mineral. Pada saat yang sama, cairan sintetis memiliki kelemahan serius yang membatasi penggunaannya. Mereka telah meningkatkan fluiditas, yang memperumit penyegelan sistem hidrolik, melarutkan plasticizer karet, membuat gasket karet keras dan rapuh, busa banyak dan buruk melumasi permukaan material.
Semua cairan kerja lebih atau kurang rentan terhadap penghapusan, yaitu, pertumbuhan berlebih dari lubang dan saluran saluran kecil dari waktu ke waktu sebagai akibat dari adsorpsi molekul terpolarisasi pada dinding saluran dalam bentuk lapisan padat dengan ketebalan yang sepadan dengan dimensi bagian saluran itu sendiri. Akibatnya, gaya gesekan meningkat dan karakteristik perangkat pengatur dan kontrol memburuk. Untuk menghilangkan obliterasi, perlu secara sistematis mengganti fluida kerja sistem hidrolik. Mengurangi obliterasi juga dicapai dengan menciptakan getaran buatan dari bagian yang bergerak dari sistem hidrolik.
Fluida kerja pada transmisi hidrolik adalah fluida yang sifatnya menentukan proses kerja perpindahan energi hidrolik. Properti fisik fluida kerja dicirikan oleh berat jenis, kompresibilitas, viskositas. Selain parameter ini, untuk mengevaluasi fluida sebagai fluida kerja dalam transmisi hidrolik, perlu diperhitungkan ketahanannya terhadap tekanan mekanis, ketahanan kimia pada suhu tinggi dan rendah dari rentang operasi sistem hidrolik, pelumasan kualitas dan stabilitas sifat pelumas, tingkat agresivitas terhadap logam dan elemen struktural penyegelan, level bahaya kebakaran dan toksisitas bila terkena manusia (cairan itu sendiri dan uapnya).
Pertimbangkan sifat dari dua cairan kerja yang paling umum: oli - AMG-10 dan cairan 7-50S-3, yang digunakan dalam sistem hidraulik pesawat modern. Kepadatannya p (berat jenis ) masing-masing 833 kg / m 3 (8163,94 T/m 3) dan 921 kg / m 3 (9031,92 N / m 3). Sebagai perbandingan, massa jenis (berat jenis) air adalah 999 kg / m 3 (9796,84 N / m 3).
Saat dipanaskan, cairan hidrolik memuai, seperti semua cairan, berubah berat jenis dan kepadatan. Persamaan Mendeleev menetapkan hubungan antara perubahan suhu dan massa per satuan volume cairan
,
di mana adalah gravitasi spesifik yang diinginkan pada suhu tertentu t, - berat jenis di t= 15°С; - koefisien ekspansi volumetrik (untuk cairan hidrolik = 0,0007).
Gbr.10.1.Ketergantungan densitas fluida kerja pada suhu.
Menurut grafik perubahan densitas oli AMG-10 dan fluida kerja 7-50S-3 tergantung pada suhu (Gbr. 10.1), dimungkinkan untuk menentukan peningkatan volume cairan yang dituangkan ke dalam sistem hidrolik dan mengevaluasi perubahan tingkat cairan dalam tangki selama pemanasan. Ekspansi cairan selama pemanasan harus diperhitungkan di dalam tangki ketika dikunci di dalam silinder oleh katup hidrolik, karena tekanan di sistem tertutup dapat melebihi tegangan yang diijinkan pada pipa dan silinder dan menyebabkan kehancurannya. Densitas cairan hidrolik berubah sekitar 7% per 100 ° C perubahan suhu.
Kompresibilitas fluida ditentukan oleh modulus elastisitas curah E, dimana untuk fluida hidrolik berkisar antara 1350 – 1750 MPa. Untuk air pada tekanan yang relatif rendah, modulus elastisitas diasumsikan 1962 MPa. Kompresibilitas cairan ditandai dengan rasio kompresi relatif β
di mana V- volume cairan; - perubahan volume dengan perubahan tekanan R.
Oleh karena itu koefisien = 1 /E.
Untuk tekanan yang diterima dalam sistem hidrolik, kita dapat mengasumsikan = 0,00007. Ini berarti bahwa ketika tekanan berubah sebesar 10 5 Pa (sekitar 1 at), perubahan relatif dalam volume V/V= 0,00007. Oleh karena itu, dalam banyak perhitungan, kompresibilitas cairan dapat diabaikan karena nilainya yang kecil.
