33-99 Nr. Strada Mufu, Districțul Gulou, Nanjing, China [email protected] | [email protected]
33-99 Nr. Strada Mufu, Districțul Gulou, Nanjing, China [email protected] | [email protected]
În plus față de transmiterea energiei, uleiul pe bază de petrol are o altă funcție esențială: ungerea. Ambele funcții — transmiterea energiei și ungerea — sunt puternic influențate de vâscozitate. Acest lucru face ca vâscozitatea să fie cea mai importantă proprietate a uleiului hidraulic.
Ungerea este procesul de reducere a frecării dintre două suprafețe aflate în contact și care se mișcă una față de cealaltă.
Ungerea este o funcție esențială a uleiului hidraulic. Fără ungere, frecarea dintre piesele mobile provoacă uzură excesivă și generează căldură. 
Frecarea este o forță care se opune mișcării. Chiar și suprafețele care par netede sunt, la nivel microscopic, neregulate. Când două suprafețe se freacă una de cealaltă, punctele înalte microscopice se ating, se deformează, se sudă temporar și se rup — această rupere reprezintă frecarea. Cu cât suprafața este mai neregulată, cu atât forța necesară pentru alunecare este mai mare și cu atât frecarea generată este mai intensă.
Figura 3-1: Frecarea apare când punctele înalte microscopice ale a două suprafețe reacționează, se sudă pe scurt și se rup în timp ce suprafețele alunecă una față de cealaltă.
Dacă există un film de ulei între două suprafețe metalice, contactul direct metal-pe-metal este eliminat. Suprafețele alunecă pe filmul de ulei, nu una pe cealaltă, ceea ce reduce în mod semnificativ frecarea.
Orice lichid poate forma un film de ulei, dar unele lichide sunt mai potrivite decât altele. De exemplu, apa a fost folosită inițial ca fluid hidraulic, dar filmul său este slab și se rupe ușor. Uleiul hidraulic pe bază de petrol formează un film mult mai rezistent și mai durabil.
Lubrifierea este capacitatea unui lichid de a forma un film dificil de rupt. Aceasta depinde de:
Uleiul hidraulic pe bază de petrol are o lubrifiere excelentă. Turnați-l pe o placă de oțel și veți observa că suprafața este acoperită de o peliculă uleioasă groasă și extinsă, care rămâne acolo. Turnați apă pe aceeași placă și se va forma o peliculă subțire, dar care se rupe ușor. Turnați mercur și acesta se va strânge în picături sferice — mercurul are aproape nicio aderență la oțel, deci lubrifierea sa este foarte slabă.
Figura 3-2 Compararea lubrifierii. O bună lubrifiere necesită atât o peliculă naturală groasă, cât și o aderență puternică la suprafața metalică. Uleiul îndeplinește ambele condiții.
Viscozitatea potrivită a uleiului hidraulic trebuie să echilibreze două cerințe: uleiul trebuie să fie suficient de vâscos pentru a forma o peliculă bună, dar totuși suficient de fluid pentru a curge liber. Acest echilibru este analizat în continuare.
Uleiul are două funcții importante într-un sistem hidraulic:
Ambele aceste funcții — și efectul lor final asupra sistemului — sunt puternic influențate de vâscozitate. Să definim mai întâi vâscozitatea, apoi să analizăm efectul acesteia asupra generării de căldură, lubrifierii, lubrifierii dinamice, curgerii prin jocul de montaj și altele.
Ca toate lichidele, uleiul hidraulic pe bază de petrol este format din molecule care se atrag reciproc. Atracția moleculară dintr-un lichid este mult mai puternică decât într-un gaz, dar mai slabă decât într-un solid (unde moleculele sunt fixate în poziții rigide). Deoarece moleculele lichidelor pot aluneca una peste cealaltă, un lichid poate curge continuu.
Vâscozitatea este o proprietate care rezistă curgerii moleculelor lichide una față de cealaltă — este o formă de frecare internă. Un lichid cu vâscozitate ridicată (cum ar fi mierea sau melasa) curge încet și cu mare rezistență. Un lichid cu vâscozitate scăzută (cum ar fi apa sau uleiul pentru gătit) curge ușor.
Așa cum s-a menționat mai sus, lichidele sunt compuse din molecule aflate în mișcare constantă care se atrag reciproc. Când moleculele se deplasează încet, atracția dintre ele este mai puternică, iar rezistența la curgere este mai mare — vâscozitatea este ridicată. Când moleculele se deplasează rapid (la încălzire), atracția se slăbește și vâscozitatea scade.
