ГОСТ 17216-2001: классы чистоты рабочей жидкости и износ уплотнений

В гидроцилиндре, насосе или распределителе твёрдые частицы проходят через те же зазоры, где работают уплотнения: под кромкой манжеты штока, вдоль направляющего кольца, через грязесъёмник при каждом ходе. Класс чистоты рабочей жидкости определяет, сколько абразива каждая кромка увидит за смену. ГОСТ 17216-2001 даёт для этого общий язык, которым пишут ТУ машины, протокол анализа масла и требование к ремонту.

Стандарт 2001 года действует с 2003 года вместо ГОСТ 17216-71

ГОСТ 17216-2001 «Чистота промышленная. Классы чистоты жидкостей» введён с 01.01.2003 взамен ГОСТ 17216-71. По карточке meganorm.ru статус «действует», к стандарту выпущена поправка, опубликованная в ИУС № 9-2004; текст сверялся по изданию на meganorm.ru.

Область применения: рабочие жидкости гидравлических систем привода и управления машин, приводов инструментов, смазочные масла, жидкие топлива и растворители, а также кодирование чистоты жидкостей гидропривода. Стандарт применяют при установлении норм чистоты в технических требованиях к жидкостям при поставке, транспортировании и хранении, в конструкторской и технологической документации на изготовление, эксплуатацию и ремонт машин.

Термины раздела 2 практичны. Частица загрязнителя по п. 2.1 означает твёрдый, жидкий или многофазный объект до 200 мкм, волокна до 300 мкм; размер частицы по п. 2.2 означает наибольший линейный размер проекции в микроскопе или эквивалентный диаметр по прибору. Разница между этими двумя способами измерения потом объясняет расхождение протоколов разных лабораторий.

Класс задают числом частиц в 100 см³ по размерным группам

По п. 3.1 класс выбирают по таблице 1. Класс тем чище, чем меньше номер; для классов 00 и 0 в крупных размерах требуется отсутствие частиц, для грубых классов 13–17 мелкие частицы не нормируются. Фрагмент таблицы для классов, которые чаще всего встречаются в ТУ гидроприводов, число частиц в (100 ± 0,5) см³, не более:

Справочная масса загрязнителя по примечанию 3 для класса 10 составляет 0,0005 %, для класса 12 0,002 %, для класса 14 0,008 %, при плотности частиц 4 000 кг/м³ и жидкости 1 000 кг/м³. Пункт 3.2 разрешает разработчику продукции устанавливать методику определения класса с учётом всех стадий жизненного цикла.

Приложение А кодирует чистоту тремя числами по ISO 4406

Рекомендуемое приложение А воспроизводит кодирование ISO 4406. Код состоит из трёх классификационных чисел, разделённых наклонной чертой: по числу частиц в 1 см³ не меньше 4 мкм, не меньше 6 мкм и не меньше 14 мкм при подсчёте автоматическим счётчиком, калиброванным по ISO 11171. Рост числа на единицу удваивает загрязнённость. Пример стандарта: код 22/18/13 означает от 20 000 до 40 000 частиц не меньше 4 мкм, от 1 300 до 2 500 частиц не меньше 6 мкм и от 40 до 80 частиц не меньше 14 мкм в 1 см³.

При подсчёте под микроскопом по ISO 4407 первое число заменяют знаком «-», а второе и третье определяют по частицам не меньше 5 и 15 мкм, например -/18/13. Если в 1 см³ насчитано меньше 20 частиц, число пишут со знаком «≥», потому что статистика слабая. Знак «*» означает слишком много частиц для подсчёта. Приложение А требует отбирать пробу так, чтобы она соответствовала жидкости в системе, и это самая частая причина спорных протоколов.

Классы ГОСТ и коды ISO 4406 соотносятся только примерно

Справочное приложение Г даёт приблизительное соответствие: класс 7 близок к коду -/12/9, класс 8 к -/13/10, класс 9 к -/14/12, класс 10 к -/15/13, класс 11 к -/16/13, класс 12 к -/17/14, класс 13 к -/18/16, класс 14 к -/19/16. Для классов 13–17 сравнение сделано только по частицам крупнее 14–15 мкм, потому что мелкие частицы в них не нормируются.

Слово «примерно» здесь важно. Класс ГОСТ считают по интервалам размеров в 100 см³, код ISO по накопленному числу частиц в 1 см³, и микроскоп меряет наибольший размер, а счётчик эквивалентный диаметр. Если ТУ машины задают класс 10 по ГОСТ, а лаборатория выдаёт код по ISO 4406, протокол сравнивают по таблице Г с пониманием, что это ориентир, а не пересчёт.

Индекс загрязнённости даёт класс 8–14 по одной формуле

Справочное приложение В разрешает определить класс 8–14 по индексу загрязнённости z = 0,001 · (10·n₅₋₁₀ + 25·n₁₀₋₂₅ + 50·n₂₅₋₅₀ + 100·n₅₀₋₁₀₀ + 200·n₁₀₀₋₂₀₀ + 400·nв), где n означает число частиц и волокон в 100 см³ в соответствующих интервалах. По таблице В.1 значение до 105 соответствует классу 8, до 210 классу 9, до 415 классу 10, до 830 классу 11, до 1 645 классу 12, до 3 275 классу 13, до 6 520 классу 14.

