33-99. Mufu E utca, Gulou kerület, Nanjing, Kína [email protected] | [email protected]
33-99. Mufu E utca, Gulou kerület, Nanjing, Kína [email protected] | [email protected]
A petróleumbázisú olajnak nemcsak az energiatovábbítás, hanem egy másik kritikus funkciója is van: a kenés. Mindkét funkció – az energiatovábbítás és a kenés – erősen függ a viszkozitástól. Ez teszi a viszkozitást a hidraulikaolaj legfontosabb tulajdonságává.
A kenés az a folyamat, amely csökkenti a két érintkező, egymáshoz képest mozgó felület közötti súrlódást.
A kenés a hidraulikaolaj egy kritikus funkciója. Kenés hiányában a mozgó alkatrészek közötti súrlódás túlzott kopást okoz és hőt termel. 
A súrlódás egy erő, amely az elmozdulással ellentétes irányban hat. Még a simának tűnő felületek is mikroszkopikusan érdesek. Amikor két felület egymáson csúszik, a mikroszkopikus kiemelkedések érintkeznek, deformálódnak, összehegednek, majd szétszakadnak – ez a szétszakadás a súrlódás. Minél érdesebb a felület, annál nagyobb csúsztatóerő szükséges, és annál nagyobb a keletkező súrlódás.
3–1. ábra: A súrlódás akkor keletkezik, amikor két felület mikroszkopikus kiemelkedései érintkeznek, rövid ideig összehegednek, majd a felületek csúszása közben szétszakadnak.
Ha két fémes felület között olajréteg található, akkor a közvetlen fém-fém érintkezés megszűnik. A felületek egymáson, hanem az olajrétegen csúsznak, ami drámaian csökkenti a súrlódást.
Bármely folyadék képes olajréteget képezni, de egyes folyadékok ebben jobbak másoknál. A vizet például az első hidraulikus folyadékként használták, de a belőle képződő réteg gyenge és könnyen megszakad. A petrolkémiailag előállított hidraulikaolaj sokkal erősebb, ellenállóbb réteget képez.
A kenőképesség egy folyadék azon tulajdonsága, hogy olyan réteget képez, amelyet nehéz megszakítani. Ez a következőktől függ:
A petrolkőolaj alapú hidraulikus olaj kiváló kenőképességgel rendelkezik. Öntsön belőle egy acéllemezre, és látni fog egy vastag, nagy olajfóliát, amely bevonja a felületet, és ott marad. Öntsön ugyanarra a lemezre vizet, és egy vékony fólia keletkezik, de az könnyen szétesik. Öntsön higanyt, és az golyócskákba gyűlik össze – a higany majdnem egyáltalán nem tapad az acélhoz, így kenőképessége nagyon gyenge.
3–2. ábra: Kenőképesség-összehasonlítás. A jó kenőképességhez mind a természetesen vastag fólia, mind az erős tapadás a fémes felülethez szükséges. Az olaj mindkét szempontból győz.
A megfelelő hidraulikus olaj viszkozitásának két igényt kell kielégítenie: az olajnak elég vastagnak kell lennie ahhoz, hogy jól kialakítsa a fóliát, ugyanakkor elég folyékonyknak is kell lennie ahhoz, hogy szabadon áramolhasson. Ezt az egyensúlyt vizsgáljuk következőként.
Az olaj két fontos funkciót lát el egy hidraulikus rendszerben:
E két funkció – és végleges hatásuk a rendszerre – erősen függ a viszkozitástól. Először definiáljuk a viszkozitást, majd vizsgáljuk hatását a hőfejlődésre, kenésre, dinamikus kenésre, réshöz vezető áramlásra és egyéb tényezőkre.
Mint minden folyadék, a petróleumbázisú hidraulikaolaj is molekulákból áll, amelyek vonzzák egymást. A molekulák közötti vonzóerő folyadékokban sokkal erősebb, mint gázokban, de gyengébb, mint szilárd anyagokban (ahol a molekulák rögzített helyzetben vannak). Mivel a folyadékmolekulák elcsúsztathatók egymáson, a folyadék folyamatosan áramolhat.
A viszkozitás egy olyan tulajdonság, amely akadályozza a folyadékmolekulák egymáson való elcsúszását – más szóval belső súrlódás. Egy nagy viszkozitású folyadék (pl. méz vagy melasz) lassan és nagy ellenállással folyik. Egy alacsony viszkozitású folyadék (pl. víz vagy növényi olaj) könnyen folyik.
Ahogy fentebb említettük, a folyadék molekulákból áll, amelyek állandó mozgásban vannak, és egymásra vonzódnak. Amikor a molekulák lassan mozognak, a közöttük lévő vonzás erősebb, és nagyobb az áramlás ellenállása – a viszkozitás magas. Amikor a molekulák gyorsan mozognak (melegítés hatására), a vonzás gyengül, és a viszkozitás csökken.
