33-99No. Mufu E Rd. Gulou District, Nanjing, China [email protected] | [email protected]
33-99No. Mufu E Rd. Gulou District, Nanjing, China [email protected] | [email protected]
Naast het overbrengen van energie heeft op aardolie gebaseerde olie nog een andere cruciale functie: smering. Beide functies — energieoverdracht en smering — worden sterk beïnvloed door de viscositeit. Dit maakt viscositeit de belangrijkste eigenschap van hydraulische olie.
Smering is het proces waarbij wrijving tussen twee oppervlakken die in contact staan en ten opzichte van elkaar bewegen, wordt verminderd.
Smering is een cruciale functie van hydraulische olie. Zonder smering veroorzaakt wrijving tussen bewegende onderdelen excessieve slijtage en warmteontwikkeling. 
Wrijving is een kracht die beweging tegenwerkt. Zelfs oppervlakken die glad lijken, zijn microscopisch ruw. Wanneer twee oppervlakken langs elkaar wrijven, raken de microscopische uitstulpingen elkaar, vervormen, lassen tijdelijk aan elkaar en scheuren uiteen — deze scheuring is wrijving. Hoe ruwer het oppervlak, hoe groter de nodige glijkracht en hoe meer wrijving wordt opgewekt.
Figuur 3-1 Wrijving ontstaat wanneer microscopische uitstulpingen op twee oppervlakken contact maken, kortstondig aan elkaar lassen en uiteenscheuren terwijl de oppervlakken langs elkaar glijden.
Als er een oliefilm tussen twee metalen oppervlakken aanwezig is, wordt direct metaal-op-metaal-contact voorkomen. De oppervlakken glijden dan op de oliefilm in plaats van op elkaar, waardoor de wrijving sterk wordt verminderd.
Elke vloeistof kan een oliefilm vormen, maar sommige vloeistoffen zijn hier beter in dan andere. Water bijvoorbeeld werd als eerste hydraulische vloeistof gebruikt, maar de film die het vormt, is zwak en breekt gemakkelijk. Hydraulische olie op petroleumbasis vormt een veel sterkere en bestandere film.
Smerend vermogen is het vermogen van een vloeistof om een film te vormen die moeilijk te breken is. Het hangt af van:
Petroleumhydraulische olie heeft uitstekende smerendheid. Giet deze op een stalen plaat en u ziet een dikke, uitgebreide oliefilm die het oppervlak bedekt en daar blijft liggen. Giet water op dezelfde plaat, dan ontstaat er een dunne film die echter gemakkelijk breekt. Giet kwik, dan vormt dit bolvormige druppels — kwik hecht bijna niet aan staal, dus is zijn smerendheid zeer slecht.
Figuur 3-2 Vergelijking van smerendheid. Goede smerendheid vereist zowel een natuurlijk dikke film als sterke hechting aan het metalen oppervlak. Olies scoren op beide punten beter.
De juiste viscositeit van hydraulische olie moet een evenwicht vinden tussen twee behoeften: de olie moet dik genoeg zijn om een goede film te vormen, maar tegelijkertijd vloeibaar genoeg om vrij te kunnen stromen. Dit evenwicht wordt hierna nader onderzocht.
Olies vervullen twee belangrijke functies in een hydraulisch systeem:
Beide functies — en hun uiteindelijke effect op het systeem — worden sterk beïnvloed door viscositeit. Laten we eerst viscositeit definiëren, waarna we het effect ervan onderzoeken op warmteopwekking, smering, dynamische smering, doorstroming door spelingen en meer.
Net als alle vloeistoffen bestaat petroleumhydraulische olie uit moleculen die elkaar aantrekken. De moleculaire aantrekkingskracht in een vloeistof is veel sterker dan in een gas, maar zwakker dan in een vaste stof (waar moleculen op vaste posities zijn vastgelegd). Omdat vloeibare moleculen langs elkaar kunnen glijden, kan een vloeistof continu stromen.
Viscositeit is een eigenschap die de stroming van vloeibare moleculen langs elkaar heen tegenwerkt — het is een vorm van interne wrijving. Een vloeistof met hoge viscositeit (zoals honing of melasse) stroomt langzaam en met grote weerstand. Een vloeistof met lage viscositeit (zoals water of kookolie) stroomt gemakkelijk.
Zoals hierboven vermeld bestaat vloeistof uit moleculen die zich voortdurend bewegen en elkaar aantrekken. Wanneer moleculen langzaam bewegen, is de aantrekkingskracht tussen hen sterker en is de weerstand tegen stroming groter — de viscositeit is hoog. Wanneer moleculen snel bewegen (bij verwarming), vermindert de aantrekkingskracht en daalt de viscositeit.