Salah satu sifat yang paling penting dari cairan disebut viskositas. Viskositas- ini adalah kemampuan cairan untuk menahan geser lapisannya relatif satu sama lain saat bergerak.
Gaya gesekan yang jatuh pada unit permukaan kontak dua lapisan geser cairan, asalkan gradien kecepatan di sepanjang garis normal sama dengan satu, disebut koefisien viskositas dinamis .
Rasio viskositas dinamis μ kerapatan disebut koefisien viskositas kinematik. Kuantitas ν, μ dan dihubungkan oleh relasi ν = μ/ρ .
Viskositas cairan disebabkan oleh gaya kohesi molekul, yang menurun dengan meningkatnya suhu, dan viskositas juga menurun (Tabel 10.1).
Sifat fisik-mekanis, pelumasan dan lainnya dari minyak mineral dan campurannya yang digunakan dalam sistem hidrolik memburuk selama operasi karena oksidasinya saat kontak dengan udara, emulsifikasi dan pembusaan ketika udara dan uap air masuk ke dalamnya. Penurunan sifat-sifat cairan kerja ini dimanifestasikan dalam penurunan viskositasnya, kontaminasi dengan endapan dalam bentuk resin, partikel logam, debu, dll. Pada saat yang sama, yang paling cara yang efektif memperpanjang kinerja cairan adalah filtrasi yang berkelanjutan dan menyeluruh menggunakan filter pembersih yang diganti secara berkala.
Selain itu, cairan hidrolik melarutkan gas yang, dalam keadaan terdispersi, praktis tidak memiliki efek mekanis pada pengoperasian sistem hidrolik. Namun, ketika tekanan di zona mana pun berkurang, gas terlarut dilepaskan dalam bentuk gelembung kecil, bersatu menjadi yang lebih besar dan membentuk rongga gas, yang memperburuk sifat mekanik sistem hidrolik. Gas yang berbeda memiliki kelarutan yang berbeda dalam cairan yang digunakan dalam sistem hidrolik. Jadi, kelarutan udara sekitar 11% dari volume cairan; nitrogen - 13%; karbon dioksida (gas buang) - 85%.
Penyumbatan cairan dengan udara memperburuk kondisi operasi pompa dan seluruh sistem hidraulik secara keseluruhan, mengganggu kelancaran pergerakan penggerak hidraulik, merusak pelumasan, dan menyebabkan korosi pada bagian-bagian unit hidraulik.
Selain sifat-sifat oli AMG-10 dan cairan hidrolik 7-50S-3 di atas, kami menyajikan data teknis berikut untuk mereka. Minyak AMG-10 dibuat dengan mengentalkan fraksi minyak dengan viskositas rendah. Ini mengandung aditif antioksidan; itu tidak korosif dan tidak beracun. Oli efisien pada suhu dari -60 hingga 125 ° C dalam kontak dengan udara atau nitrogen dan untuk waktu yang singkat hingga 150 ° C hanya dalam kontak dengan nitrogen teknis. Sebagai sealant saat bekerja dengan oli, karet yang terbuat dari karet nitril grade V-14, IRP-1078, IRP-1353 digunakan. Liquid AMG-10 - homogen, transparan, merah.
Fluida kerja 7-50C-3 adalah campuran produk sintetis - poliksiloksan dan eter organik. Mengandung aditif antioksidan dan anti korosi. Dia adalah R Beroperasi dalam kisaran suhu dari -60 hingga 175 ° C dalam kontak dengan udara dan nitrogen teknis dan untuk waktu yang singkat hingga 200 ° C dalam kontak dengan nitrogen. Cairan ini memiliki toksisitas rendah, memiliki efek yang meningkat pada lapisan tembaga, kadmium dan fosfat. Digunakan dengan sealing rubber merk IRP-1353 dan fluoroelastomer IRP-1287. Cairan 7-50C-3 - transparan, warna tidak diatur.
Jenis fluida kerja. Fluida kerja berbasis minyak bumi.
Fluida kerja berbasis minyak bumi dibuat dari produk penyulingan minyak bumi yang tersisa setelah fraksi bahan bakar.
