Вязкость гидравлических жтдкостей   

   Вязкость — свойство жидкости оказывать сопротивление сдвигу одного слоя относительно другого под действием касательной силы внутреннего трения. Напряжение трения согласно закону Ньютона пропорционально градиенту скорости dC/dy

t=hdC/dy.

Коэффициент пропорциональности h носит название динамиче-ской вязкости

h=  t/dv/dy.

Единицей динамической вязкости является 1Па.с.(паскаль-секунда).

   Более распространённым является другой показатель — кинематическая вязкость , которая учитывает зависимость сил внутреннего трения от инерции потока жидкости.    Кинематическая вязкость ( или коэффициент динамической вязкости) определяется выражением

g=h/r.

Единицей кинематической вязкости является 1м²/c. Эта величина велика и неудобна для практических расчётов . Поэтому используют величину в 10⁴ меньше -1 см²/c = 1Cт(стокс) , или 1 сотую часть Ст — сСт (сантистокс). В нормативно-технических документах обычно ука-зывают кинематическую вязкость при 100°С — (g₁₀₀) или при    50 °С -(g₅₀). Для новых марок масел  в соответствии с международными нормами указывается вязкость при 40°С (точнее при 37.8°С) — g₄₀. Указанная температура соответствует 100⁰ по Фаренгейту.

   На практике используются и другие параметры , характеризующие вязкость жидкостей. Часто используют так называемую условную или относительную вязкость , определямую по течению жидкости через малое отверстие вискозиметра (прибора для определения вязкости) и сравнению времени истечения с временем истечения воды. В зависимости от количества испытуемой жидкости , диаметра отверстия и других условий испытаний применяют различные показатели. В России для измерения условий вязкости приняты условные градусы Энглера (°Е), которые представляют собой показания вискозиметра при 20, 50 и 100°С и обозначаются соответственно °E20; °E50 и °E100 . Значение вязкости в градусах Энглера  есть отношение времени истечения через отверстие вяскозиметра 200 см³ испытуемой жидкости к времени истечения такого же количества дистиллированной воды при t=20 С..

   Вязкость жидкости зависит от химического состава , от температуры и давления. Наиболее важным фактором , влияющим на вязкость , является температура. Зависимость вязкости от температуры  различна для различных жидкостей. Для масел в диапазоне температур  от t = +50 ⁰C  до температуры начала застывания  применяется фор-мула :

n_ж= n₅₀ e ^{(A / Tжa )}

где n_ж —  значение кинематической  вязкости при температуре T_ж ( ^° K), в cCm;

A и a  — эмпирические коэффициенты

   Для некоторых рабочих  жидкостей   значения коэффициентов  А и а  приведены в  табл. 1.

Таблица  1.

Зависимость вязкости от температуры, или так называемые      вязкостно-температурные свойства рабочих жидкостей, оцениваются с помощью индекса вязкости (ИВ) , являющегося паспортной характеристикой  современных масел .  Масла с высоким индексом вязкости меньше изменяют свою вязкость при изменении температуры. При небольшом индексе вязкости зависимость вязкости от температуры сильная.  ИВ   определяется сравнением  данного масла с двумя эталонами.

   Один из этих эталонов характеризуется крутой вязкостно-температурной характеристикой , т. е. сильной зависимостью вязкости от температуры , а другой —  пологой характеристикой.

   Эталону с крутой характеристикой присвоен ИВ=0 , а эталону с пологой характеристикой  — ИВ = 100.

   В соответствии с ГОСТ 25371-82  ИВ  вычисляется по формуле :

ИВ =(n-n₁) /(n-n₂)  или      ИВ=(n-n₁) / n₃

где n —   кинематическая  вязкость  эталонного  масла  при  t= 40 ⁰C  с ИВ=0 и имеющим при   t=100 ⁰С   такую же кинематическую вязкость как и данное масло, сСm ;

n₁ — кинематическая вязкость данного масла при t=40 ⁰C ,   сСm ;

n₂ — кинематическая вязкость эталонного масла       при t=40 ⁰C, с ИВ=100  и имеющим при t=100 ⁰C такую же вязкость , что и данное масло, сСm ;

n₃= n- n₂ ,  cCm .

Реальные рабочие жидкости имеют  значения ИВ  от 70 до 120.

   Вязкость рабочей жидкости увеличивается с повышением давления.   Для практических расчетов  может использоваться формула, связывающая динамическую вязкость с давлением:

h_р=h₀ a^p

где  h₀ и  h_р — динамические вязкости при атмосферном давлении и давлении р .

а  —    постоянный    коэффициент;  в зависимости от марки масла  а = 1,002 — 1,004.

   При низких температурах масла застывают. Температурой застывания   (ГОСТ 20287-74) называется температура , при которой масло загустевает настолько , что при наклоне пробирки с маслом на 45⁰ его уровень в течение 1 мин. остается неподвижным.  При температуре застывания работа гидропривода невозможна.  Минимальная рабочая температура принимается на 10-15⁰ выше температуры застывания.

   Вязкость рабочей жидкости оказывает непосредственное влияние на рабочие процессы и явления , происходящие как в отдельных элементах,  так и в целом гидроприводе.  Действие вязкости неоднозначно и требуются тщательные исследования для рекомендации оптимальной вязкости для конкретного гидропривода. Изменение вязкости является критерием достижения предельного состояния рабочей  жидкости.

   При чрезмерно высокой вязкости силы трения в жидкости настолько значительны , что могут привести к нарушению сплошности потока. При этом происходит незаполнение рабочих камер насоса , возникает кавитация, снижается подача  , ухудшаются показатели надежности.

   Но помимо этого, высокая вязкость рабочей жидкости позволяет снизить утечки через зазоры, и щелевые уплотнения. При этом объёмный КПД увеличивается. Но высокая вязкость одновременно увеличивает  и трение в трущихся парах  и снижает механический КПД. Одновременно снижается  и гидравлический КПД , так как возрастают гидравлические потери.

   Рекомендуется выбирать рабочую жидкость таким образом, чтобы кинематическая вязкость при длительной эксплуатации в гидроприводе с шестеренными насосами находилась в пределах 18-1500 cCm , в гидроприводе  с пластинчатыми насосами  10 — 4000 cCm и в гид рабочей жидкости связаны с прочностью мароприводе с аксиально-поршневыми насосами 6-2000 cCm.