Koude stroop uit de koelkast heeft een zeer hoge viscositeit — hij stroomt traag en met moeite. Verwarm hem op het fornuis en de moleculen versnellen, de aantrekkingskracht vermindert, de viscositeit daalt en hij stroomt gemakkelijk door een trechter.
Een manier om de viscositeit van olie te meten is met Saybolt Universal Seconds (SUS, ook wel SSU genoemd). De SI-eenheid is centistokes (cSt). SUS is vernoemd naar George Saybolt, die in 1919 het Saybolt-viscosimeter voorstelde aan het Amerikaanse Bureau of Standards.
Methode: Giet de vloeistof in een container en verwarm deze tot de testtemperatuur. Trek de onderste stop eruit en start tegelijkertijd een stopwatch. Stop de tijdmeting zodra precies 60 ml vloeistof in een maatcilinder is gedrenkt. De verstreken tijd in seconden is de SUS-viscositeit bij die temperatuur.
Voorbeeld: Als olie die is verwarmd tot 100 °F (37,7 °C) 143 seconden nodig heeft om te druppelen, bedraagt de viscositeit 143 SUS bij 100 °F (37,7 °C). Als dezelfde olie, verwarmd tot 130 °F (54,4 °C), 82 seconden nodig heeft: viscositeit = 82 SUS (17,7 cSt) bij 130 °F (54,4 °C). Viscositeit is altijd afhankelijk van de temperatuur; daarom moet u altijd zowel de waarde als de temperatuur vermelden. "150 SUS (32 cSt)" zonder temperatuurvermelding is een verkorte aanduiding voor 150 SUS (32 cSt) bij 100 °F (37,7 °C).
Figuur 3-5 Saybolt-viscosimeter. De olie wordt verwarmd tot een ingestelde temperatuur en vervolgens wordt de tijd gemeten die nodig is om precies 60 ml in de maatcilinder te laten druppelen. De tijd in seconden is gelijk aan de SUS-viscositeit.
De viscositeit verandert ook met de systeemdruk. Naarmate de druk stijgt, neemt ook de viscositeit toe (zoals weergegeven door de curve in de figuur). Een drukstijging van 0 tot 3.000 psi (207 bar) kan de viscositeit van een typische industriële hydraulische olie met ongeveer 40% verhogen.
Figuur 3-6 Viscositeit neemt toe met de druk. Bij 3.000 psi (207 bar) kan de viscositeit 40% hoger zijn dan bij atmosferische druk.
De viscositeit beïnvloedt direct de warmteproductie. Olie met een hoge viscositeit (bijv. 500 SUS / 107,9 cSt) veroorzaakt meer interne stromingsweerstand dan olie met een lage viscositeit (bijv. 150 SUS / 32 cSt), waardoor er meer warmte in het systeem wordt geproduceerd.
In de meeste hydraulische systemen ligt het werkviscositeitsbereik tussen 150 en 250 SUS (32–53,9 cSt) bij 100 °F (37,7 °C).
Viscositeit is een weerstand tegen stroming, dus lijkt het misschien ongewenst. Maar het heeft een grote invloed op de smering — het is uiterst belangrijk voor het vormen van een goede oliefilm. Hogere viscositeit betekent een dikker en sterker film. De olie moet echter ook vrij kunnen stromen, dus de juiste viscositeit moet beide behoeften in evenwicht brengen.
Figuur 3-7: De dikte van de oliefilm varieert met de viscositeit. Een hoge viscositeit levert een dikkere film op, maar verhoogt de stromingsweerstand. Een lage viscositeit stroomt gemakkelijk, maar de dunne film kan onder belasting breken.
Het vermogen om een stevige oliefilm te vormen is een belangrijke eigenschap van petroleumhydraulische olie. Dit vermogen noemen we smerend vermogen. Het lijkt misschien alsof snel bewegende onderdelen moeilijk te smeren zijn, omdat de snelheid de film zou verwijderen — maar in feite voorkomt de viscositeit van de vloeistof dit meestal.
Wanneer een stationair metalen blok op een geoliede metalen oppervlakte ligt en er een kracht op wordt uitgeoefend die het blok voortduwt, wordt de voorrand van het blok licht opgetild. De olie verzet zich tegen het eruit worden geperst (vanwege de viscositeit) en er ontstaat een oliekeil onder het blok. Deze keil ondersteunt het blok tijdens de beweging — vergelijkbaar met een boot op water. Zolang de druk op het bewegende blok binnen een bepaald bereik blijft, voorkomt de oliekeil direct metaal-op-metaalcontact tussen de oppervlakken. Dit is dynamische (hydrodynamische) smering.