A hűtőszekrényből kivett hideg melasz nagyon magas viszkozitással rendelkezik – lassan és erőfeszítést igényelve ömlik ki. Melegítsük fel a tűzhelyen, így a molekulák gyorsabban mozognak, a vonzás gyengül, a viszkozitás csökken, és könnyedén átfolyik egy tölcséren.
Az olaj viszkozitásának mérésének egyik módja a Saybolt-univerzális másodperc (SUS, más néven SSU) alkalmazása. Az SI-mértékegység a centistokes (cSt). Az SUS-t George Saybolt után nevezték el, aki 1919-ben javasolta a Saybolt-viszkómetert az amerikai Szabványügyi Hivatalnak.
Módszer: Öntsük a folyadékot egy edénybe, és melegítsük fel a vizsgálati hőmérsékletre. Húzzuk ki az alsó dugót, és ugyanabban a pillanatban indítsuk el a stoppert. Állítsuk le a stoppert akkor, amikor pontosan 60 mL folyadék lefolyt a kolbába. Az eltelt idő másodpercben a SUS-viszkozitás értéke az adott hőmérsékleten.
Példa: Ha egy olajat 100 °F-ra (37,7 °C-ra) melegítve 143 másodperc telik el, míg 60 mL lefolyik, akkor viszkozitása 143 SUS @ 100 °F (37,7 °C). Ha ugyanezt az olajat 130 °F-ra (54,4 °C-ra) melegítve 82 másodperc alatt folyik le 60 mL, akkor a viszkozitás = 82 SUS (17,7 cSt) @ 130 °F (54,4 °C). A viszkozitás mindig függ a hőmérséklettől, ezért mindig meg kell adni mind az értéket, mind a hőmérsékletet. A „150 SUS (32 cSt)” kifejezés hőmérséklet nélkül rövidített formája a 150 SUS (32 cSt) @ 100 °F (37,7 °C)-nak.
3–5. ábra: Saybolt-féle viszkóziméter. Az olajat előre beállított hőmérsékletre melegítjük, majd lemérjük, mennyi idő alatt folyik le pontosan 60 mL a kolbába. Az eltelt idő másodpercben = SUS-viszkozitás.
A viszkozitás a rendszer nyomásával is változik. A nyomás növekedésével a viszkozitás is nő (ezt mutatja a görbe az ábrán). A nyomás 0-ról 3000 psi-re (207 bar-ra) történő növekedése a tipikus ipari hidraulikaolaj viszkozitását körülbelül 40%-kal növelheti.
3.6. ábra: A viszkozitás nő a nyomással. 3000 psi-nél (207 bar-nál) a viszkozitás akár 40%-kal is magasabb lehet, mint a légköri nyomáson.
A viszkozitás közvetlenül befolyásolja a hőfejlődést. A magas viszkozitású olaj (pl. 500 SUS / 107,9 cSt) nagyobb belső áramlási ellenállást okoz, mint az alacsony viszkozitású olaj (pl. 150 SUS / 32 cSt), így több hőt termel a rendszerben.
A legtöbb hidraulikus rendszerben a működési viszkozitási tartomány 150–250 SUS (32–53,9 cSt) 100 °F-on (37,7 °C-on).
A viszkozitás a folyadék áramlásának ellenállása, így talán nem kívánatos tulajdonságnak tűnhet. Ugyanakkor jelentős hatással van a kenésre – rendkívül fontos a jó olajfilm képződéséhez. A magasabb viszkozitás vastagabb, erősebb filmet eredményez. Az olajnak azonban szabadon kell áramlania is, ezért a megfelelő viszkozitásnak mindkét igényt ki kell elégítenie.
3–7. ábra: Az olajfilm vastagsága a viszkozitástól függ. A magas viszkozitás vastagabb filmet eredményez, de növeli az áramlási ellenállást. Az alacsony viszkozitású olaj könnyen áramlik, de a vékony film terhelés hatására megszakadhat.
A szilárd olajfilm képzésének képessége fontos tulajdonsága a petrolkémiai hidraulikus olajoknak. Ezt a képességet kenőképességnek nevezzük. Úgy tűnhet, hogy a nagy sebességgel mozgó alkatrészeket nehéz kenni, mert a sebesség eltávolítaná a filmet – valójában azonban a folyadék viszkozitása általában megakadályozza ezt.
Amikor egy álló fémblokk olajozott félfelületen nyugszik, és egy erő hat rá, a blokk élő része kissé felemelkedik. Az olaj ellenáll a kifolyásnak (a viszkozitás miatt), és olajkúp alakul ki a blokk alatt. A kúp tartja a blokkot a mozgás során – hasonlóan ahhoz, ahogy egy hajó úszik a vízen. Amíg a mozgó blokkra ható nyomás egy meghatározott tartományon belül marad, az olajkúp megakadályozza, hogy a felületek közvetlen fémbefogadásba kerüljenek. Ez a dinamikus (hidrodinamikus) kenés.
Alacsony viszkozitású folyadékok, például a víz alacsony sebesség és nagy terhelés mellett könnyen kifolynak – a kúp nem tud teljesen kialakulni, és a folyadékréteg könnyen megszakad.
