Рабочие жидкости для гидроприводов мобильных машин

Растет и развивается сегмент рабочих жидкостей. На левом фланге у нас остаются унаследованные из прошлого механизмы, потребности которых удовлетворяются самыми простыми и доступными по цене рецептами. На правом фланге современные машины с дорогим, сложным гидроприводом и высокими требованиями к жидкостям, которые определяются не только параметрами зазоров и проходных сечений, но и температурным диапазоном континентального и резко континентального климата, царящего на значительной части территории РФ.

Рабочие жидкости оцениваются по смазывающим, вязкостно-температурным и антиокислительным свойствам, плюс к этому стойкость к образованию пены и отложению смолистых осадков, сужающих и закупоривающих капиллярные каналы и дроссельные щели в гидрооборудовании. Важна также термическая и гидролитическая стабильность жидкостей при эксплуатации и хранении, чтобы жидкость не расслаивалась и не распадалась на компоненты при низкой или высокой температуре.

Основой для рабочих жидкостей были и остаются минеральные базовые масла, полученные путем экстракционной и гидрокаталитической очистки, как наиболее доступные по объемам и по цене. К минеральной основе может подмешиваться синтетическая для улучшения свойств. На рынке также присутствуют жидкости полностью на синтетической основе, предназначенные для особых условий эксплуатации.

Минеральное масло, особенно при высокой температуре, оказывает разрушительное воздействие на резиновые уплотнения. Помимо того, что для уплотнений используют маслостойкие резиновые смеси, которые также должны соответствовать температурному режиму, для базовых масел ограничено содержание наиболее агрессивных к резине ароматических углеводородов. Содержание ароматических углеводородов в базовом масле характеризуется «анилиновой точкой».

Требуемые свойства рабочей жидкости обеспечивает пакет присадок – антиокислительных, антикоррозионных, противоизносных, противопенных и др. Наиболее важные свойства жидкости – это вязкостные и низкотемпературные, как определяющие диапазон рабочих температур, а также тип насоса. Изготовители насосов указывают максимальный, минимальный и оптимальный пределы вязкости для конкретного агрегата. Изменение вязкости с изменением температуры характеризуется индексом вязкости. Идеальный вариант, когда вязкость масла мало меняется при изменении температуры. Как правило, это небольшой диапазон температур, и чем лучше базовое масло и пакет присадок, тем этот диапазон шире, тем лучше эксплуатационные свойства жидкости и тем она дороже.

Вязкостно-температурные свойства базового масла корректируют загущающими присадками, в качестве которых используют полимерные соединения – полиметакрилаты, полиизобутилены и продукты полимеризации винил-бутилового эфира (винипол). Для длительной эксплуатации жидкости важны устойчивость к окислению и химическая стабильность. Под воздействием температуры компоненты жидкости окисляются, увеличивая ее вязкость, и на поверхностях деталей гидросистемы откладываются осадки, затрудняющие прохождение жидкости. Тем более, что в гидросистемах с открытым контуром рабочая жидкость при прохождении через бак контактирует с воздухом. У гидросистем с закрытым контуром контакт с воздухом незначителен. Для уменьшения окисления в жидкость добавляют антиокислительные присадки фенольного или аминного типов. Кроме окисления жидкости в гидросистемах наблюдается также коррозия ее деталей, выполненных из разных марок стали, алюминия, бронзы. Кроме электрохимической коррозии, возникающей на границе двух разных металлов в присутствии электролита (воды), может быть химическая коррозия, вызванная продуктами окисления базового масла и присадок. Для уменьшения коррозии металлов в жидкость вводят ингибиторы окисления, препятствующие образованию кислых соединений, а также специальные антикоррозионные добавки.

В современных гидросистемах используют насосы и моторы с прецизионными парами, и притивоизносные свойства рабочей жидкости важны для их длительной и бесперебойной эксплуатации. Противоизносные свойства обеспечивают присадки, содержащие диалкилдитиофосфаты металлов (в основном цинка) или беззольные (аминные соли и сложные эфиры дитиофосфорной кислоты).

Для нормальной работы гидросистемы важно предотвратить пенообразование, что достигается путем добавления противопенной присадки, например полиметилсилоксана, который снижает поверхностное натяжение на границе раздела жидкости и воздуха, что способствует ускоренному разрушению пузырьков пены и выведению из жидкости воздуха при ее прохождении через бак гидросистемы.

Доля присадок по массе достигает 5%. Никаких посторонних примесей – воды, химических и механических примесей – товарная рабочая жидкость содержать не должна. Существуют также типовые условия эксплуатации, предъявляющие к жидкостям специфические требования, как, например, уже упомянутая низкая температура. Для техники, эксплуатируемой во влажных условиях, важны влагостойкость присадок и малая эмульгируемость.

