ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ЖИДКОСТЬ
HYDRAULIC LIQUID

Изобретение относится к составам гидравлических жидкостей, в частности гидравлических масел, применяемых для системы гидроусилителя рулевого управления и гидрообъемных передач.
Гидравлические масла служат несжимаемой жидкой средой - рабочей жидкостью для передачи энергии в гидравлической системе от одного узла или агрегата машины к другому и превращения этой энергии в полезную работу. Одним из важнейших показателей качества гидравлических масел, определяющих работоспособность гидравлической системы, является их вязкость. При определении норм по вязкости исходят из необходимости обеспечения возможно меньших потерь мощности в гидропередаче и прокачивания масла через малые диаметры трубок гидравлической системы управления. В то же время масло должно быть достаточно вязким, чтобы обеспечить смазывание рабочих поверхностей зубьев колес и подшипников, а также исключить значительные потери на испаряемость и утечки через уплотнения.
Высокое значение вязкости масла при отрицательных температурах затрудняет нормальную работу гидравлической системы управления при запуске техники в холодное время года.
2
Несмотря на антиокислительный потенциал, придаваемый маслу присадками, в нем при постоянном воздействии повышенных рабочих температур со временем начинают накапливаться продукты разложения (старения). Отлагаясь на фрикционных дисках сцепления, они могут вызывать их «засаливание». Во избежание этого во многие масла наряду с перечисленными выше присадками вводят дополнительно детергентно-диспергирующие (моющие) присадки. Задачей настоящего изобретения является создание надежной, долговечной и безопасной гидравлической жидкости для работы систем гидроусилителя рулевого управления и гидрообъемных передач, а также гидроприводов строительных, дорожных и других наземных машин, эксплуатируемых при температуре окружающей среды до минус 45°С, с требуемым уровнем кинематической вязкости при температуре 40°С (в пределах 17-22 мм/с), а также с улучшенными вязкостно-температурными и антипенными свойствами. Известно гидравлическое масло, (1 - RU 2147031 С1), имеющее следующий состав, мас.%:
Полиметилсилоксан - 0,001-0,005;
Ионол (2,6-дитретбутил-4-метилфенол) - 0,2-0,3;
Диалкилдитиофосфат цинка - 1,0-1,6;
Тройной сополимер этилена, пропилена и дициклопентадиена молекулярной массы 30000-70000 - 0,2-1,0;
Полиизобутилен молекулярной массы 6000-20000 - 1,0-5,0;
Дистиллят базы трансформаторного масла - до 100.
Недостатком известного гидравлического масла является отсутствие диспергирующей присадки и повышенная склонность масла к пенообразованию, Отсутствие моюще-диспергирующей присадки отрицательно сказывается на работе дисков сцепления, где отлагаются продукты разложения и сокращается срок службы гидравлической системы.
Известна гидравлическая жидкость [2 - ТУ 38 УССР 201465-88], имеющая следующий состав, мас.%:
Диалкилдитиофосфат цинка - 1-3;
Полиметакрилат - 1-5;
Полиалкенилсукцинимид или продукт взаимодействия полиизобутилфенола, тетраэтиленпентамина, олеиновой кислоты и формальдегида, модифицированный борной кислотой (присадка Днепрол) - 2,5;
Полиметилсилоксан - 0,002-0,006;
Минеральное масло - до 100.
Недостатком этой гидравлической жидкости являются невысокие низкотемпературные свойства, а также склонность к ухудшению совместимости с резиной при понижении температуры эксплуатации.
2
2
2
Известно гидравлическое масло на нефтяной основе (3 - SU 325867), в качестве которой оно содержит фракцию из сернистых нефтей, выкипающую в интервале 275-350°С, с кинематической вязкостью не менее 3,6 мм/с при 55°С и температурой застывания не выше минус 52°С, загущенное полимером молекулярной массы 3000-13000 с добавлением композиции присадок, причем в качестве композиции присадок оно содержит 0,2-0,3% ионола (2,6-дитрет-бутил-4-метилфенола), 3-5% октола и 0,003-0,005% полиметилсилоксана. Это гидравлическое масло имеет вязкость при температуре 50°С не выше 10 мм/с, при минус 40°С не выше 2300 мм/с, температуру застывания не выше минус 60°С. Недостатком известного гидравлического масла является отсутствие сведений о склонности масла к пенообразованию и недостаточный набор функциональных присадок для обеспечения в полной мере эксплуатационных свойств. Известна гидравлическая жидкость (4 - US 5094763), в состав которой входят серу- фосфор- и азотсодержащие алкильные производные. В отличие от гидравлических жидкостей, содержащих диалкилдитиофосфат цинка, эта гидравлическая жидкость способствует длительной эксплуатации гидравлических систем, не ухудшая совместимость с резиновыми материалами, используемыми в гидравлической системе.