Amikor a rendszer alkatrészei mozgásban vannak, a hidrodinamikus folyamat jó kenést biztosít. Azonban indításkor, illetve akkor, ha az alkatrészeket mozgató nyomás túlzottan magas, az olaj képessége, hogy stabil folyadékréteget (kenőképességet) alakítson ki, kritikus fontosságúvá válik.
3–8. ábra: Hidrodinamikus kenés. Amint a blokk mozog, olajkúp alakul ki, amely tartja a terhelést, és megakadályozza a felületek közötti fémmel-fémet érintkezést.
A viszkozitás azt is befolyásolja, mennyire jól zárja le az olaj a mozgó alkatrészek közötti szoros illesztéseket. Számos hidraulikus alkatrész (szivattyúk, motorok, szelepek) fémmel-fémet érintkező tömítésen alapul – például egy dugattyús szivattyúban nincsenek gumitömítések a dugattyú és a henger között. Csak egy vékony olajréteg található az illesztési résben.
Ezek az alkatrészek közötti rés hézagok olyan rögzített nyílásokként működnek – folyamatosan korlátozzák a kis szivárgó áramot. Ez a szivárgás egyaránt szolgálja a kenést és a tömítést. Túl kevés szivárgás esetén a kenés elégtelen lesz; túl sok szivárgás esetén a rendszer áramveszteséget szenved, a hatásfok csökken, és felesleges hő keletkezik.
A legjobb tömítés érdekében a hézagoknak a lehető legkisebbeknek kell lenniük – de nem olyan kicsiknek, hogy az olaj ne tudja kenést biztosítani, és nem olyan nagyoknak, hogy túlzott szivárgás lépjen fel. Az optimális hézag egyensúlyt teremt a tömítés és a kenés között.
Amikor az olaj viszkozitása túl alacsony (az olaj túl vékony), a hézagokon keresztüli szivárgás túlzott mértékű lesz. Ez csökkenti az aktuátorokhoz érkező folyadékáramlást, és felesleges hőfejlődést okoz. Amikor a viszkozitás túl magas, a folyadékréteg ugyan kialakul, de a folyási ellenállás nő, és a rendszer hatásfoka csökken.
3–9. ábra: Alacsony viszkozitás hatása a belső szivárgásra. A vékony olaj esetén a fémtől-fémig tartó hézagokon keresztüli szivárgás növekszik, csökkentve az aktuátorhoz érkező áramlást.
A hidraulikus olaj viszkozitása fontos paraméter egy hidraulikus rendszerben. A viszkozitás azonban hőmérsékletfüggő, ezért ha a rendszer nem képes állandó üzemi hőmérsékletet fenntartani, az olaj viszkozitásának viszonylag stabilnak kell maradnia az üzemi hőmérséklet-tartományon belül.
A viszkozitási index (VI) azt mutatja meg, mennyire változik a viszkozitás a hőmérséklet változásával. A kapcsolatot az ASTM (American Society for Testing and Materials – Amerikai Anyagvizsgálati és Szabványosítási Társaság) szabványos viszkozitás–hőmérséklet diagramja írja le: ha az olaj viszkozitását két különböző hőmérsékleten ábrázoljuk ezen a diagramon, az eredmény egy egyenes vonal. Ebből a vonalból bármely más hőmérsékletre is leolvasható a viszkozitás (ez a módszer csak adalékanyagokat nem tartalmazó alapolajra érvényes; az adalékanyagok befolyásolhatják a természetes viszkozitás–hőmérséklet kapcsolatot).
Ha két olajgörbét ugyanarra a diagramra rajzolunk, akkor a vízszintesebb vonal jelöli a magasabb VI-értékű olajat. Például:
Az Olaj A görbéje laposabb – viszkozitása kevésbé változik a hőmérséklettel – ezért az Olaj A-nak magasabb a viszkozitási indexe.
Amikor először bevezetették a VI-elméletet, a skála 0-tól (legkevésbé érzékeny a hőmérsékletre) 100-ig (legjobb, legkevésbé érzékeny) terjedt. A mai finomítási módszerek olyan olajat hozhatnak létre, amelyben a VI-t 100 fölött tartják. A modern hidraulikus rendszereknél általában a VI ≥ 90 szükséges, bár viszonylag állandó hőmérsékleten működő rendszereknél a VI kevésbé számít.
A 3-10-es ábra az ASTM viszkozitási-hőmérsékleti táblázat. Minél horizontálisabb a vonal, annál magasabb a viszkozitási index az olaj kevésbé érzékeny a hőmérsékletváltozásra.
A kőolaj hidraulikus olaja jó kenőanyag a hidraulikus rendszerekhez, de viszkozitási tartományban működik legjobban. Ha az olaj viszkozitása túl alacsony, az olajszín túl vékony (vízhez hasonlóan), és az alkatrészek kopást szenvednek. Ha a viszkozitás túl magas, az olaj nem áramlik be a csapágyakba elég gyorsan, és az alkatrészek éheznek.