Produk-produk tersebut merupakan campuran dari berbagai hidrokarbon yang biasa disebut sebagai bahan bakar minyak.
Ketika bahan bakar minyak dipanaskan di bawah tekanan yang dikurangi, titik didih masing-masing hidrokarbon berkurang, yang memungkinkan untuk mengisolasi fraksi individu dari bahan bakar minyak. Proses ini disebut sublimasi vakum. Ada dua skema untuk memproses bahan bakar minyak - bahan bakar dan minyak. Dengan bahan bakar, hanya diperoleh satu fraksi 350-500 0С, yang biasanya digunakan sebagai produk dasar untuk perengkahan katalitik atau perengkahan hidro untuk menghasilkan bahan bakar berat. Selama pemrosesan minyak, tiga fraksi dibedakan: minyak sulingan ringan, mendidih pada 300-400 0С, minyak sulingan sedang 400-450 dan berat 450-500 0С. Sebagai hasil dari distilasi vakum, minyak distilat dasar diperoleh, dan produk yang tersisa, semi-tar dan tar, digunakan untuk mendapatkan minyak sisa.
Ciri khas minyak distilat adalah sifat viskositas-suhunya yang baik, VI tinggi dan stabilitas termal dan oksidatif yang tinggi. Tapi minyak ini tidak memiliki pelumasan yang memuaskan; kekuatan film oli rendah, yang mengurangi pelumasannya.
Minyak sisa, sebaliknya, memiliki pelumasan alami yang tinggi, tetapi sifat suhu-viskositas yang buruk dan titik tuang yang tinggi. Untuk mendapatkan minyak komersial dasar, teknologi yang kompleks digunakan, berdasarkan pemilihan campuran minyak sulingan dan minyak sisa dan pemurnian dari kotoran berbahaya. Yang terakhir termasuk produk polimerisasi oksidatif, asam organik, hidrokarbon tidak stabil, belerang dan senyawanya.
Untuk meningkatkan sifat suhu rendah, minyak mengalami dewaxing dan deasphalting. Proses pemurnian minyak adalah proses yang paling kompleks dan tidak aman bagi lingkungan. Saat ini, metode pemurnian minyak berikut digunakan: 1. Pencucian. Ini adalah cara termudah. Minyak diperlakukan dengan larutan alkali NaOH, yang menetralkan asam organik. Produk polimerisasi oksidatif, resin minyak bumi dan kotoran berbahaya lainnya, tidak dihilangkan selama pembersihan alkali, jadi metode ini terbatas penggunaannya. 2. Pembersihan asam-basa dan kontak asam.
Dengan metode pemurnian ini, reagen utama yang termasuk dalam senyawa dengan pengotor yang tidak diinginkan adalah asam sulfat, yang ditambahkan ke minyak sulingan hingga 6, dan ke minyak sisa hingga 10 berat cairan yang diolah. Asam sulfat menghancurkan tar-aspal dan hidrokarbon tak jenuh. Produk reaksi, bersama dengan bagian asam sulfat yang tidak terpakai, membentuk endapan yang disebut tar asam.
Hidrokarbon siklon yang paling berharga, yang membentuk dasar minyak, tidak terpengaruh oleh asam sulfat. Setelah menghilangkan endapan, minyak dicuci dengan larutan alkali berair, yang menetralkan sisa-sisa asam sulfat dan tar asam. Pembersihan diakhiri dengan mencuci minyak dengan air dan mengeringkan dengan uap panas atau udara panas. Dengan metode menetralkan sisa keasaman ini, pembentukan emulsi minyak dalam air yang stabil dimungkinkan. Oleh karena itu, alih-alih perawatan alkali, filtrasi kontak dengan lempung pemutih digunakan. Yang terakhir memiliki kapasitas adsorpsi yang tinggi untuk menyerap zat aktif polar, yang meliputi produk interaksi fraksi minyak dengan asam sulfat. Metode ini disebut pembersihan kontak asam. Penggunaan asam sulfat untuk membersihkan minyak memiliki kelemahan yang signifikan - dengan skala penggunaan minyak saat ini, sejumlah besar asam sulfat diperlukan, yang produksinya mahal dan berbahaya bagi lingkungan - tar asam, yang merupakan limbah dari metode pembersihan ini , adalah produk yang sangat beracun dan berbahaya bagi lingkungan. Daur ulangnya berbahaya bagi lingkungan, dan daur ulangnya sulit dan mahal. 3. Pembersihan dengan pelarut selektif. Fitur dari metode ini adalah kemampuan untuk berulang kali menggunakan pelarut pengotor berbahaya dalam proses pembersihan.