Пример, условные данные: в 100 см³ масла найдено 9 000 частиц 5–10 мкм, 5 000 частиц 10–25 мкм, 400 частиц 25–50 мкм, 60 частиц 50–100 мкм, 10 частиц 100–200 мкм и 2 волокна. Индекс z = 0,001 · (90 000 + 125 000 + 20 000 + 6 000 + 2 000 + 800) ≈ 244, ближайшее большее табличное значение 415, и жидкость относится к классу 10. По таблице 1 тот же образец тоже укладывается в класс 10, а по частицам 25–50 и 100–200 мкм проходит и в класс 9.

Какой класс чистоты масла указывают для гидросистемы?

Класс чистоты масла для гидросистемы по ГОСТ 17216-2001 указывают в ТУ машины или в паспорте гидрооборудования, а требование задаёт самый чувствительный элемент системы: насос, распределитель, сервоклапан. ГОСТ 17216 даёт только шкалу классов и коды ISO 4406, нормы для конкретного оборудования в нём нет. В заявке на анализ и в ТУ записывают и класс по таблице 1, и код по приложению А, указывая метод подсчёта.

Частицы в масле работают абразивом под кромкой манжеты

В гидроцилиндре уплотнения стоят в местах, где частица неизбежно проходит через контакт: манжета или уплотнение штока, уплотнение поршня, направляющие кольца, грязесъёмник, кольца крышек и гильзы. Частица крупнее толщины масляной плёнки под кромкой вдавливается в резину или полиуретан, режет кромку или царапает шток, и по царапине начинается течь. Это механизм, а не норма, и его скорость зависит от твёрдости частиц, материала уплотнения и шероховатости штока; данные о ресурсе для своей пары изготовитель уплотнений может подтвердить только испытанием.

Уплотнения сами влияют на класс чистоты. Изношенный грязесъёмник пропускает пыль с наружной части штока внутрь при каждом ходе, а разрушающиеся направляющие кольца и куски манжет добавляют в масло частицы полимера. Поэтому после ремонта цилиндра с заменой уплотнений систему промывают и проверяют класс до пуска, иначе новая манжета начнёт работу в масле с продуктами износа старой. Подбор грязесъёмника под условия работы штока описан через ГОСТ 24811-81 на грязесъёмники.

Код ISO переводится в число частиц, которое проходит через узел

Пример расчёта, условные данные: насос подаёт 100 л/мин масла с кодом 18/16/13. Третье число 13 означает до 80 частиц не меньше 14 мкм в 1 см³. В минуту через систему проходит 100 000 см³, то есть до 8 миллионов таких частиц в минуту. Если чистоту улучшить до кода 16/14/11, верхняя граница по частицам не меньше 14 мкм снизится вчетверо, до 20 в 1 см³ и 2 миллионов в минуту.

Цифра показывает, почему ремонт гидроцилиндра без фильтрации даёт короткий ресурс новых уплотнений. Общие требования к самим цилиндрам задаёт ГОСТ 16514-96; для пневмосистем аналогичную шкалу загрязнённости сжатого воздуха вводит ГОСТ 17433-80.

Требование к чистоте переносят в заявку на уплотнения цилиндра

Чтобы уплотнения гидроцилиндра подобрали с первого раза, в заявку кроме размеров включают:

1. Класс чистоты рабочей жидкости по ТУ машины: класс по таблице 1 ГОСТ 17216 или код ISO 4406, с указанием метода подсчёта.
2. Фактический результат анализа масла, если он есть, отдельно от требования ТУ.
3. Рабочую жидкость, давление, температуру и скорость штока.
4. Условия снаружи штока: пыль, абразив, налипание, мойка; от них зависит профиль грязесъёмника.
5. Материал и шероховатость штока, следы царапин на старом штоке.

Если анализа масла нет, это прямо указывают в заявке: тогда материал уплотнения выбирают с расчётом на худшие условия эксплуатации.

Уплотнения гидроцилиндров изготавливают по образцу и чертежу

Комплекты уплотнений гидроцилиндров для штока, поршня и грязесъёмника наша компания производит по чертежу, эскизу, фото или образцу, в том числе из полиуретана, резины и наполненного фторопласта. Стандартные профили делают по размерам канавок, нестандартные по снятой детали. Даже один комплект можно заказать, если сумма заказа не меньше 9 000 ₽ с НДС.

Для расчёта присылают размеры канавок или старые уплотнения, данные о жидкости и давлении и класс чистоты масла по ТУ или протоколу. Для техники парка, где цилиндры однотипны, удобно сразу заказать запас: уплотнения для спецтехники и гидроцилиндров делают по одному обозначению на всю серию.