Forgó alkatrészek — hidraulikus szivattyúk és motorok — különösen jó csapágykenésre van szükségük. A szivattyúgyártók megadják termékeik számára az ajánlott viszkozitási tartományt. Ha ezek az alkatrészek megfelelően kenettek vannak, akkor a rendszer többi alkatrésze is megfelelően kenett lesz.
Miután ismert a szükséges viszkozitási tartomány, a rendszer üzemelési hőmérséklet-tartománya határozza meg, melyik konkrét hidraulikaolajt kell kiválasztani. Például ha a rendszer 70–250 SUS (15–54 cSt) viszkozitást igényel, és az üzemelési hőmérséklet 80–140 °F (26,7–60 °C), akkor az Olaj Y-t kell választani. Ha a hőmérséklet-tartomány 110–170 °F (43,3–76,7 °C), akkor az Olaj Z-t kell választani.
Még ipari környezetben is nagyon alacsony hőmérséklet alakulhat ki. Ahhoz, hogy a szivattyú indításkor normálisan tudja szívni az olajat, a szivattyúgyártók megadják a maximálisan engedélyezett indítási viszkozitást: általában 1000 SUS (216 cSt) dugattyús szivattyúk esetén, illetve 7500 SUS (1618 cSt) lapátos és fogaskerékszivattyúk esetén.
3–11. ábra: Az olaj minőségének kiválasztása az üzemelési hőmérséklet alapján. A beszürkített sáv a használható viszkozitási tartományt mutatja. Válasszon olyan olajat, amelynek sávja lefedi az Ön üzemelési hőmérséklet-tartományát.
Az ASTM-viszkozitási diagram nem tünteti fel a folyáspontot. Nagyon alacsony hőmérsékleteken a petróleumalapú olaj teljesen megáll a folyásban – viaszszerű paraffinkristályok válnak ki az olajból, és akadályozzák a folyást. A folyáspont az a legalacsonyabb hőmérséklet, amelyen egy hidraulikus olaj még képes folyani, az ASTM laboratóriumi feltételek szerint mért érték.
A gyakorlatban, ha a maximális indítási viszkozitási követelmény teljesül, a folyáspontot általában külön nem kell ellenőrizni. Ha azonban a rendszer extrém alacsony hőmérsékleten is üzemelhet, az olaj folyáspontjának legalább 20 °F-kal (kb. 11 °C-kal) alacsonyabbnak kell lennie a várható minimális üzemelési hőmérsékletnél.
Egy adott olaj folyáspontjára vonatkozó adatok a termék adatlapon találhatók.
Ahogy egy hidraulikus rendszer napról napra működik, a petróleumolaj különösen igényes körülményeknek van kitéve. Számos probléma merülhet fel, amely mind az olajra, mind a rendszerre káros hatással lehet: nagynyomású kenés, olajoxidáció, vízszennyeződés, levegőbefogadás és szilárd részecskés szennyeződés. Az olajban található kémiai adalékanyagok számos ilyen problémát enyhítenek.
Fontos megjegyezni: A kémiai adalékanyagok nem oldhatnak meg minden olajproblémát teljes mértékben, és egyetlen olaj sem tartalmazhat minden lehetséges adalékanyagot. Olyan „szuperolaj”, amely minden funkciót ellát, nem létezik. Sok adalékanyag egymással kompatibilis, így különböző gyártók különböző adalékcsomagokat tartalmazó olajainak keverése káros reakciókat eredményezhet.
Egy jó minőségű petróleum alapú hidraulikus olaj nem feltétlenül alkalmas nagynyomású kenésre. Amikor a nyomás növekszik, az olajréteg – amely a mozgó alkatrészek között képződik – könnyebben megszakad, és az összetapadó (kenő) réteg (lubricitás) döntő fontosságúvá válik. Kémiai adalékanyagok segítségével javítható a nagynyomású vagy határfelületi kenés.
Háromféle kopásálló adalék létezik:
A három típus nem használható egyszerre ugyanabban az olajban – különböző célokra szolgálnak. Az olajosságot/jó kenést biztosító (WR) adalékok alacsony nyomású rendszerekhez (1000 psi alatt / 68,97 bar alatt) alkalmazhatók. Az extrém nyomású (EP) adalékok főként 3000 psi (207 bar) feletti nyomású rendszerekhez, illetve fogaskerekek és gépi szerszámok kenéséhez szükségesek. Az elhasználódást gátló (AW) adalékok a középső nyomástartományra (1000–3000 psi / 68,97–207 bar) alkalmasak.
Annak megállapításához, hogy egy olaj tartalmaz-e elhasználódást gátló adalékokat, tekintse meg az olaj nevét, vagy forduljon a gyártó adatlapjához. Példa: „Hamony 48 AW” (Gulf Oil Co.) – az „AW” jelölés az elhasználódást gátló tulajdonságra utal; „Sunvis 816 WR” (Sun Oil Co.) – a „WR” jelölés a kopás csökkentésére utal.