Fenol, furfural dan zat lain digunakan sebagai pelarut. Prinsip pemurnian selektif adalah sebagai berikut.
Pelarut dipilih yang, pada suhu dan rasio kuantitatif tertentu dengan minyak yang dimurnikan, secara selektif dan selektif melarutkan semua kotoran berbahaya dalam dirinya sendiri dan dengan buruk atau tidak melarutkan produk yang dimurnikan sama sekali. Ketika minyak yang akan dimurnikan dicampur dengan pelarut selektif, bagian utama dari pengotor berbahaya larut dan masuk ke dalam pelarut, yang, tanpa bercampur dengan minyak, mudah dipisahkan darinya selama pengendapan. Ternyata lapisan minyak sulingan, lapisan halus dan lapisan pelarut dengan kotoran berbahaya dihilangkan dari minyak.
Lapisan ini disebut ekstrak.
Lapisan dipisahkan. Lapisan halus kemudian dibersihkan lebih lanjut dengan lempung pemutih, dan ekstrak mengalami regenerasi. Selama regenerasi, pelarut selektif dipisahkan dari produk berbahaya dan digunakan kembali dalam proses pembersihan. Sangat penting untuk memilih rasio kuantitatif minyak dan pelarut, dan suhu proses. Saat menggunakan fenol sebagai pelarut, tergantung pada jumlah pengotor, serta komposisi minyak, suhu proses dapat diatur dalam kisaran 50 hingga 300 0 C, dan rasio minyak dan fenol - dari 1 1,5 sampai 12. 4. Hidrogenasi. Prosesnya terdiri dari hidrogenasi dengan saturasi hidrokarbon tak jenuh dengan hidrogen dengan adanya katalis.
Ini sepenuhnya menghilangkan belerang dan zat yang mengandung belerang. Proses berlangsung di instalasi khusus di bawah tekanan 2 MPa pada suhu 380-400 0 C. 5. Deasphalting dan dewaxing digunakan untuk meningkatkan sifat viskositas-suhu minyak.
Deasphalting dilakukan menggunakan propana cair, yang dicampur dengan minyak murni pada tekanan 2-4 MPa dalam proporsi hingga 101. Bitumen adalah produk limbah. Propana dapat digunakan kembali setelah dibersihkan. Dewaxing minyak, mis. ekstraksi parafin dan caeserin darinya dilakukan dalam beberapa tahap. Pertama, pelarut ditambahkan ke minyak dan campuran dipanaskan sampai suhu 15-20 0 C lebih tinggi dari suhu pelarutan parafin dan caeserin. Campuran tersebut kemudian mengalami pendinginan dan penyaringan.
Parafin dan caeserin yang dipadatkan tetap berada di filter. Pelarut dan minyak dipisahkan dengan pengendapan. Cairan berbasis minyak bumi paling sering digunakan dalam penggerak hidrolik. Namun, oli dasar, dengan pengecualian yang jarang, spindel AU, turbin, dan beberapa oli lainnya tidak digunakan, karena tidak memiliki sifat yang diperlukan untuk penggerak hidrolik. Untuk mendapatkan fluida kerja dengan sifat kinerja yang diinginkan, minyak dasar dimurnikan dengan berbagai aditif.
Berdasarkan minyak dasar, emulsi disiapkan, yang kadang-kadang digunakan dalam penggerak hidrolik sebagai fluida kerja. Emulsi adalah campuran minyak berbasis minyak bumi dan air lunak. Ada emulsi minyak dalam air dan emulsi air dalam minyak. Yang pertama adalah campuran air dan 2-3 emulsi yang terdispersi halus, yang meliputi minyak mineral dengan penambahan 12-14 asam oleat dan 2,5 natrium hidroksida.
