Как эксплуатировать объемный гидропривод при низких температурах

25.10.2012

В современном машиностроении отмечается общая тенденция – использование гидравлических приводов в самой различной технике, а также в промышленном оборудовании. Связано это с тем, что гидропривод обладает известными преимуществами, которые позволяют значительно улучшить технико-экономические показатели у машин. При этом стоит отметить, что большинство преимуществ относятся в основном к эксплуатации механизмов в условиях умеренных температур.

В чем опасность низких температур для гидропривода

Машины и механизмы с гидравлическим оборудованием, выпускавшиеся до начала 70-х годов прошлого века, совершенно не были приспособлены к работе в условиях регионов, где в течение длительного периода времени держатся низкие температуры, например, Сибири или Крайнего Севера. Связано это с тем, что низкие температуры наиболее существенно влияют на безотказность и работоспособность машин с гидравлическим приводом, заметно снижая оба этих показателя. Объясняется это тем, что вязкость холодной рабочей жидкости после длительного периода простоя в 7 и более часов значительно повышается. Также при воздействии температур низкого значения на гидравлику увеличиваются такие показатели, как:

• Потери давления.
• Гидравлическое сопротивление потоку.
• Силы трения, возникающие в подвижных типах соединений.

В результате затрудняются процессы пуска привода в работу, процесс нагрева гидравлической жидкости до стабильного теплового режима системы становится более продолжительным.

В начальный период пуска двигателя в работу в условиях низких температур насосы работают с достаточно низким объемным значением КПД. Поэтому производительность машин снижается, а время, необходимое на разогрев рабочей жидкости до достижения состояния теплового равновесия в системе резко увеличивается.

При использовании в таких суровых холодных условиях оборудования, не соответствующего работе при таких значениях температур могут наблюдаться даже отказы. Так, если свойства уплотнений и рукавов высокого давления не соответствуют температурным условиям, происходит следующее: резиновые уплотнения при низкой температуре утрачивают свои свойства упругости. Соответственно, на контактной поверхности либо полностью отсутствует давление, либо значительно снижается. Многие марки резины оптимально работают и сохраняют свои характеристики до -25^оС. Если значение температуры ниже, контактное давление резко падает до полного исчезновения. Результат этого – появление наружных утечек масла.

Пути решения проблемы

Опыт работы механизмов в условиях предельно низких температур показал, что более чем 60% отказов гидроприводов от работы напрямую связано с уплотнениями из резины – гибкие резинометаллические рукава или рукава резинотканевые при таких условиях часто разрываются. Наиболее вероятные места разрывов – в местах соединения с металлическими наконечниками. Поэтому расходуется больше рабочей жидкости, что влечет за собой больший расход топлива, поскольку в условиях холода двигатели ни машинах с гидравлическим приводом двигатели не глушили с ноября до марта.

После проведения подобного рода испытаний были приняты соответствующие выводы. Поэтому начиная с середины семидесятых годов XX века были внедрены новые разработки для оптимизации рабочего процесса гидроприводов в условиях низких температур.

В первую очередь, разработаны низкотемпературные сорта рабочих масел, а также и уплотнительных элементов. Правда, это не помогло решить проблему. Связано это с тем, что при значительном охлаждении появляются температурные деформации изделий. Кроме того, нарушается посадка, изменяются физико-химические свойства используемых материалов – их пластичность, линейные размеры, объем и др.

Причем проблема является многофакторной при эксплуатации механизмов с гидроприводом в условиях высокой температуры также отмечаются некоторые проблемы. Так, высокая температура приводит к снижению вязкости рабочей жидкости ниже допустимого значения. В результате возрастают объемные потери – наружные утечки и внутренние перетечки. В результате сопряженные поверхности начинают непосредственно контактировать друг с другом, возникает трение деталей и, как следствие, их локальный нагрев и интенсивное изнашивание. Трущиеся поверхности начинают схватываться, что приводит к полной или частичной потере работоспособности всего оборудования.

Правильное решение

Вот почему основное решение проблемы –

• правильный подбор материалов для изготовления гидравлического оборудования;
• сопряжение деталей с высокой точностью;
• правильный выбор марки гидравлического масла;
• использование качественных уплотнений и рукавов высокого давления.

В объемных гидроприводах, которыми оборудуются мобильные машины, основным агрегатом гидросистемы является насос. От его состяния зависит работоспособность всего механизма. При работе в условиях низкой температуры, как уже отмечалось, происходит снижение рабочего давления. Это приводит к тому, что насос недостаточно заполняется, поэтому снижаются эксплуатационные характеристики системы.

Чтобы этого избежать, специалисты рекомендуют теплоизоляцию системы трубопроводов и бака для масла, не использовать фильтры на всасывающей гидролинии и использовать рабочие жидкости, характеристики которых рассчитаны на работу при низких температурах.