Sok finomított olajgyártó nem tünteti fel az elhasználódást gátló összetevőt a termék nevében; konkrét olajok esetében mindig konzultálja a gyártó adatlapját. Ha egy rendszerben túlzott kopás problémák lépnek fel, és az olaj nem tartalmaz elhasználódást gátló adalékokat, akkor az áttérés elhasználódást gátló (AW) olajra segíthet – de előtte ellenőrizze, hogy a kopás nem az olaj szennyeződése miatt keletkezik-e.
Az oxidáció egy anyag kémiai reakciója az oxigénnel – egy gyakori folyamat. Amikor megkóstolunk egy almát, és a húsa barnás színűvé válik, az az oxidáció eredménye. Egy autó oldalsó küszöbpanelje (fender) akkor kezd rozsdásodni, ha karcolódik, és levegőnek van kitéve, így reakcióba lép az oxigénnel. A világ nagy része, beleértve az olajat is, ilyen módon oxidálódik.
Az olaj oxidációja hidraulikus rendszerben főként két helyen zajlik: a tartályban és a szivattyú kimenetén. Mindkét esetben az olaj érintkezik az oxigénnel, de az oxidációs folyamat mindkét helyen más.
A tartályban az olaj szabad felszíne reagál a levegő oxigénjével. Ennek a reakciónak a termékei közé tartoznak gyenge savak és szappanszerű anyagok. A savak korróziót okoznak a komponensek felületén, és sötét foltokat hoznak létre. A szappanszerű anyagok bevonják a komponensek felületét, és eltömítik a nyomásmérő nyílásokban és kenőcsatornákban található kis nyílásokat.
A hő gyorsítja az olaj oxidációját. Minden 18–20 °F (10–11 °C) hőmérsékletnövekedés a tároló átlagos hőmérséklete felett (130 °F / 54,4 °C) körülbelül megkétszerezi az oxidáció sebességét. Az olajban lévő vas- és rézrészecskék, valamint a vízcseppek szintén gyorsítják az oxidációt.
A második hely, ahol az olaj oxidálódik, a szivattyú kimenete. Ha a szívóvezeték levegőt enged be, vagy a visszatérő olaj felzavarja a tárolót, és így a szivattyú bemenete levegőbuborékokat szív be, akkor ezek a levegőbuborékok eljutnak a nagynyomású szivattyú kimenetére, ahol a magas nyomás hatására hirtelen implosióra (erőteljes összeomlásra) kerül sor. Ez a folyamat extrém helyi hőfejlődést eredményez. Számítások szerint, ha egy buborékot közel nulla nyomásról 3000 psi-ra (207 bar-ra) tömörítenek, a hőmérséklet elérheti a 2100 °F-ot (1149 °C-ot). Ezen a hőmérsékleten az olaj lángra lobban, gyantaszerű lerakódásokat és éles, égő szagot termel.
Ha a szivattyú kimenetén oxidációs termékek keletkeznek, a gyanta oldódik az olajban. Amikor a gyanta forró felületekkel érintkezik (szivattyú rotor, biztonsági szelep tolócsappantyú stb.), az olajból üledékként válik ki, és lakkfoltokként rakódik le ezeken a felületeken, ami miatt a mozgó alkatrészek megakadnak és eldugulnak.
A gyanta az olajban porral és részecskékkel együtt is szennyeződést (iszap) képez, amely eltömíti a szelepek és szűrők kis nyílásait, és akadályozza a hő elvezetését a tartály falain keresztül. A szivattyú kimenetén lévő buborékok összeomlása a gyors olajoxidáció fő oka.
3–14. ábra: Légbuborékok összeomlása a szivattyú kimenetén. Amikor a buborékok alacsony nyomásról magas nyomásra tömörülnek, a helyi hőmérséklet meghaladhatja a 2000 °F-ot – elegendő a gyújtáshoz és a lakkfoltok képződéséhez.
Hasonlítsa össze a rendszerből származó (lehetőleg oxidálódott) olajminta egy friss, dobozból származó olajmintával azonos hőmérsékleten. A friss olaj érzékelhetően ragadós érzetet kelt, ha ujjbegyek között dörzsöljük, és megmarad az ujjain. Az oxidálódott olaj vízszerű érzetet kelt – úgy folyik le, mint a víz, gyenge ragadós és tapadó tulajdonsággal.
A buborékok összeomlása által oxidálódott olajnak éles, csípős szaga is van. Ha a minta oxidációs jeleket mutat, küldje el laboratóriumi elemzésre. Ha nem lehet regenerálni, ürítse ki a rendszert, és töltse fel új olajjal.
Minden hidraulikus olaj tartalmaz valamennyi nedvességet. Kis mennyiségben a víz apró cseppekbe bomlik, és az olaj szállítja. A víz és az olaj nem keverednek össze (kivéve a vízoldható olajokat); nagyobb mennyiségben a víz a tartály aljára ülepedik.
Ha az olaj már tartalmaz oxidáció által keletkezett savakat és gyantákat, azok gyorsítják a víz visszatartását.