Недостатком известной гидравлической жидкости является высокая вязкость при отрицательных температурах и отсутствие сведений о склонности масла к пенообразованию.
Известна гидравлическая жидкость (5 - RU 2355741 С1) на нефтяной основе, содержащая присадки: загущающую, диалкилдитиофосфат цинка, диспергирующую, антипенную при следующем соотношении компонентов:
загущающая присадка
2,2-3,2
диалкилдитиофосфат цинка
2,2-3,8
диспергирующая присадка
1,2-2,0
антипенная присадка
0,001-0,010
нефтяная основа,
до 100,0
В качестве нефтяной основы используют смесь минерального масла, полученного путем гидроочистки, гидродепарафинизации и последующего гидрирования узкой дизельной фракции 340°С - КК, и минерального масла, полученного путем гидроочистки, гидродепарафинизации и последующего гидрирования узкой дизельной фракции 250°С-340°С.
Недостатком известной гидравлической жидкости является: уровень кинематической вязкости при 40°С ниже требуемого, а также отсутствие требований и данных по таким показателям качества, как «Изменение массы резины УИМ-1 и «Стабильность масла» против окисления на приборе ДК-НАМИ2, влияющим на срок службы гидравлической системы
Наиболее близкой к заявляемой является гидравлическая жидкость (6 - RU 1788743) на основе минерального масла, содержащая диалкилдитиофосфат цинка, полиметакрилат и полиметилсилоксан, продукты алкилирования фенола тримерами пропилена при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Диалкилдитиофосфат цинка - 1,5-3,5;
Полиметакрилат - 3-5;
Полиметилсилоксан - 0,003-0,006;
Продукт алкилирования фенола тримерами пропилена - 2-6;
Минеральное масло - до 100.
2
В качестве масляной основы используют смесь трансформаторного масла селективной очистки (ГОСТ 10121-76) и веретенного масла (ОСТ 38.01412-86) при соотношении 85:15, обеспечивающую кинематическую вязкость 7,9-9,0 мм/с при 50°С.
Недостатком известной гидравлической жидкости является: уровень кинематической вязкости при 40°С ниже требуемого, высокая вязкость при отрицательных температурах, высокая склонность масла к пенообразованию.
2
Целью изобретения является создание новой гидравлической жидкости для работы систем гидроусилителя рулевого управления и гидрообъемных передач, а также гидроприводов строительных, дорожных и других наземных машин, эксплуатируемых при температуре окружающей среды до минус 45°С, с требуемым уровнем кинематической вязкости при температуре 40°С (в пределах 17-22 мм/с), обладающей улучшенными вязкостно-температурными характеристиками, а именно меньшей кинематической вязкостью при минус 20°С, высокой стабильностью против окисления, а также меньшей склонностью к пенообразованию.
Кинематическая вязкость является одним из важнейших показателей качества масел для гидрообъемных и гидравлических передач, определяющих работоспособность гидравлической системы. При повышении кинематической вязкости затрудняется запуск и снижается чувствительность гидросистемы, при резком снижении кинематической вязкости появляются утечки жидкости, снижается смазочная способность. Высокое значение кинематической вязкости масла при отрицательных температурах затрудняет нормальную работу гидравлической системы управления при запуске техники в холодное время года. Высокая стабильность масла против окисления позволяет длительное время содержать гидравлическую систему в рабочем состоянии, исключая образование продуктов старения на поверхности механизмов.
Поставленная цель достигается тем, что в составе композиции гидравлической жидкости, содержащей присадки: диалкилдитиофосфат цинка, моюще-диспергирующую, антипенную, депрессорную и антиокислительную, в качестве нефтяной основы используется смесь гидрооблагороженного минерального масла, полученного путем гидроочистки, гидродепарафинизации и последующего гидрирования маловязкого нефтяного дистиллята или маловязкого рафината селективной очистки (далее гидрооблагороженного минерального масла) и изопарафинового масла, полученного путем гидроочистки, гидроизо-депарафинизации и последующего гидрирования парафинсодержащего нефтепродукта - гача (далее изопарафинового масла), при их различном соотношении. Основным отличием заявляемой гидравлической жидкости от прототипа является состав базы, а именно, использование вместо минерального масла глубокой селективной очистки компаунда гидрооблагороженного минерального масла и изопарафинового масла. Состав заявляемой гидравлической жидкости приведен в Таблице 1.