Mereka memiliki viskositas rendah, pelumasan rendah, korosifitas tinggi dan rentang suhu terbatas. Sifat positif dari emulsi minyak dalam air adalah tidak mudah terbakar dan biaya rendah. Emulsi air dalam minyak adalah campuran minyak dengan sekitar 40% air dengan aditif yang memberikan stabilitas pada pengemulsi emulsi. Fluida kerja semacam itu sedikit lebih rendah daripada oli mineral dalam hal ketahanan korosi dan sifat pelumas pada tekanan rendah.
Namun, dengan meningkatnya tekanan, sifat-sifat ini memburuk. Emulsi digunakan sebagai fluida kerja dalam penggerak hidraulik mesin press-forging dan pertambangan, di mana persyaratan keselamatan kebakaran ditingkatkan. 3.2 Cairan hidraulik sintetik Cairan hidraulik berbasis minyak bumi tidak dapat memenuhi berbagai persyaratan yang diterapkan oleh praktik pada penggerak hidraulik. Untuk penggerak hidraulik yang beroperasi dalam kondisi selain kerja normal 1000C, peningkatan persyaratan untuk keselamatan kebakaran, suhu sekitar yang sangat rendah, dll., atau yang memerlukan peningkatan stabilitas kinerja, digunakan fluida kerja sintetis.
Memiliki sifat individu yang meningkat, fluida kerja sintetis memiliki beberapa kelemahan yang mencegah penggunaannya secara luas. Ini terutama biaya tinggi dan bahan baku terbatas yang digunakan untuk memproduksi cairan sintetis.
Selain itu, sejumlah cairan tersebut kurang kompatibel dengan bahan utama penggerak hidrolik, beracun dan memiliki kinerja yang lebih buruk dalam hal sifat individu dibandingkan dengan oli mineral. Ada banyak jenis cairan sintetis, di antaranya diester, siloksan, fosfat, cairan berair, fluor, dan cairan kerja organoklorin berikut telah ditemukan aplikasinya dalam penggerak hidrolik. Semua jenis cairan organik telah meningkatkan sifat pemadam kebakaran dibandingkan dengan minyak mineral.
Yang terbaik dalam hal ini adalah cairan organofluorin, yang benar-benar tidak mudah terbakar. Selain itu, mereka sangat inert secara kimia dan stabil secara termal. Cairan berair tidak menyala ketika disemprotkan pada nyala api atau pada permukaan yang dipanaskan hingga suhu 7000C. Cairan lain memiliki ketahanan api yang lebih tinggi dibandingkan dengan minyak bumi, tetapi mudah terbakar dan dapat menyala jika terkena api atau benda pijar. Pertimbangkan karakteristik cairan kerja sintetis.
Diester adalah cairan berdasarkan ester, yang merupakan produk dari reaksi asam dibasa adipat, sebacic, dll. dengan alkohol primer atau polihidrat, misalnya, dengan pentaeritritol. Diester adalah cairan berminyak dengan pelumasan yang baik, karakteristik suhu viskositas yang memuaskan, volatilitas rendah dan titik nyala tinggi. Diester tidak cukup tahan terhadap oksidasi, sehingga antioksidan dan aditif antiwear ditambahkan ke dalamnya.
Di lingkungan diester, kanker dan segel yang terbuat dari karet nitrit, bahan isolasi listrik, logam yang mengandung timbal, lapisan kadmium dan seng tidak berfungsi dengan baik. Diester kompatibel dengan siloksan, jadi diester ditambahkan ke yang terakhir untuk meningkatkan sifat pelumas. Suhu kerja diester dibatasi hingga 2000C, karena pada suhu 230 - 2600C mereka mulai terurai. Diester digunakan dalam penggerak hidrolik mesin turboprop.
Siloksan dan polisiloksan adalah cairan berdasarkan polimer organosilikon. Mereka memiliki karakteristik suhu viskositas paling datar dari semua fluida kerja, yaitu. viskositasnya sedikit tergantung pada suhu. Viskositas polisiloksan meningkat dengan meningkatnya berat molekul polimer, yang memungkinkan untuk membuat berbagai cairan dasar siloksan dengan viskositas yang semakin meningkat. Kisaran viskositas siloksan adalah dari 10 hingga 3000 cSt pada 250C. Siloxanes dicirikan oleh kompresibilitas tinggi dan ketahanan oksidasi.