A gyanús minta összehasonlítása egy friss olajmintával az alapvető ellenőrzés. Töltsön friss olajat egy üvegkúpos lombikba, és tartsa fény felé — az olaj átlátszó, enyhe buborékokkal. Ha a minta 0,5% vizet tartalmaz, zavaros vagy ködös megjelenésű lesz. 1% víztartalom esetén tejfehér színű lesz.
Egy másik módszer: melegítse a tejfehér/ködös mintát — ha idővel tisztul, valószínűleg víz volt jelen benne. Ha az olaj nagy mennyiségű vizet tartalmaz, a víz legnagyobb része végül leülepedik; centrifugális szétválasztással ezt gyorsíthatja, ha a gyorsaság fontos.
Ha az olajban csak kis mennyiségű víz van (< 0,5%), és a rendszer követelményei nem különösen szigorúak, akkor esetleg nem szükséges azonnali cseréje. A víz az olajban gyorsítja az oxidációt és csökkenti a kenőképességet; maga a víz végül elpárolog, de az általa kiváltott oxidációs termékek megmaradnak, és továbbra is kárt okoznak. Ha az olaj minősége határértéken van, küldje el laboratóriumba.
3–16. ábra: A víz látható jelenléte. Az olajban lévő víz mennyisége becsülhető a minta zavarossága alapján, amikor fény felé tartják.
A hidraulikus rendszer szempontjából a korrózió az olaj oxidációja során keletkező savak által okozott kémiai támadás a komponensek felülete ellen. A rozsda az olajban lévő víz hatására bekövetkező vasalapú felületek oxidációja.
A korrózió oldja a fémeket, és elmosódással csökkenti a pontossági alkatrészek méretét és tömegét. A rozsda anyagot ad a vasfelületekhez – növelve ezáltal méretüket és tömegüket. Amikor a pontossági alkatrészek mérete megváltozik, hatékonyságuk és teljesítményük is érintetté válik. Sem a korrózió, sem a rozsda nem fogadható el egy hidraulikus rendszerben.
Még az olajban lévő legcsekélyebb mennyiségű víz is rozsdát okozhat a vas alapú komponensfelületeken. Természetes körülmények között az olaj önmagában nem nyújt elegendő korrózióvédelmet, és gyakorlatilag lehetetlen teljesen kizárni a vizet egy hidraulikus rendszerből – ezért a legtöbb hidraulikus olaj rozsdavédő adalékanyagot tartalmaz, amely kémiai védőréteget képez a fémfelületeken.
A levegő-olaj kölcsönhatás a tartályban szintén oxidációs termékeket hoz létre, amelyek végül támadják a fémfelületeket, és további olajoxidációt gyorsítanak. Ezért antioxidánsokat is hozzáadnak – ezek a vegyi anyagok megszakítják az oxidációs láncreakciót.
A szivattyú kimeneténél a buborékok összeomlása által okozott magas hőmérsékletű oxidáció nem akadályozható meg kizárólag kémiai úton; csupán a levegő eltávolításával a szivattyú bemeneti áramlásából lehet ellenőrizni. Az R&O (oxidációgátló és rozsdavédő) adalékanyagok a legtöbb ipari hidraulikus olaj alapvető adalékanyag-kombinációja. Az ilyen adalékanyagokat tartalmazó olajokat néha „R&O olajoknak” nevezik. A prémium minőségű átlátszó (tiszta) R&O olajok a legmagasabb minőségűek; az alacsonyabb minőségű turbinanolajok még mindig alkalmasak lehetnek számos hidraulikus alkalmazásra, és „turbinaminőségnél alacsonyabb minőségű R&O” felirattal vannak ellátva.
Az olajnak a tartályba való visszatérésének ki kell szabadítania a rendszerbe kevert levegőt. Egyes rendszerekben a szívóoldali levegőbejutás súlyos, és amikor a visszatérő olaj becsapódik a tartályba, habot képez – ami végül ahhoz vezet, hogy a kevert levegőt ismét a szivattyúba szívják, ez pedig rendszerinstabilitást, az olaj gyorsabb oxidációját, zajkeltést okozhat, sőt akár az olaj kifolyását is a tartályból, ami környezeti veszélyt jelent.
A legjobb megoldás a szivárgások kijavítása és a visszatérő áramkör újratervezése, például: a tartály bélésének alkalmazása, illetve egy nagyobb átmérőjű visszatérő cső használata az olaj tartályba érkező sebességének csökkentésére. Gazdasági, gyakorlati vagy képzési okokból vegyi adalékanyagokat is lehet alkalmazni ehelyett.
A habképződést gátló adalékanyagok megakadályozzák az olaj habosodását. Néhány típus kis buborékokat egyesít nagyobbakká, amelyek a felszínre emelkednek és reccsenve felrobbannak. Egy másik típus a levegő kiszabadulását akadályozza, így csökkenti a habképződést, de növeli a rendszerben lévő apró buborékok számát. Amikor habképződést gátló adalékanyagot választ, győződjön meg róla, hogy olyan típust választ, amely lehetővé teszi a levegő kijutását – ne olyat, amely további levegőt zár be.
Az olaj habosodásának ellenőrzéséhez mintát kell venni a tartályból. A vizuális ellenőrzés gyorsan elárulja, hogy az olaj levegőt tartalmaz-e. A mintát a lehető legközelebb a szivattyú bemenetéhez kell venni, hogy a minta valósághű képet adjon az aktuálisan a rendszerbe belépő olajról.
Egyéb jelek a rendszerben lévő levegő jelenlétére: magas frekvenciájú, szabálytalan zaj a szivattyúból; a szivattyú időnként erős, kalapácsoló hangot adhat ki, mintha valaki fegyvert lőne a berendezés belsejében. A hengerek szabálytalan mozgása és az instabil nyomásmérő leolvasások szintén a levegő jelenlétét jelzik.
3–18. ábra: Légzár a hidraulikus rendszerben. A tartály felszínén lévő hab (bal oldal) vagy a szivattyú zajos működése (jobb oldal) egyaránt a levegő bejutásának jelei.
A hidraulikus olaj üzemeltetése során a legnagyobb problémát a szennyeződések jelentik. A szennyeződések lehetnek víz, levegő vagy szilárd részecskék – ezek közül a szilárd részecskék a leggyakoribbak és a legkárosabbak.
A szilárd szennyeződések elzárhatják a vezérlőszelepek nyílásait, megakadályozhatják a mozgó alkatrészek mozgását, gyorsíthatják a kopást, és katalizálhatják az olaj oxidációját.
Szennyeződésnek minden olyan olajban oldhatatlan anyagot nevezünk. A szennyeződések többféleképpen juthatnak be a rendszerbe: a rendszeralkatrészek gyártása, összeszerelése, tárolása és szállítása során; a külső környezetből kopott henger rúdtömítések vagy meghibásodott tartálylégtelenítő révén; valamint magából a rendszerből – a kopó belső alkatrészek folyamatosan fémszemcséket termelnek. A szennyeződés soha nem szűnik meg.
Nincs olyan vegyi adalék, amely eltávolíthatná a szennyeződéseket az olajból, vagy megakadályozhatná, hogy azok bekerüljenek. A jó rendszertervezés és karbantartás célja, hogy megakadályozza a szennyeződés bejutását, míg az olajból való szennyeződés eltávolítása a szűrők és a karbantartási csapat felelőssége.
A szennyeződés szintjét a szabad szemmel nem lehet megbízhatóan meghatározni. Az olaj megtekintése üvegpalackban fény alatt nem pontos szennyeződés-ellenőrzés – sok olyan részecske, amely káros a hidraulikus rendszerekre, túl kicsi ahhoz, hogy szabad szemmel látható legyen. A pontos szennyeződésértékelés laboratóriumi elemzést igényel.
A rendszer szűrőjének eldugulásjelzője egy másik módszert kínál a szennyeződés ellenőrzésére. Ha a szűrő megfelelő méretű a rendszerhez, és a jelző megfelelően működik: a „tiszta” jelzés azt jelenti, hogy az olaj elég tiszta a rendszer számára; a „karbantartás szükséges” jelzés azt jelzi, hogy a szűrőt karbantartani vagy cserélni kell; ha a jelző átengedett (bypass) állapotot mutat, az olaj nagyon szennyezett, és a szűrőt azonnali karbantartásra van szükség.
3–19. ábra: Szűrőfeltétel-jelző. „Tiszta” (fent): az olaj megfelelő. „Karbantartás szükséges” (középen): karbantartás vagy a szűrőelem cseréje szükséges. „Megkerülve” (alul): az olaj nagyon szennyezett – azonnali karbantartás szükséges.
Mint említettük, a hidraulikus olajnak a rendszerben több funkciója is van, és különféle adalékanyagokat tartalmaz, amelyek támogatják ezeket a funkciókat. A tárolás, a tartályba történő szállítás és a rendszer üzemeltetése során különös figyelmet érdemel.
A tárolás során a legfontosabb, hogy az olaj a lehető legjobb állapotban maradjon. Az olaj szennyeződése a tárolódobozokban nemcsak pazarló – hanem rossz minőségű olajat is szolgáltathat a rendszernek, és veszélyeztetheti a megbízhatóságot.
A dobozokat tiszta, száraz helyen kell tárolni. Kültéri tárolás esetén a dobozokat oldalukra fektetve kell elhelyezni, hogy megakadályozzák a víz felhalmozódását a tetejükön és a dugózási tömítésen keresztüli bejutását.
Az olajátöltés megkezdése előtt tisztítsa meg a dob fedelét, majd készítse elő az összes szükséges eszközt és berendezést: rugalmas csövet, átöntő szivattyút, töltrónyt, tároló töltőszűrőt és tiszta kezet. Ellenőrizze, hogy a dob címkején feltüntetett márkanev és viszkozitás megegyezik-e a szükségesekkel. Nem minden hidraulikaolaj tartalmaz ugyanazokat az adalékanyagokat, ezért nem ajánlott különböző gyártók olajait összekeverni, kivéve, ha a gyártó erre engedélyt ad.
