Podręcznik

Zamieszczone w bieżącym rozdziale rysunki koncepcyjne pokazały, że podstawowym zadaniem cieczy hydraulicznej jest przenoszenie energii pompy hydraulicznej do aktorów hydraulicznych, takich jak cylindry, które wykonują odpowiednią pracę. (Oczywiście aktorów hydraulicznych jest znacznie więcej, o czym będzie mowa później).
Należy zaznaczyć, że mnie mniej ważne są pozostałe zadania cieczy hydraulicznej, takie jak poprawienie poślizgu elementów ruchomych aktorów hydraulicznych, ochrona części metalowych tychże przed korozją czy odprowadzenie wydzielającego się ciepła i zanieczyszczeń. 
Celem zapewnienia powyższych wymagań ciecz hydrauliczna musi charakteryzować się następującymi właściwościami:
•    posiadać odpowiednią lepkość i jak najmniejsze jej zmiany w funkcji temperatury; 
•    posiadać wymaganą tzw. pompowalność w najniższej temperaturze użytkowania instalacji hydraulicznej; 
•    posiadać jak najmniejszy moduł ściśliwości;
•    wykazywać brak skłonności do pienienia;
•    powodować szybkie wydzielanie powietrza z jej obiegu; 
•    posiadać dobre właściwości przeciwzużyciowe; 
•    posiadać dobre właściwości przeciwkorozyjne i przeciwrdzewne; 
•    wykazywać stabilność w czasie pracy, to znaczy odporność na utlenianie, ścinanie i degradację termiczną.
Należy zaznaczyć, że w układach hydraulicznych natężenie przepływu cieczy hydraulicznej Q jest odpowiednikiem prędkości w mechanice, natomiast ciśnienie cieczy p jest odpowiednikiem siły. W układzie SI jednostką ciśnienia p jest Pascal (1 Pa = 1 N/m² ). W praktyce przemysłowej często stosowaną jednostką ciśnienia jest 1 bar = 105Pa. Typowe ciśnienie w układach hydraulicznych wynosi od 0,5 bar do 100 bar. Jednostką natężenia przepływu Q jest metr sześcienny na sekundę (w praktyce: dm3/min lub litr/min).
Jako ciecze hydrauliczne są stosowane oleje o klasach lepkości od ISO VG 5 do ISO VG 300, o składzie chemicznym dostosowanym do warunków pracy i materiałów konstrukcyjnych układu. Są to [Źródło: gacol.pl]:
•    rafinowane oleje mineralne; 
•    oleje syntetyczne na bazie PAO; 
•    oleje na bazie estrów poliolowych; 
•    oleje syntetyczne na bazie poliglikolowej; 
•    oleje roślinne, 
•    estry kwasu fosforowego; 
•    emulsje wodno-olejowe i olejowo-wodne; 
•    wodne roztwory glikoli i poliglikoli; 
•    wodne roztwory polimerów.
Dobierając odpowiedni typ cieczy hydraulicznej do projektowanego układu hydraulicznego należy m.in. następujące uwarunkowania: 
•    warunki klimatyczne; 
•    temperaturę pracy ciągłej aktorów hydraulicznych; 
•    warunki pracy instalacji hydraulicznej
•    możliwość przedostawania się wody do układu hydraulicznego
•    zastosowanie metali wrażliwych na korozję w konstrukcji aktorów hydraulicznych jak również linii przesyłowych.
Omówmy poniżej kilka wybranych parametrów cieczy hydraulicznej, które mogą mieć istotny wpływ na jej wybór do projektowanej instalacji hydraulicznej. 

Należy zaznaczyć, że ciecze hydrauliczne nie są w pełni ściśliwe. Przyjmuje się, że ściśliwość niezapowietrzonej cieczy przy wzroście ciśnienia o 100 barów powoduje zmniejszanie jej objętości o około 0,65% w stosunku do jej objętości początkowej. Zagadnienie ściśliwości cieczy hydraulicznej ilustruje rysunek 35.

Rysunek 35: Ilustracja braku zupełnej ściśliwości cieczy hydraulicznej: V_p – objętość początkowa; V_k – objętość końcowa; DV – zmiana obj.

Przeciwstawnym parametrem do pokazanej na rysunku 35 ściśliwości cieczy hydraulicznej, gdzie jej objętość maleje na skutek wywarcia na ciecz powierzchni tłoka po przyłożeniu doń siły F, jest parametr określany jako przyrost jej objętości na skutek zwiększenia jej temperatury. Przyjmuje się, że przy wzroście temperatury cieczy hydraulicznej o 100C jej objętość w stosunku do objętości początkowej wzrasta o około 0,65%. W zamkniętych przewodach linii przesyłowej może to wywołać niepotrzebny wzrost ciśnienia oddziałujący na elementy układu hydraulicznego. Na przykład w zbiorniku ciśnieniowym przy wzroście temperatury o 100C ciśnienie wewnątrz zbiornika wzrośnie o 100 barów. Rysunek 36 ilustruje wpływ temperatury na Właściwości cieczy hydraulicznej.

Rysunek 36: Ilustracja wpływu wzrostu temperatury na objętość cieczy: V_p – objętość początkowa; V_k – objętość końcowa; DV – zmiana obj.

Trzeci parametr cieczy hydraulicznej uznawany jest za jeden z najważniejszych, ponieważ to od lepkości cieczy zależy w znacznym stopniu sprawność całego układu hydraulicznego. Przy gęstej cieczy hydraulicznej, czyli dużej lepkości wzrastają straty przepływu i tarcia, układ hydrauliczny, czyli m.in. aktory reagują wolno oraz pogarsza się sprawność całego układu. Z kolei przy rzadkiej cieczy hydraulicznej, czyli małej lepkości zwiększają się straty spowodowane przeciekami oraz wzrasta zużycie fizyczne elementów hydraulicznych, ponieważ zmniejsza się wartość warstwy smarującej. Wskaźnikiem, świadczącym o lepkości cieczy jest tzw. współczynnik lepkości, który określa zależność między lepkością cieczy a jej temperaturą. Większa wartość tego współczynnika oznacza mniejsze zmiany lepkości cieczy na skutek zmian jej temperatury. Jako uzupełnienie rozważań podajmy dobór klasy lepkościowej cieczy hydraulicznej do warunków klimatycznych pracy maszyny. Ilustruje to rysunek 37.   

Rysunek 37: Dobór klasy lepkościowej cieczy hydraulicznej do warunków klimatycznych pracy maszyny

Na rysunku 37 warunki klimatyczne, w których należy zastosować odpowiednią ciecz hydrauliczną producenci cieczy hydraulicznych określają w postaci klas, które oznaczają: 
A – ekstremalne warunki tropikalne, ciężkie warunki pracy; 
B – ekstremalne warunki tropikalne; 
C – warunki tropikalne; 
D – warunki letnie klimatu umiarkowanego; 
E – warunki zimowe klimatu umiarkowanego; 
F – warunki arktyczne; 
G – ekstremalne warunki arktyczne; 
H – ekstremalne warunki arktyczne, długie przestoje maszyny; 
OPT – optymalny zakres lepkości cieczy hydraulicznej.