2
За счет использования в составе гидравлической жидкости основ, прошедших гидрокаталитическую переработку, и пакета функциональных присадок удается получить новый результат - снизить количество образующегося после окисления осадка с 0,15 мас.% до 0,015 мас.%, снизить воздействие масла на резину с 4,2 мас.% до 1,5 мас.%, значительно уменьшить склонность масла к пенообразованию. Увеличение содержания в базовой основе изопарафинового масла позволяет значительно снизить вязкость кинематическую при минусовой температуре (с 1353 до 693 мм/с).
В составе заявляемой гидравлической жидкости использовали диалкилдитиофосфат цинка, представляющий собой присадку ДФ-11, выпускаемую промышленно по ТУ 38.5901254-90;
Моюще-диспергирующая присадка - алкилсалицилат представляет собой присадку Детерсол-140, выпускаемую промышленно по ТУ 0257-017-48120848-2000);
Антипенная присадка - полиметилсилоксан представляет собой присадку Infineum С 9496, выпускаемую промышленно по Сертификату качества;
Депрессорная присадка - полиметакрилат представляет собой присадку ПМА «Д», выпускаемую промышленно по ТУ 6-01-270-94);
Антиокислительная присадка - 4-метил-2,6-дитретичный бутилфенол представляет собой присадку Агидол-1, выпускаемую промышленно по ТУ 38.5901237-90.
Свойства гидрооблагороженного минерального масла и изопарафинового масла по предполагаемому изобретению приведены в Таблице 2.
Технология получения заявляемой гидравлической жидкости заключается в смешении гидрооблагороженного минерального масла и изопарафинового масла в соотношении, указанном в Таблице 1 с присадками при температуре 60-80°С. Таким образом приготовлены образцы семи составов, в том числе образец 1, в котором в качестве основы используется только гидрооблагороженное минеральное масло, образец 7, в котором в качестве основы используется только изопарафиновое масло, а также образцы 2 и 6, содержание компонентов основ в которых находится на крайних пределах заявляемых количественных соотношений, и образец 4, качество которого не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к заявляемой гидравлической жидкости по показателю температура застывания. Составы образцов заявляемой гидравлической жидкости приведены в таблице 3.
Гидравлическую жидкость готовят путем смешения гидрооблагороженного минерального масла и изопарафинового масла согласно составам 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 (см. таблицу 3) и присадок: алкенилсукцинимид, диалкилдитиофосфат цинка, полиметилсилоксан, 4-метил-2,6-дитретичный бутилфенол и полиметакрилат.
Пример 1
Расчетное количество гидрооблагороженного минерального масла (59,9735 тн) закачивают в резервуар. Концентрат присадок (алкилсалицилат - 2,1 тн, диалкилдитиофосфат цинка - 1,26 тн и 4-метил-2,6-дитретичный бутилфенол - 0,07 тн) в изопарафиновом масле (количество основы - 2 тн) при температуре 60-80°С), закачивают в мешалку, где при температуре 60-80°С происходит их перемешивание. В мешалку докачивают изопарафиновое масло (4,6637 тн). После получения однородного по консистенции и цвету продукта, в мешалку подают расчетное количество полиметилсилоксана (0,0028 тн) переносным дозатором. На мешалке включают перемешивающее устройство и после перемешивания концентрат присадок отфильтровывают через фильтр-пресс в резервуар с гидрооблагороженным минеральным маслом. В резервуаре проводят перемешивание базовой основы и присадок. Гидравлическую жидкость задают на полный анализ.
Испытания образцов проводили по техническим требованиям к заявляемой гидравлической жидкости.
В таблице 4 приведены технические требования к качеству гидравлической жидкости, результаты испытаний заявляемой гидравлической жидкости (графы 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10) и гидравлической жидкости, выбранной в качестве прототипа (графа 3).
2
Из данных таблицы следует, что при введении в состав базовой основы масла изопарафинового более 10% (образец 4), необходимо вовлечение депрессорной присадки - полиметакрилата для достижения требуемой температуры застывания (образец 5). Кроме того, из Таблицы 4 видно, что образцы 2, 3, 5 и 6 гидравлической жидкости, приготовленные в соответствии с заявляемым составом, превосходят известную гидравлическую жидкость по низкотемпературным свойствам, в частности, вязкость кинематическая при минус 20°С предлагаемой гидравлической жидкости составляет 1208, 1170, 1115 и 693 мм/с соответственно. Значительно улучшается стабильность - содержание осадка в окисленном масле снижается с 0,15 до 0,076, 0,030, 0,025 и 0,015% соответственно, что гарантирует длительное использование гидравлической жидкости и сохраняет детали гидравлической системы от образования на них продуктов разложения. Уменьшается склонность гидравлической жидкости к пенообразованию, что предотвращает разрыв масляной пленки в узлах и агрегатах машин, отрицательно влияющих на стабильность масла.