Miután az olaj a rendszerbe került, karbantartása és ellenőrzése a megadott időközönként történjen. Az olajkarbantartás a következőket foglalja magában: a szint pótlása a minimális szintre (ugyanazt az olajat vagy a meglévő olajjal kompatibilis olajat használva), a szivárgások kezelése, valamint a szűrőelem cseréje.
A szűrőelem rendszeres cseréje nagyon előnyös. A szennyeződés rendkívül káros az olajra, mivel gyorsítja az oxidációt, különösen akkor, ha a szennyező részecskék vasból, ólomból vagy rézből állnak. A szűrők eltávolítják a legtöbb szennyeződést az áramló olajból, de nem tudják teljesen megszüntetni a szennyeződést a rendszerből – csupán az olaj minőségét tartják fenn. Ha a szűrő jelzőlámpája figyelmeztet, de a szervizelést nem végzik el időben, akkor nagy mennyiségű szűretlen szennyeződés kerül a rendszer lefelé irányuló ágába, károsítva a komponenseket; emellett a szennyezett szűrőelembe bekerült szennyező anyagok továbbra is a rendszerben maradnak, és továbbra is gyorsítják az oxidációt.
A hálós szűrőelemek tisztításának alapos volta attól függ, hogy milyen gondosan végezzük el a tisztítást, nem pedig magától a tisztítási módszertől.
Gyakori módszer: tisztító oldatba vagy meleg szappanos vízbe áztatás, majd sűrített levegővel történő fújatásos tisztítás. Egy puha kefével (új festőkefével) segíthet a háló tisztításában. Soha ne használjon acélgyapotos kefét vagy más durva anyagot. A tisztítás után tartsa a szűrőelemet fény felé, és ellenőrizze – a szürkés vagy fekete foltok azt jelzik, hogy további tisztításra van szükség.
Az ultrahangos tisztítás drágább, de kényelmesebb: helyezze a szennyezett elemet az ultrahangos tisztítóba meghatározott ideig, majd vegye ki – tiszta állapotban, újrahasznosíthatóan. A 40 μm-nél finomabb szűrőelemeket ultrahangos tisztítóval kell tisztítani, hogy hatékonyan visszaállítsák szolgáltatási élettartamukat.
3–20. ábra: Hálós szűrőelem tisztítása. (Bal oldal) Finom szűrőelemekhez használt ultrahangos tisztító. (Jobb oldal) A tisztított szűrőelem fény felé tartása a maradék eldugult területek ellenőrzéséhez.
KULCSFOGALMAK – 3. FEJEZET
|
Koncepció |
Kulcsfontosságú tény |
Gyakorlati jelentőség |
|
Viszkozitás |
Áramlási ellenállás; csökken a hőmérséklet növekedésével, nő a hőmérséklet csökkenésével / nyomás növekedésével |
A legtöbb rendszer esetében 150–250 SUS (32–54 cSt) viszkozitás tartandó meg 100 °F-on |
|
Viszkozitási index (VI) |
Milyen stabil a viszkozitás a hőmérséklettartományon belül |
A modern hidraulikus rendszerekhez VI >= 90 szükséges |
|
Folyáspont |
Legalacsonyabb hőmérséklet, amelyen az olaj még folyadékállapotban marad |
Legalább 20 °F-kal alacsonyabbnak kell lennie a minimális indítási hőmérsékletnél |
|
Olajfilm / kenési képesség |
Képesség a felületek közötti film képzésére és fenntartására |
Kritikus fontosságú az indításkor és magas nyomás esetén – az AW-adalékanyagok segítenek |
|
Adalékanyag-típusok |
WR (olajosság), AW (kopásállóságot javító), EP (szélsőséges nyomásra) |
Az adalékanyagot a nyomástartományhoz kell illeszteni; nem szabad kompatibilitási problémákat okozó olajokat keverni |
|
Oxidáció |
Az olaj reakcióba lép az oxigénnel — savakat, iszapot és lakkot képez |
Használjon R&O olajokat; tartsa alacsony hőmérsékleten; távolítsa el a levegőbuborékokat |
|
Vízszennyeződés |
Rozsdaképződést okoz és gyorsítja az oxidációt |
Látványos vizsgálat: felhős = 0,5 % víz; tejszerű = 1 % víz |
|
Kontamináció |
Szilárd részecskék — a hidraulikus hibák #1 oka |
Tartsa karban a szűrőket; ellenőrizze rendszeresen az indikátort; szükség esetén cserélje az olajat |
Üdvözöljük az HOVOO-nál, egy kínai záróelem gyárnál. PU, Gumi és PTFE záróelemek gyártása. A záróelemek közé tartoznak az O-gyűrű, a pisztongyűrű, a rúdgyűrű, a Gray-gyűrű és a gázgyűrű.
EN
AR
CS
DA
NL
FI
FR
DE
EL
IT
JA
KO
NO
PL
PT
RO
RU
ES
SV
TL
IW
ID
LV
SR
SK
VI
HU
MT
TH
TR
FA
MS
GA
CY
IS
KA
UR
LA
TA
MY