Mereka memiliki tegangan permukaan terendah dari semua fluida kerja yang diketahui. Siloxanes dapat menahan suhu hingga 1900C, tetapi sudah pada 2000C mereka mulai terurai dengan pembentukan silika silika, yang merupakan abrasif yang baik, sehingga suhu operasi tidak melebihi 1750C. Pelumas siloksan kurang memuaskan, terutama untuk baja, sehingga digunakan untuk cairan hidrolik hanya dalam campuran diester atau minyak mineral.
Titik tuang siloksan murni adalah -80 900C, tetapi dalam campuran dengan komponen lain dalam fluida kerja, ia naik dan tidak turun di bawah -700C. Fosfat - cairan berdasarkan ester asam fosfat - ditandai dengan peningkatan ketahanan api dan pelumasan yang baik. Triaril fosfat yang paling stabil secara termal, bagaimanapun, mereka tidak bekerja dengan baik pada suhu rendah. Dalam hal sifat viskositas-suhu, fosfat lebih rendah daripada minyak mineral, viskositasnya meningkat pada suhu rendah.
Fosfat rentan terhadap hidrolisis, sehingga tidak boleh digunakan dalam sistem di mana intrusi air mungkin terjadi. Banyak fosfat beracun. Fosfat digunakan dalam penggerak hidrolik pembangkit listrik termal, termasuk peralatan nuklir dan metalurgi, serta di pesawat terbang. Cairan air-glikol dan gliserin air adalah kelas cairan kerja tahan api, keamanan api yang dipastikan dengan adanya air di dalamnya. Komponen utama cairan glikol air biasanya glikol, etilen glikol - 50-60 dan air - 35-45. Fluida kerja juga termasuk pengental yang larut dalam air dan aditif lainnya. 4. Penunjukan nilai fluida kerja. Saat ini, ada berbagai sistem untuk menetapkan nilai fluida kerja.
Untuk fluida kerja tujuan umum, nama industri diadopsi, menunjukkan viskositas dalam cSt pada t50 C. Selain itu, ada juga sistem notasi khusus industri.
Misalnya, fluida kerja untuk penggerak hidraulik perkakas mesin adalah IGIDROPRIVOD, untuk penggerak hidraulik instalasi transportasi - MG, MGE, untuk penggerak hidraulik pesawat terbang - AMG. Dalam hal ini, merek fluida kerja dapat mengandung indikasi kekentalan, sedangkan mengandung fluida kerja atau tidak mengandung fluida kerja. Di masa depan, direncanakan untuk beralih ke sistem baru tanda. Dasar untuk ini bukanlah standar internasional MS ISO 64434, yang menetapkan klasifikasi grup H sistem hidrolik, yang termasuk pelumas kelas L, minyak industri dan produk terkait. Setiap kategori produk kelompok H ditandai dengan simbol yang terdiri dari beberapa huruf, tetapi kita akan mengambil ISO - L -HV atau disingkat L - HV. Simbol dapat dilengkapi dengan angka yang sesuai dengan indeks viskositas menurut MS ISO 3448. Berdasarkan standar yang dijelaskan, standar nasional sedang dikembangkan. Di Rusia, ada sekelompok standar GOST 17479.0-85 GOST17479.4-87, yang menurutnya akan dilakukan penandaan untuk fluida kerja berbasis minyak yang baru dibuat. Di meja. 3 menunjukkan pilihan fluida kerja paling umum untuk berbagai penggerak hidraulik dengan sebutan lama dan analognya menurut GOST dan MS ISO. tabel 3 -A-68L-HH-68I-50AI-G-A -100L-HH-100HYDRO-DRIVE-18I-G-C-32L-HM- 32HYDRO-DRIVE-30I-G-C-46L-HM-46HYDRODRIVE-38I-G- S -68L-HM-68HYDRODRIVE-49I-G-S-100L-HM-100LZ-MG-2MG-5-BL-HM-5RMMG-7-BL-HM-7MGE-4AMG-5-BL-HL-5MGE-10AMG-15 -ВL -HM-15ВМГ3МГ-15-ВсL-HV-15AMG-10MG-15-BL- HM-15АУМГ-22-AL-HH-22АUPMG-22-BL-HM-22RM G-22-ВL-HR -22EShMG- 32-AL-HL-32MG-30MG-46-BL-HM-46MGE-46VMG-46-BL-HR-46 Dalam praktik perusahaan asing, sistem merek dagang untuk fluida kerja digunakan.