Таким образом, заявляемая гидравлическая жидкость соответствует всем требованиям, предъявляемым к гидравлическим жидкостям, используемым в системах гидроусилителя рулевого управления и гидрообъемных передач, а также гидроприводах строительных, дорожных и других наземных машин, эксплуатируемых при температуре окружающей среды до минус 45°С, а также превосходит известную гидравлическую жидкость по вязкостно-температурным свойствам, стабильности против окисления и обладает хорошими антипенными свойствами. Вязкость кинематическая при минусовых температурах и стабильность против окисления являются одними из важных характеристик гидравлических жидкостей.
Таблица 1
Состав заявляемой гидравлической жидкости
Компонент
Дозировка компонентов, %
Диалкилдитиофосфат цинка
1,5÷2,5
Моюще-диспергирующая присадка
2,5÷3,5
Антипенная присадка
0,001÷0,006
Депрессорная присадка
0÷2
Антиокислительная присадка
0÷0,2
Базовая основа:
до 100
в т.ч.: гидрооблагороженное минеральное масло
5÷95
изопарафиновое масло
5÷95
Таблица 2
Свойства основы гидрооблагороженного минерального масла и изопарафинового масла
Наименование показателей
Гидрооблагороженное минеральное масло СТО ПР 039-00148599
Масло изопарафиновое ТУ 0253-026-00148599-2002
1 Вязкость кинематическая, мм<sup>2</sup>/с, при
40°С,
16÷22
-
100°С
-
3,9÷4,6
2 Температура застывания, °С, не выше
Минус 45
Минус 15
3 Температура вспышки в открытом тигле, °С, не ниже
165
210
Таблица 3
Состав образцов заявляемой гидравлической жидкости.
Компонент
Дозировка компонентов, %
Обр.1
Обр.2
Обр.3
Обр.4
Обр.5
Обр.6
Обр.7
Диалкилдитиофосфат цинка
1,8
1,8
1,8
1,8
1,8
2,0
2,0
Моюще-диспергирующая присадка
3,0
3,0
3,0
3,0
3,0
3,0
3,0
Антипенная присадка
0,004
0,004
0,004
0,004
0,004
0,004
0,004
Депрессорная присадка
-
-
-
-
1,0
1,0
1,0
Антиокислительная присадка
0,1
0,1
0,1
0,1
0,1
-
-
Базовая основа: (до 100%), в том числе:
гидрооблагороженное минеральное масло
100
95
90
85
85
5
-
изопарафиновое масло
-
5
10
15
15
95
100
Таблица 4.
Результаты испытаний образцов по предполагаемому изобретению
Наименование показателей
Норма
Масло прототип
Опытные образцы по предлагаемому изобретению
Обр.1
Обр.2
Обр.3
Обр.4
Обр.5
Обр.6
Обр.7
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Вязкость кинематическая, мм<sup>2</sup>/с, при 100°С40°Сминус 20°С
н/б 5,017,0-22,0н/б 1300
3,6611,491353
4,0120,11246
4,1520,181208
4,2220,351170
4,8220,691109
4,8520,731115
4,3520,90693
4,2620,93617
Температура застывания, °С не выше
минус 45
минус 47
минус 48
минус 46
минус 45
минус 43
минус 47
минус 47
минус 47
Стабильность на приборе ДК- НАМИ2:
- осадок после разбавления масла растворителем, % масс.
н/б 0,3
0,15
0,13
0,076
0,030
0,028
0,025
0,015
0,013
Изменение массы резины марки УИМ-1 после выдерживания ее в масле в течение 72-х часов при 130°С, % масс.
н/б+5
4,2
3,9
3,4
2,79
2,51
2,1
1,5
1,4
Склонность к пенообразованию, см<sup>3</sup>, при 24°С
н/б 150/0
-
90/0
75/0
35/0
20/0
20/0
20/0
25/0
94°С
150/0
-
50/0
50/0
30/0
50/0
45/0
45/0
45/0
24°С после 94оС
150/0
-
75/0
75/0
30/0
20/0
20/0
20/0
25/0