Lage-viscositeitsvloeistoffen zoals water worden bij lage snelheid en hoge belasting gemakkelijk eruit geperst — de keil kan zich niet volledig vormen en de smeerfilm breekt gemakkelijk.
Wanneer systeemcomponenten in beweging zijn, zorgt het hydrodynamische proces voor goede smering. Bij het opstarten of wanneer de druk die de componenten aandrijft te hoog is, wordt het vermogen van de olie om een stabiele film te vormen (smeerkracht) echter kritiek belangrijk.
Figuur 3-8 Hydrodynamische smering. Naarmate het blok beweegt, vormt zich een oliekeil die de belasting draagt en voorkomt dat de oppervlakken met elkaar in metaal-op-metaalcontact komen.
Viscositeit beïnvloedt ook hoe goed olie de nauwpassende spelingen tussen bewegende onderdelen afdicht. Veel hydraulische componenten (pompen, motoren, kleppen) vertrouwen op metaal-op-metaalafdichting — er zijn bijvoorbeeld geen rubberafdichtingen tussen een zuiger en zijn cilinderboring in een zuigerpomp. Er is slechts een dunne oliefilm in de speling.
De spelingen tussen deze onderdelen werken als vaste openingen — ze beperken continu een kleine lekkagestroom. Deze lekkage zorgt zowel voor smering als voor afdichting. Te weinig lekkage betekent onvoldoende smering; te veel lekkage betekent dat het systeem stroming verliest, het rendement daalt en onnodige warmte wordt opgewekt.
Voor de beste afdichting moeten de spelingen zo klein mogelijk zijn — maar niet zo klein dat de olie niet kan smeren, en niet zo groot dat er excessieve lekkage optreedt. De optimale spleet vindt een evenwicht tussen afdichting en smering.
Wanneer de olieviscositeit te laag is (olie te dun), wordt de lekkage door de spelingen excessief. Dit vermindert de stroming die de actuatoren bereikt en veroorzaakt onnodige warmteontwikkeling. Wanneer de viscositeit te hoog is, vormt de oliefilm zich nog steeds, maar neemt de stromingsweerstand toe en daalt de systeemefficiëntie.
Figuur 3-9 Effect van lage viscositeit op interne lekkage. Bij dunne olie neemt de lekkage door de metaal-op-metaal-spelingen toe, waardoor de stroming die de actuator bereikt afneemt.
De viscositeit van hydraulische olie is een belangrijke parameter in een hydraulisch systeem. Maar de viscositeit verandert met de temperatuur, dus indien het systeem geen constante bedrijfstemperatuur kan handhaven, moet de olievicositeit relatief stabiel blijven binnen het werktemperatuurbereik.
De viscositeitsindex (VI) beschrijft hoeveel de viscositeit verandert met de temperatuur. De relatie maakt gebruik van de ASTM-standaardviscositeit-temperatuurgrafiek (American Society for Testing and Materials): wanneer de viscositeit van de olie bij twee verschillende temperaturen op deze grafiek wordt uitgezet, is het resultaat een rechte lijn. De viscositeit bij elke andere temperatuur kan vervolgens van die lijn worden afgelezen (deze methode is geldig voor basisolie zonder chemische additieven; additieven kunnen de natuurlijke viscositeit/temperatuurrelatie beïnvloeden).
Als twee oliecurven op dezelfde grafiek worden uitgezet, is de horizontaalste lijn die van de olie met de hogere viscositeitsindex. Bijvoorbeeld:
Olie A heeft een vlakkere lijn — de viscositeit verandert minder met de temperatuur — dus heeft Olie A een hogere viscositeitsindex.
Toen het VI-concept voor het eerst werd geïntroduceerd, liep de schaal van 0 (slechtst, meest gevoelig voor temperatuur) tot 100 (best, minst gevoelig). Moderne raffinagemethoden kunnen olie produceren met een VI van meer dan 100. In moderne hydraulische systemen is doorgaans een VI ≥ 90 vereist, hoewel bij systemen die op een relatief constante temperatuur draaien de VI minder van belang is.
Figuur 3-10 ASTM-viscositeitstemperatuurgrafiek. Hoe horizontaler de lijn, hoe hoger de viscositeitsindex — de olie is minder gevoelig voor temperatuurverandering.
Petroleumhydraulische olie is een goede smeermiddel voor hydraulische systemen, maar heeft een viscositeitsbereik waarbinnen deze het beste werkt. Als de viscositeit van de olie te laag is, is de oliefilm te dun (zoals water) en ondergaan de componenten slijtage. Als de viscositeit te hoog is, kan de olie niet snel genoeg in de lagers stromen en raken de componenten uitgehongerd.
Roterende onderdelen — hydraulische pompen en motoren — hebben vooral goede smering van de lagers nodig. Pompfabrikanten geven het viscositeitsbereik aan dat geschikt is voor hun producten. Als deze onderdelen correct gesmeerd zijn, zijn ook alle andere systeemonderdelen voldoende gesmeerd.
Zodra het vereiste viscositeitsbereik bekend is, bepaalt het werkbereik van de systeemtemperatuur welke specifieke hydraulische olie moet worden gekozen. Bijvoorbeeld: als een systeem een viscositeit tussen 70–250 SUS (15–54 cSt) vereist en de bedrijfstemperatuur 80–140 °F (26,7–60 °C) bedraagt, kiest u olie Y. Als het temperatuurbereik 110–170 °F (43,3–76,7 °C) is, kiest u olie Z.
Zelfs in industriële omgevingen kan de temperatuur zeer laag worden. Om te waarborgen dat de pomp bij het opstarten normaal olie kan aanzuigen, geven pompfabrikanten de maximaal toegestane startviscositeit aan: meestal 1.000 SUS (216 cSt) voor zuigerpompen en 7.500 SUS (1.618 cSt) voor plunjerpompen en tandwiel- of vleugelpompen.
Figuur 3-11 Selectie van oliekwaliteit op basis van bedrijfstemperatuur. De gearceerde band geeft het bruikbare viscositeitsbereik aan. Kies de olie waarvan de band uw bedrijfstemperatuurbereik omvat.
De ASTM-viscositeitsgrafiek geeft het gietpunt niet weer. Bij zeer lage temperaturen stopt minerale olie geheel met stromen — wasachtige paraffinekristallen scheiden zich uit de olie af en blokkeren de stroming. Het gietpunt is de laagste temperatuur waaronder een hydraulische olie nog kan stromen, gemeten onder ASTM-labvoorwaarden.
In een werkelijk systeem hoeft het gietpunt doorgaans niet afzonderlijk te worden gecontroleerd, mits aan de maximale startviscositeitseis is voldaan. Indien het systeem echter mogelijk bij extreem lage temperaturen zal werken, moet het gietpunt van de olie ten minste 20 °F lager zijn dan de laagste verwachte bedrijfstemperatuur.
Gegevens over het gietpunt van een bepaalde olie zijn te vinden op het desbetreffende productgegevensblad.
Terwijl een hydraulisch systeem dag na dag in bedrijf is, wordt petroleumolie blootgesteld aan zware omstandigheden. Er kunnen verschillende problemen ontstaan die zowel de olie als het systeem beïnvloeden: smering onder hoge druk, oxidatie van de olie, waterverontreiniging, luchtinname en verontreiniging door vaste deeltjes. Chemische additieven in de olie helpen bij het oplossen van veel van deze problemen.
Belangrijk: Chemische additieven kunnen niet elk olieprobleem volledig oplossen, en geen enkele olie kan alle additieven bevatten. Een 'superolie' die alles doet, bestaat niet. Veel additieven zijn onverenigbaar met elkaar — het mengen van oliën met verschillende additievenpakketten van verschillende leveranciers kan schadelijke reacties veroorzaken.
Een petroleumhydraulische olie van goede kwaliteit is niet altijd een goede smeermiddel onder hoge druk. Wanneer de druk stijgt, wordt de olievlieg tussen bewegende onderdelen gemakkelijker verbroken en wordt het hechtende filmvormende vermogen (smerend vermogen) cruciaal. Chemische additieven kunnen de smering onder hoge druk of de grenslaagsmering verbeteren.
Er zijn drie soorten slijtvaste additieven:
De drie soorten kunnen niet allemaal in dezelfde olie worden gebruikt — ze vervullen verschillende doeleinden. Olieachtigheid/WR-additieven zijn bedoeld voor lagedruksystemen (onder de 1.000 psi / 68,97 bar). EP-additieven zijn voornamelijk bedoeld voor systemen boven de 3.000 psi (207 bar) of voor tandwiel- en gereedschapsmachinelubricanten. AW-additieven zijn geschikt voor het middenbereik (1.000–3.000 psi / 68,97–207 bar).
Om te controleren of een olie anti-slijtageadditieven bevat, controleer dan de naam van de olie of raadpleeg het technisch gegevensblad van de leverancier. Voorbeeld: "Hamony 48 AW" (Gulf Oil Co.) — "AW" staat voor anti-slijtage; "Sunvis 816 WR" (Sun Oil Co.) — "WR" staat voor slijtagevermindering.
Veel raffinagebedrijven vermelden de anti-slijtage-inhoud niet in de productnaam; voor specifieke oliën dient u altijd het technisch gegevensblad te raadplegen. Als een systeem ernstige slijtageproblemen vertoont en de olie geen anti-slijtageadditieven bevat, kan overschakelen naar een AW-olie helpen — maar controleer eerst of de slijtage niet wordt veroorzaakt door olieverontreiniging.
Oxidatie is de chemische reactie van een materiaal met zuurstof — een veelvoorkomend proces. Wanneer u in een appel bijt en het vruchtvlees bruin wordt, is dat oxidatie. Een gekrasse auto-achterklep die blootstaat aan lucht reageert met zuurstof en roest. Veel van de wereld, inclusief olie, ondergaat op deze manier oxidatie.
Oxidatie van olie in een hydraulisch systeem vindt voornamelijk plaats op twee locaties: het reservoir en de pompuitgang. Beide omvatten contact tussen olie en zuurstof, maar het oxidatieproces verloopt op elk van beide plaatsen anders.
In het reservoir reageert het vrije oppervlak van de olie met zuurstof uit de lucht. De producten van deze reactie omvatten zwakke zuren en zeepachtige stoffen. De zuren veroorzaken corrosie van componentoppervlakken en vormen donkere verkleurde plekken. De zeepachtige stoffen bedekken componentoppervlakken en verstoppen de kleine openingen in drukmeetpoorten en smeringskanalen.
Hitte versnelt de oxidatie van olie. Elke stijging van 18–20 °F (10–11 °C) boven de gemiddelde reservoirtemperatuur (130 °F / 54,4 °C) verdubbelt ongeveer het oxidatiesnelheidspercentage. IJzer-, koperdeeltjes en waterdruppels in de olie versnellen eveneens de oxidatie.
De tweede plaats waar olie oxideert, is aan de pompuitgang. Als de zuigleiding lucht lekt of de retourolie het reservoir verstoort en hierdoor luchtbellen bij de pomp-inlaat wordt aangezogen, bereiken die luchtbellen de hogedruk-pompuitgang en implodeerden ze (kollapsen gewelddadig) plotseling onder hoge druk. Dit proces genereert extreme lokale hitte. Berekeningen tonen aan dat wanneer een bel wordt samengeperst van bijna nul tot 3.000 psi (207 bar), de temperatuur kan oplopen tot 2.100 °F (1.149 °C). Bij deze temperatuur ontbrandt de olie, waardoor harsachtige afzettingen en een scherpe, brandende geur ontstaan.
Als oxidatieproducten zich vormen aan de pompuitgang, lost het hars op in de olie. Wanneer het hars in contact komt met hete oppervlakken (bijv. pomprotor, overdrukventielschijf, enz.), precipiteert het uit de olie als lakafzetting op die oppervlakken, waardoor bewegende onderdelen blijven steken en klemmen.
Het hars in de olie combineert ook met stof en deeltjes tot slib, dat kleine openingen in kleppen en filters verstopt en voorkomt dat warmte via de wanden van de reservoir wordt afgevoerd. Implosie van luchtbelletjes aan de pompuitgang is een belangrijke oorzaak van snelle olieoxidatie.
Figuur 3-14: Implosie van luchtbelletjes aan de pompuitgang. Wanneer belletjes van lage naar hoge druk worden gecomprimeerd, kunnen lokale temperaturen boven de 2.000 °F uitkomen — voldoende om de olie te ontsteken en lakafzettingen te vormen.
Vergelijk een monster olie uit het systeem (mogelijk geoxideerd) met een vers oliemonster uit de drum, bij dezelfde temperatuur. Verse olie voelt duidelijk kleverig aan wanneer deze tussen duim en wijsvinger wordt gewreven en blijft op de vingers zitten. Geoxideerde olie voelt waterachtig aan — deze loopt als water van de vingers af, met slechte tackiliteit en hechting.
Olie die is geoxideerd door belletjesinstorting heeft ook een scherpe, scherpe geur. Indien het monster tekenen van oxidatie vertoont, dient het naar een laboratorium te worden gestuurd voor analyse. Indien de olie niet kan worden geregenereerd, spoel dan het systeem grondig en vul het opnieuw met verse olie.
Elke hydraulische olie bevat een zekere hoeveelheid vocht. In kleine hoeveelheden breekt het water op in zeer fijne druppeltjes die door de olie worden meegevoerd. Water en olie mengen niet (behalve bij wateroplosbare oliën); in grotere hoeveelheden zakt het water naar de bodem van de reservoir.
Indien de olie reeds zuren en harsen bevat die zijn gevormd door oxidatie, versnellen deze de waterretentie.
Vergelijken van de verdachte olieproef met een verse olieproef is de basiscontrole. Vul verse olie in een glazen fles en houd deze tegen het licht — de olie is helder met lichte belletjes. Als een proef 0,5% water bevat, ziet deze er wazig of mistig uit. Bij 1% water ziet de olie er melkachtig uit.
Een andere methode: verwarm de melkachtige/wazige proef — als deze na verloop van tijd helder wordt, was waarschijnlijk water aanwezig. Als de olie een grote hoeveelheid water bevat, zal het grootste deel uiteindelijk afscheiden; centrifugale scheiding kan dit versnellen indien tijd van belang is.
Als de olie slechts een kleine hoeveelheid water bevat (< 0,5%) en de systeemeisen niet uiterst streng zijn, hoeft deze mogelijk niet onmiddellijk te worden vervangen. Water in olie versnelt oxidatie en vermindert de smerende werking; het water zelf verdampt uiteindelijk, maar de oxidatieproducten die het veroorzaakt heeft, blijven achter en blijven schade toebrengen. Als de olie aan de grens ligt, stuur deze dan naar een laboratorium.
Figuur 3-16 Visuele watercontrole. De hoeveelheid water in olie kan worden geschat op basis van de mate waarin de proef wazig lijkt wanneer deze tegen het licht wordt gehouden.
Vanuit het oogpunt van een hydraulisch systeem is corrosie de chemische aanval op oppervlakken van componenten, veroorzaakt door zuren die ontstaan tijdens de oxidatie van olie. Roest is de oxidatie van ijzerhoudende oppervlakken, veroorzaakt door water in de olie.
Corrosie lost metaal op en spoelt het weg — waardoor de afmetingen en het gewicht van precisieonderdelen afnemen. Roest voegt materiaal toe aan ijzeroppervlakken — waardoor hun afmetingen en gewicht toenemen. Wanneer precisiecomponenten van afmeting veranderen, wordt hun efficiëntie en prestaties beïnvloed. Zowel corrosie als roest is onaanvaardbaar in een hydraulisch systeem.
Zelfs zeer kleine hoeveelheden water in de olie kunnen roestvorming op ijzerhoudende componentoppervlakken veroorzaken. Onder natuurlijke omstandigheden biedt olie op zichzelf onvoldoende bescherming tegen corrosie, en het is praktisch onmogelijk om al het water buiten een hydraulisch systeem te houden — daarom bevatten de meeste hydraulische oliën roestinhibitoren, die een chemisch beschermend filmpje vormen op metalen oppervlakken.
De lucht-olie-interactie in het reservoir produceert ook oxidatieproducten die uiteindelijk metalen oppervlakken aanvallen en verdere olieoxidatie versnellen. Daarom worden ook oxidatieremmers toegevoegd — deze chemicaliën onderbreken de oxidatiekettingreactie.
Oxidatie bij hoge temperatuur door imploderende belletjes aan de pompuitgang kan niet uitsluitend met chemische middelen worden voorkomen; het kan alleen worden beheerst door lucht uit de instroom van de pomp te verwijderen. R&O-additieven vormen het basisadditiefpakket in de meeste industriële hydraulische oliën. Oliën met deze additieven worden soms 'R&O-oliën' genoemd. Premiumkwaliteit transparante (heldere) R&O-oliën zijn van de hoogste kwaliteit; lagere kwaliteiten turbineolie kunnen nog steeds geschikt zijn voor veel hydraulische toepassingen en worden aangeduid als 'R&O onder turbinekwaliteit'.
Olie die terugkeert naar de reservoir moet alle opgenomen lucht uit het systeem vrijgeven. In sommige systemen zijn lekkages aan de zuigzijde ernstig, en wanneer de terugkerende olie in de reservoir spat, ontstaat schuim — wat uiteindelijk leidt tot het terugzuigen van opgenomen lucht in de pomp, waardoor systeemonstabiliteit ontstaat, oxidatie versneld wordt, lawaai ontstaat en de olie mogelijk over de rand van de reservoir stroomt, wat een milieugevaar vormt.
De beste oplossing is om de lekkages te herstellen en het retourcircuit opnieuw te ontwerpen, bijvoorbeeld door gebruik te maken van een reservoirschot of een grotere retourleiding om de snelheid van de olie die de reservoir binnengaat te verminderen. Om economische, praktische of opleidingsredenen kan in plaats daarvan ook worden gekozen voor chemische additieven.
Antischuimadditieven voorkomen het schuimen van olie. Sommige werken door kleine belletjes samen te voegen tot grotere belletjes die naar de oppervlakte stijgen en barsten. Een ander type werkt door de luchtafvoer te verstoren om schuim te verminderen, maar verhoogt wel het aantal kleine belletjes in het systeem. Bij het kiezen van een antischuimadditief moet u het type selecteren dat lucht kan ontsnappen — niet het type dat meer lucht vasthoudt.
Controleer op olieschuim door een monster te nemen uit de reservoir. Visuele inspectie geeft u snel inzicht in of de olie lucht bevat. De monsters moeten zo dicht mogelijk bij de zuigopening van de pomp worden genomen, zodat het monster de olie vertegenwoordigt die daadwerkelijk het systeem binnenkomt.
Andere signalen van lucht in het systeem: een hoog, onregelmatig geluid van de pomp; de pomp kan periodiek een luide hamerslag maken, alsof iemand een geweer afvuurt binnenin. Onregelmatige cilinderbeweging en instabiele drukmeteruitslagen zijn eveneens signalen van lucht.
Figuur 3-18 Lucht in het hydraulische systeem. Schuim op het reservoiroppervlak (links) of pompgeluid (rechts) wijzen beide op problemen met luchtinname.
Het grootste probleem met hydraulische olie tijdens gebruik is verontreiniging. Verontreinigingen kunnen bestaan uit water, lucht of vaste deeltjes — waarbij vaste deeltjes het meest voorkomend en meest schadelijk zijn.
Vaste verontreinigingen kunnen de openingen van regelkleppen blokkeren, bewegende onderdelen doen vastlopen, slijtage versnellen en oxidatie van de olie bevorderen.
Een verontreiniging is elke onoplosbare stof in de olie. Verontreinigingen komen op vele manieren in het systeem terecht: tijdens de fabricage, montage, opslag en vervoer van systeemcomponenten; vanuit de externe omgeving via versleten zuigerstangafdichtingen of een defecte reservoirventiel; en vanuit het systeem zelf — versleten interne onderdelen genereren voortdurend metalen deeltjes. Verontreiniging houdt nooit op.
Geen chemische toevoeging kan verontreinigingen uit olie verwijderen of voorkomen dat ze erin terechtkomen. Het doel van een goed systeemontwerp en onderhoud is om te voorkomen dat verontreinigingen het systeem binnendringen; het verwijderen van verontreinigingen uit de olie is de verantwoordelijkheid van filters en het onderhoudsteam.
Met het blote oog kan het verontreinigingsniveau niet betrouwbaar worden bepaald. Het bekijken van olie in een glazen fles onder licht is geen nauwkeurige controle op verontreiniging — veel deeltjes die schadelijk zijn voor hydraulische systemen zijn te klein om zichtbaar te zijn. Een nauwkeurige beoordeling van verontreiniging vereist laboratoriumanalyse.
De verstoppingsindicator van het systeemfilter biedt een andere manier om verontreiniging te controleren. Indien het filter correct is uitgevoerd voor het systeem en de indicator correct werkt: een indicatie "schoon" betekent dat de olie schoon genoeg is voor het systeem; een indicatie "onderhoud nodig" betekent dat het filter onderhoud of vervanging nodig heeft; als de indicator aangeeft dat het filter is overbrugd, is de olie zeer vuil en is onmiddellijk onderhoud van het filter vereist.
Figuur 3-19 Filtervoorwaarde-indicator. "Schoon" (boven): olie is aanvaardbaar. "Onderhoud vereist" (midden): onderhoud uitvoeren of het filterelement vervangen. "Omzeild" (onder): olie is zeer vuil — onmiddellijk onderhoud uitvoeren.
Zoals eerder vermeld, heeft hydraulische olie meerdere functies in het systeem en bevat diverse additieven om deze functies te ondersteunen. Tijdens opslag, vervoer naar de reservoir en gedurende de gehele systeemwerking verdient de olie bijzondere aandacht.
Tijdens opslag is het belangrijkste om de olie in de best mogelijke staat te houden. Verontreiniging van olie in opslagvaten is niet alleen verspilling — het kan ook leiden tot het toepassen van afgebroken olie in het systeem en daarmee de betrouwbaarheid in gevaar brengen.
Vaten moeten worden opgeslagen op een schone, droge locatie. Vaten die buiten worden opgeslagen, moeten zijdelings liggen om te voorkomen dat water zich op de bovenkant ophoopt en via de dopafdichting naar binnen sijpelt.