Misalnya, SHELL memproduksi oli dengan nama TELLUS 532546.568.5100, TONNA T3268, VITREA 4668.100, dll. EXXON-NUTO HR32 HR46,HR48,HR100, dll. 5. Oli yang direkomendasikan untuk penggerak hidraulik alat berat.
Meja 4 pada gilirannya. Minyak IGP, yang dibuat dari minyak yang mengalami pemurnian selektif mendalam, harus memiliki keunggulan.
Dengan pengoperasian sistem hidrolik yang kompeten secara teknis, oli tipe IGM dapat dioperasikan secara normal selama 6-8 ribu jam. 6 Filter yang digunakan pada penggerak hidraulik alat berat.
Jika persyaratan yang diperlukan untuk kebersihan sistem hidraulik diperhatikan, keandalan penggerak hidraulik dapat ditingkatkan dan mengurangi biaya pengoperasian rata-rata 50. Filter memberikan kemurnian oli yang diperlukan selama pengoperasian penggerak hidraulik, beroperasi di mode filtrasi aliran penuh atau proporsional dalam saluran hisap, tekanan, atau saluran pembuangan sistem hidraulik.
Paling sering, kombinasi filter dipasang. Filter saluran masuk dipasang di sistem hidrolik peralatan mesin Mesh menurut OST2 S41-2 Jenis intake FVSM menurut TU2-053-1855-87 Filter pembuangan Jenis jala AS42-5 atau VS42-5 menurut TU2-053-1614-82 Tekanan filter Dipasang sesuai dengan GOST 21329- 75 Tipe tekanan FGM32 menurut TU2-053-1778-86 FV tipe bawaan menurut TU2-053-1854-87 Tipe filter F10 menurut TU2-053-1636-83 Tipe berpori magnetik FMP menurut TU2-053-1577-81 . Juga, pembersih magnetik dipasang di sistem penggerak hidraulik peralatan mesin.
Mereka ditempatkan, sebagai suatu peraturan, di bukaan sekat tangki. Filter tersebut termasuk pemisah pembersih magnetik tipe FMM menurut TU2-053-1838-87 Kartrid magnetik menurut OST2 G42-1-73 Perangkap magnetik menurut TU2-053-1788-86. Filter udara dan pengisian melindungi tangki unit pompa dari kontaminasi.
Ini termasuk Filter G45-27 breather 20 Filter G42-12F menurut TU2-053-1294-77 Filter type FZ menurut TU2-053-1575-81. 7. Segel yang digunakan dalam jalur hidrolik peralatan mesin hidrolik. Segel peralatan mesin hidrolik harus cukup kencang, andal, mudah dipasang, menciptakan tingkat gesekan minimum, berukuran kecil, berbiaya rendah, dan kompatibel dengan lingkungan kerja.
Segel berikut digunakan dalam penggerak hidraulik alat mesin: Cincin penyegel karet bagian bulat menurut GOST 9833-73 Segel karet Chevron menurut GOST 22704-77 Segel karet untuk perangkat hidrolik menurut GOST 14896-84 Manset yang diperkuat untuk poros menurut GOST 8752-79 Cincin piston menurut OST2 A54-1-72 Wiper karet menurut GOST 24811-81.
Akhir pekerjaan -
Topik ini milik:
cairan kerja
Pertama-tama, fluida kerja dalam penggerak hidrolik adalah fluida kerja, mis. adalah pembawa energi yang memastikan transmisi yang terakhir dari ... Fungsi fluida kerja termasuk perlindungan bagian-bagian penggerak hidrolik dari ... Secara khusus, sifat pelumas atau anti-korosi yang buruk menyebabkan penurunan masa pakai penggerak hidrolik ...
Jika Anda membutuhkan material tambahan pada topik ini, atau Anda tidak menemukan apa yang Anda cari, kami sarankan menggunakan pencarian di database karya kami:
Apa yang akan kami lakukan dengan materi yang diterima:
Jika materi ini ternyata bermanfaat bagi Anda, Anda dapat menyimpannya di halaman Anda di jejaring sosial:
