Рабочие жидкости для гидравлических передач.
От сорта рабочей жидкости во многом зависят надежность и экономичность работы гидропередачи. В гидравлических передачах может примяться вода, нефтяные (минеральные масла) и синтетические жидкости. Выбор рабочей жидкости зависит от вида гидропередачи (гидродинамическая или гидростатическая). Применение жидкости большого объемного веса для гидродинамических передач дает возможность уменьшить их размер. Наиболее тяжелой жидкостью является ртуть, однако она не может быть применена в качестве рабочей жидкости, так как пары ртути вредны для обслуживающего персонала; кроме того, ртуть не смачивает поверхностей и поэтому не пригодна для смазки. Чем меньше вязкость рабочей жидкости, тем меньше гидравлические потери, а следовательно, к.п.д. передачи будет выше.

Вода имеет небольшую вязкость. Ее целесообразно использовать в качестве рабочей жидкости в судовых гидродинамических передачах или в тех случаях, когда тепло, заключенное в отводимой из гидродинамической передаче воде, полезно используется (например, в котельных установках).

При применении воды размеры гидропередачи получаются несколько меньше, чем в случае применения масла. Положительным качеством воды является также и то, что она при работе в гидродинамической передаче не дает устойчивого пенообразования, при котором снижается передаваемая мощность. Теплоемкость воды в 2 раза, а коэффициент теплоотдачи – в 5 раз больше, чем у масла. Однако вода в качестве рабочей жидкости в большинстве установок с гидропередачами, в том числе тепловозных, не применяется.

Объясняется это тем, что при применении воды надо тщательно изолировать подшипники, что ведет к увеличению размеров передачи. Кроме того, передачу надо изготавливать из некоррозионного металла. Усложнение конструкции гидропередачи, связанное с применением воды в качестве рабочей жидкости, может быть оправдано в случае требований абсолютной пожарной безопасности.

Минеральные масла в чистом виде или с присадками вполне пригодны в качестве рабочей жидкости для гидропередач. В тепловозных гидропередачах применяются главным образом отдельные сорта масел или их смеси.

Масла характеризуются следующими физико-химическими свойствами: объемным весом, вязкостью, смазывающей способностью, температурой вспышки и застывания, кислотностью, содержанием асфальтовых и смолистых веществ, пенообразованием, содержанием водорастворимых кислот и щелочей, наличием механических примесей. Рассмотрим влияние этих параметров на работу гидропередач.

Объемный вес жидкости, как было указано, влияет на размеры гидропередачи, поэтому желательно большее его значение.

Вязкость жидкости. Для гидродинамических передач желательно иметь жидкости с меньшей вязкостью (в пределах ВУ=2-3), чтобы при больших скоростях иметь небольшие гидравлические потери. Вместе с тем с уменьшением вязкости увеличиваются утечки. Однако для тепловозных гидродинамических передач это не имеет значения, так как гидротрансформаторы и гидромуфты монтируются в закрытом кожухе, и масло через неплотности сливается в общий картер.

Для гидростатических передач вязкость масла должна быть оптимальной (в пределах ВУ=4-7). Малая вязкость нежелательна, так как при больших давлениях происходят чрезмерные утечки, уменьшается к.п.д. передачи. При слишком большой вязкости масла увеличиваются потери на трение. Вязкость масла не должна сильно изменяться при изменении температуры. Это требование справедливо как для гидродинамических, тек и для гидростатических передач. Так как гидравлические агрегаты работают вместе с зубчатыми колесами, то масло должно обладать хорошей смазывающей способностью.

Температура вспышки масла для гидродинамических и гидростатических передач должна быть выше 160оС, а температура застывания ниже 30оС. При низкой температуре вспышки образуется большое количество паров, которые опасны в пожарном отношении. Если масло применяется и для смазки зубчатых колес, то рабочая температура масла должна быть в пределах 80 – 90оС, так как при более высокой температуре масло начинает терять свои смазывающие способности.

Кислотность масла не допускается. Наличие кислотности вызывает разложение масла вследствие окисления составляющих его компонентов кислородом воздуха.

Различают первичную и вторичную кислотность. Первичная кислотность является результатом плохой очистки и промывки масла. Вторичная кислотность образуется в процессе работы масла от окисления его компонентов кислородом воздуха, от гидролиза жиров. Для увеличения срока службы турбинного и трансформаторного масел в них в качестве антиокислителей вводят гидрохинол и анилин.

Содержание асфальтовых и смолистых веществ в масле нежелательно, так как при высоких температурах они выделяются и оседают на внутренних стенках трубопроводов, в проходных сечениях клапанов и в отверстиях аппаратов автоматики управления, засоряют и ухудшают их работу.

В масле не должно содержаться мылообразующих жиров, которые способствуют получению устойчивого пенообразования. Пенообразование ведет к снижению передаваемой мощности, а в гидростатических передах и к неравномерности передачи крутящего момента. Для борьбы с пенообразованием применяют присадки. В гидростатических передачах не допускается сжатие жидкости за счет наличия в ней воздуха, так как сжатие сопровождается выделением тепла, которое не может быть возвращено при последующем расширении. Поэтому трубопроводы должны быть герметичными.

Следует избегать в масле наличия водорастворимых кислот и щелочей, так как они вызывают коррозию деталей.

Механические примеси в масле вызывают засорение отверстий в органах управления и износ подшипников и элементов гидростатической передачи. Поэтому в гидропередачу следует подавать чистое масло, прошедшее через фильтры.

Гидропередачи хорошо работают на минеральных маслах; однако желательно иметь рабочую жидкость большего объемного веса, с лучшей смазывающей способностью и более стойкую при температурах плюс 300 – 400оС и минус 60оС. Указанными свойствами обладают синтетические масла. Однако их стоимость гораздо выше, чем минеральных масел, что сдерживает возможность их применения.

Характеристики отечественных и зарубежных масел для гидродинамических передач представлены в таблицах.

Отечественные масла, применяемые в гидропередачах

показатели	Индустриальные масла			Веретенное масло	Турбинные масла		Трансформаторное масло	Авиационное масло
	12	20	30	АУ	22	30		МС-14
Объемный вес	876-891	881-900	-	888-896	901	901	896	890
Кинематическая вязкость в сст	10-14	17-23	27-33	12-14	20-23	28-32	9,9	14
условная вязкость ВУ	1,86-2,26	2,6-3,31	3,81-4,59	2,05-2,26	2,9-3,2	3,5-4,5	1,8	-
Температура вспышки	165	170	180	163	180	180	135	200
Температура застывания	-30	-20	-15	-45	-15	-10	-45	-30
Кислотное число в мг КОН на 1 гр масла не более	0,14	0,14	0,2	0,07	0,02	0,02	0,05	0,25
Коксируемость по Кондрадсону в % не более	-	-	0,3	-	-	-	-	0,45
Содержание водорастворимых кислот и щелочей	Отсутствуют
Содержание механических примесей	Отсутствуют		0,007	Отсутствуют
Содержание воды	Отсутствуют