При выборе рабочей жидкости исходят из того, что ее температура застывания должна быть на 12–15° ниже температуры окружающей среды, а вязкость при 50° – не менее 10 мм2/с, а при –40° – не более 1500 мм2/с. Зимой на морозе основной проблемой рабочего гидропривода становится большая площадь охлаждения, гидросистему попросту невозможно прогреть целиком. Зачастую гидросистему нельзя даже запустить, так как жидкость густеет до такой консистенции, что ее можно резать ножом. Летом температура гидросистемы может превысить 80°. При такой температуре рабочая жидкость теряет смазывающие свойства и выделяет нерастворимые компоненты, которые забивают фильтр, проходные капиллярные каналы и вызывают ускоренный химический износ резиновых уплотнений. До сих пор при добыче полезных ископаемых в районах с суровым климатом предпочитают экскаваторы с механическим приводом от электромоторов, которые в значительно меньшей степени подвержены воздействию температур.

Но современная отрасль нефтепереработки может предложить рабочие жидкости, подходящие для круглогодичной эксплуатации, например, на полуострове Ямал или в Забайкалье. В связи с возобновлением деятельности по освоению Сибири и Заполярья интерес к таким жидкостям будет только возрастать. Обеспечение эксплуатации техники в сложных климатических условиях на удалении от баз, при отсутствии на месте квалифицированного технического персонала представляет собой комплексную проблему, и частью комплексного ее решения являются всесезонные рабочие жидкости с большим рабочим температурным диапазоном. Большие межсервисные интервалы, редко возникающая необходимость в доливе жидкости означают, что в бак гидросистемы редко будет попадать грязь из внешней среды.

Рабочие жидкости и масла в рамках международной стандартизации классифицированы ISO 3448 – по вязкости и ISO 6074 – по эксплуатационным свойствам. Жидкости на минеральной основе объединены в группу Н, которая в свою очередь в зависимости от состава и области применения подразделяется на четыре категории:

– Н – на минеральной основе без присадок;

– HL – на минеральной основе с антикоррозионными и анти­окислительными присадками (нормируется DIN 51524, часть 1);

– HLP – жидкости HL + противоизносные присадки (нормируется DIN 51524, часть 2);

– HVLP – жидкости HLP + высокий индекс вязкости (ИВ) (нормируется DIN 51524, часть 3);

– HLPD – жидкости HLP + моюще-диспергирующие присадки.

Так, ОАО «Газпромнефть» поставляет на рынок несколько серий рабочих жидкостей для всего спектра гидросистем мобильных машин и промышленного оборудования. Каждая марка жидкости выпускается в нескольких классах вязкости.

Серия универсальных жидкостей Hidraulic бюджетной категории HL предназначена для гидросистем, работающих в обычном и жестком режимах, и производится на основе минеральных масел глубокой селективной очистки с использованием импортного пакета присадок. Улучшенная прокачиваемость позволяет использовать фильтры с ячейками размером 4–6 мкм. Жидкость выпускается четырех классов вязкости по ISO: 32, 46, 68 и 100. Наиболее морозостойкая жидкость класса 32 застывает при –18 °С, жидкости классов 46, 68 и 100 – при –15°, то есть данные жидкости целесо­образно применять либо летом, либо всесезонно в южных регионах, либо в помещениях.

Серия универсальных жидкостей HLP бюджетного класса выпускается в следующих классах вязкости: 32, 46, 68, 100. Температура застывания жидкости класса 32 составляет –41°, жидкости класса 100: –30°. Жидкости производят на базе минеральных масел глубокой селективной очистки с добавлением многофункционального пакета присадок и могут использоваться в гидросистемах широкого спектра мобильной техники и промышленного оборудования. Эти жидкости могут применяться как всесезонные в средней полосе и южных регионах. Жидкости HLP одобрены такими производителями техники и компонентов, как Bosch-Rexroth, Demag, Eaton и др.

Серия высококачественных жидкостей HLPD производится на основе минеральных масел глубокой селективной очистки и многофункционального пакета присадок, включающих присадки типа DD (моюще-диспергирующие), способных к переводу продуктов окисления и загрязнений в форму тонких дисперсий, суспензий и эмульсий, то есть жидкости обеспечивают устойчивость гидросистемы к воде и дают возможность технике работать во влажных условиях. Этим жидкости серии HLPD отличаются от жидкостей серии HLP. Серия HLPD выпускается в классах вязкости 32, 46 и 68. Температура застывания жидкости класса 32 составляет –23°, класса 68: –19°. Жидкость можно рекомендовать как специальную для эксплуатации во влажных, загрязненных условиях.

Серия универсальных высококачественных жидкостей Hydraulic HVLP производится как на базе минеральных масел глубокой селективной очистки, так и с добавлением синтетических масел. Предназначены они для использования в гидросистемах и приводах стационарной и подвижной техники, работающей в широком диапазоне температур на открытом воздухе и внутри помещений. Рекомендованы для применения в дорожном, судовом, строительном оборудовании при всесезонной эксплуатации, в высокоточных станках, контрольных системах, где требуются масла с минимальным изменением вязкости в зависимости от температуры.

Для жидкостей характерна стабильность вязкостно-температурных характеристик, устойчивость к сдвигу, хорошая прокачиваемость. Выпускают жидкости HVLP следующих классов вязкости: 10, 15, 22, 32, 46 и 68. Температура застывания жидкости класса 10: –61°, а жидкости класса 68: –38°. Таким образом, жидкости HVLP можно рекомендовать как всесезонные по всей территории РФ с подбором соответствующего класса вязкости.

Серия HZF безцинковых (беззольных) рабочих жидкостей предназначена для работы в гидросистемах тяжелонагруженного промышленного и станочного оборудования, в мобильных машинах, работающих в условиях высоких температур и давления. Они могут применяться с высокопроизводительными насосами разных типов, в системах с сервоклапанами с малыми зазорами, для которых недопустимы накоп­ления отложений.

Жидкости HZF разработаны в сотрудничестве с одним из мировых лидеров в области смазочных материалов и производятся на основе минеральных масел глубокой селективной очистки и специально подобранного пакета присадок, обеспечивающих высокую термическую и гидролитическую стабильность, хорошие деэмульгирующие и антикоррозионные свойства, превосходную прокачиваемость, быстрое освобождение от воздуха без пенообразования. Выпускают жидкости HZF классов вязкости 32, 46 и 68. Температура застывания жидкости класса 32: –46°, жидкости класса 68: –37°, то есть жидкость, обладая особыми свойствами, может еще и использоваться как всесезонная по всей средней полосе.

Для эксплуатации промышленного оборудования и мобильных машин в условиях экстремально низких температур, а, как мы понимаем, сегодня это стратегическая задача, «Газпромнефть» разработала рабочую жидкость G-special Hydraulic Nord-32, производимую с использованием синтетических базовых масел (полиальфаолефинов), высокоэффективного пакета присадок и инновационного модификатора вязкости. Географические области применения жидкости Nord-32 – это Крайний Север, Сибирь, Центральная Азия. По видам техники спрос на жидкость распределяется следующим образом: 63% поставок приходится на экскаваторы, 22% – на карьерные самосвалы, 6% – на бульдозеры и остальные распределяются между прочими видами строительной техники.

Nord-32 – рабочая жидкость класса вязкости 32 с индексом вязкости 312 и температурой застывания –54 °С. Основное преимущество жидкости – в расширенном диапазоне рабочих температур от 85 до –40°. Лучшая на сегодня импортная жидкость обеспечивает рабочий диапазон от 80 до –40°. Таким образом, российская рабочая жидкость находится на уровне и даже превосходит лучшие мировые образцы.

Корпорация Shell поставляет семейство высококачественных индустриальных и рабочих жидкостей Tellus для промышленного оборудования и мобильных машин. Для гидросистем мобильных машин предназначена линейка жидкостей Tellus V. Основу линейки составляет универсальная жидкость Tellus S2 V, обеспечивающая надежную защиту гидроаппаратуры мобильных машин и промышленного оборудования в умеренном и жарком климате. Компания декларирует, что срок эксплуатации жидкости Tellus S2 V втрое превосходит отраслевой стандарт. Жидкость производится на минеральной основе с цинкосодержащими присадками. Поставляют жидкости Tellus S2 V, соответствующие классам вязкости 15, 22, 32, 46, 68 и 100.

Премиальная жидкость Tellus S3 V обеспечивает увеличенный межсервисный интервал, по утверждению компании, в пять раз превосходящий отраслевой стандарт. Жидкость беззольная, производится на основе минерального масла следующих классов вязкости: 32, 46 и 68.

Для эксплуатации в холодном климате (до –40 °С) предназначена жидкость Tellus S4 VX, производимая на синтетической основе с пакетом присадок, не содержащих цинка. Жидкость класса вязкости 32 одобрена такими производителями машин и комплектующих, как Komatsu, Komatsu Mining и DIETZ automation.

В гидросистемах мобильных машин также может использоваться универсальная жидкость Tellus S2 VA. Ее особенность – устойчивость к воде. Жидкость класса вязкости 46 производится на основе минерального масла с цинкосодержащими и моющими присадками.

Корпорация ExxonMobil поставляет на рынок современную серию рабочих жидкостей Mobil DTE 10 Excel на минеральной основе, предназначенную для широкого спектра мобильной техники и промышленного оборудования. Выпускают жидкости, соответствующие классам вязкости 15, 22, 32, 46, 68, 100 и 150. Жидкости отвечают требованиям международных стандартов и одобрены ведущими производителями машин и оборудования. Отметим, что температура замерзания жидкости 32-го класса вязкости составляет –54°, что позволяет использовать ее всесезонно в северных и восточных регионах. Кроме того, данная жидкость не содержит цинка, не вызывает коррозии цветных металлов. Премиальная цена на эту жидкость соответствует ее премиальному качеству.

Таким образом, на российском рынке представлен полный спектр рабочих жидкостей как универсального, так и специального применения, в том числе для эксплуатации в условиях Крайнего Севера, Сибири, Забайкалья, Дальнего Востока – то есть никаких препятствий для ускоренного промышленного освоения этих территорий нет.