Voordat u begint met het overbrengen van olie, reinig de dop van de drum en bereid vervolgens alle benodigde gereedschappen en apparatuur voor: een flexibele slang, een overpomp, een trechter, een reservoirvulfilter en schone handen. Controleer of de merknaam en viscositeit op de drum overeenkomen met wat vereist is. Niet alle hydraulische oliën bevatten dezelfde additieven, dus het wordt aanbevolen om oliën van verschillende leveranciers niet te mengen, tenzij de leverancier dit uitdrukkelijk toestaat.
Zodra de olie in het systeem zit, onderhoudt en bewaakt u deze op de gespecificeerde intervallen. Onderhoud van olie omvat: bijvullen tot het minimumniveau (gebruik dezelfde olie of een olie die compatibel is met de bestaande olie), het afhandelen van lekkages en het vervangen van het filterelement.
Regelmatig het filterelement vervangen is zeer voordelig. Verontreiniging is uiterst schadelijk voor de olie, omdat deze oxidatie versnelt, met name wanneer de verontreinigende deeltjes bestaan uit ijzer, lood of koper. Filters verwijderen het grootste deel van de verontreiniging uit de stroming, maar kunnen de verontreiniging niet volledig uit het systeem verwijderen — ze houden enkel de olie in stand. Als de filterindicator waarschuwt, maar niet tijdig wordt onderhouden, wordt een grote hoeveelheid ongefilterde verontreiniging naar stroomafwaarts geleid, wat componenten kan beschadigen; bovendien blijven verontreinigende stoffen die in het vuile element zijn opgevangen, in het systeem aanwezig en blijven oxidatie versnellen.
Netvormige filterelementen kunnen worden gereinigd en opnieuw worden gebruikt. De grondigheid van de reiniging hangt af van de zorgvuldigheid waarmee de reiniging wordt uitgevoerd, niet van de reinigingsmethode zelf.
Algemene methode: onderdompelen in een schoon oplosmiddel of heet zeepwater, daarna schoonblazen met perslucht. Het gebruik van een zachte borstel (nieuwe verfborstel) helpt bij het reinigen van het gaas. Gebruik nooit staalwol of schurende materialen. Na het reinigen houdt u het element tegen het licht om het te inspecteren — grijs of zwart aangekleurde gebieden geven aan dat het element verder moet worden gereinigd.
Ultrasoon reinigen is duurder, maar handiger: plaats het vuile element in de ultrasoonreiniger gedurende een ingestelde tijd en haal het er daarna schoon en klaar voor hergebruik uit. Filterelementen met een nominale filtergraad van 40 μm of fijner moeten met een ultrasoonreiniger worden gereinigd om hun levensduur effectief te herstellen.
Figuur 3-20 Reinigen van een gaasfilterelement. (Links) Ultrasoonreiniger voor fijne elementen. (Rechts) Het schone element tegen het licht houden om resterende verstopte gebieden te controleren.
BELANGRIJKE CONCEPTEN – HOOFDSTUK 3
|
Concept |
Belangrijk feit |
Praktische implicatie |
|
Viskositeit |
Stromingsweerstand; neemt af bij warmte, stijgt bij koude/druk |
Moet binnen 150–250 SUS (32–54 cSt) blijven bij 38 °C voor de meeste systemen |
|
Viscositeitsindex (VI) |
Hoe stabiel de viscositeit is over het temperatuurbereik |
VI >= 90 vereist voor moderne hydraulische systemen |
|
Gietpunt |
Laagste temperatuur waarbij olie nog stroomt |
Moet ten minste 20 °F lager zijn dan de minimale starttemperatuur |
|
Oliefilm / smerend vermogen |
Vermogen om een film tussen oppervlakken te vormen en te behouden |
Kritiek bij opstarten en hoge druk — AW-additieven helpen |
|
Soorten additieven |
WR (olieachtigheid), AW (slijtvastheid), EP (extreem hoge druk) |
Kies het additief afgestemd op het drukbereik; meng geen onverenigbare oliën |
|
Oxidatie |
Olie reageert met zuurstof — vormt zuren, slib en vernis |
Gebruik R&O-oliën; houd de temperatuur laag; elimineer luchtbelletjes |
|
Waterverontreiniging |
Bevordert roestvorming en versnelt oxidatie |
Visuele test: troebel = 0,5% water; melkachtig = 1% water |
|
Verontreiniging |
Vaste deeltjes — oorzaak nummer één van hydraulische storingen |
Houd filters onderhouden; controleer de indicator regelmatig; vervang de olie indien nodig |
Welkom bij HOVOO, een Chinese zegelfabriek. Productie van PU, Rubber en PTFE zegels. De zegels omvatten O-ring, pistonzegel, stangzegel, Gray ring en gaszegel.
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