Melasa rece, extrasă din frigider, are o vâscozitate foarte ridicată — se toarnă lent și cu efort. Încălziți-o pe aragaz și moleculele se vor deplasa mai rapid, atracția se va slăbi, vâscozitatea va scădea și va curge ușor printr-un filtru cu gât lung.
Un mod de a măsura vâscozitatea uleiului este cel al secundelor Saybolt Universale (SUS, denumite și SSU). Unitatea SI este centistokul (cSt). SUS a fost denumită astfel în onoarea lui George Saybolt, care a propus viscozimetru Saybolt Biroului American de Standarde în 1919.
Metodă: Turnați lichidul într-un recipient și încălziți-l până la temperatura de testare. Scoateți dopul de jos și porniți cronometrul în același moment. Opriți cronometrul atunci când exact 60 mL de lichid s-au scurs într-un balon. Timpul scurs, exprimat în secunde, reprezintă vâscozitatea SUS la acea temperatură.
Exemplu: Dacă uleiul încălzit la 100°F (37,7°C) necesită 143 de secunde pentru a se scurge, vâscozitatea sa este de 143 SUS @ 100°F (37,7°C). Dacă același ulei, încălzit la 130°F (54,4°C), necesită 82 de secunde: vâscozitate = 82 SUS (17,7 cSt) @ 130°F (54,4°C). Vâscozitatea depinde întotdeauna de temperatură, deci trebuie să specificați întotdeauna atât valoarea, cât și temperatura. Expresia „150 SUS (32 cSt)” fără menționarea temperaturii este o formă prescurtată pentru 150 SUS (32 cSt) @ 100°F (37,7°C).
Figura 3-5: Viscosimetru Saybolt. Uleiul este încălzit la o temperatură stabilită, apoi se măsoară timpul necesar pentru scurgerea exactă a unui volum de 60 mL în balon. Timpul, exprimat în secunde, este egal cu vâscozitatea SUS.
Vâscozitatea se modifică, de asemenea, în funcție de presiunea din sistem. Pe măsură ce presiunea crește, vâscozitatea crește și ea (așa cum se observă din curba din figură). O creștere a presiunii de la 0 la 3.000 psi (207 bar) poate ridica vâscozitatea uleiului hidraulic industrial tipic cu aproximativ 40%.
Figura 3-6 Vâscozitatea crește cu presiunea. La 3.000 psi (207 bar), vâscozitatea poate fi cu 40% mai mare decât la presiunea atmosferică.
Vâscozitatea afectează direct generarea căldurii. Uleiul cu vâscozitate ridicată (de exemplu, 500 SUS / 107,9 cSt) creează o rezistență internă la curgere mai mare decât uleiul cu vâscozitate scăzută (de exemplu, 150 SUS / 32 cSt), generând astfel mai multă căldură în sistem.
În majoritatea sistemelor hidraulice, domeniul de vâscozitate de lucru este de 150–250 SUS (32–53,9 cSt) la 100°F (37,7°C).
Vâscozitatea este o rezistență la curgere, așadar ar putea părea nedorită. Totuși, aceasta are un efect major asupra lubrifierii — este extrem de importantă pentru formarea unui film de ulei adecvat. O vâscozitate mai mare înseamnă un film mai gros și mai rezistent. Dar uleiul trebuie, de asemenea, să curgă liber, astfel încât vâscozitatea potrivită trebuie să echilibreze ambele necesități.
Figura 3-7 Grosimea filmului de ulei variază în funcție de vâscozitate. O vâscozitate ridicată generează un film mai gros, dar crește rezistența la curgere. O vâscozitate scăzută permite o curgere ușoară, dar filmul subțire poate ceda sub sarcină.
Capacitatea de a forma un film de ulei stabil este o proprietate importantă a uleiurilor hidraulice petroliere. Această capacitate se numește lubrifiere. S-ar putea părea că piesele în mișcare rapidă sunt dificil de lubrifiat, deoarece viteza le-ar elimina filmul — dar, de fapt, vâscozitatea lichidului împiedică, în mod obișnuit, acest fenomen.
Când un bloc metalic staționar se află pe o suprafață metalică unsă și o forță îl împinge, marginea din față a blocului este ridicată ușor. Uleiul rezistă fiind strivit (datorită vâscozității), iar sub bloc se formează o cușcă de ulei. Această cușcă susține blocul în timpul mișcării — ca o barcă pe apă. Atâta timp cât presiunea exercitată asupra blocului în mișcare rămâne într-un anumit domeniu, cușca de ulei împiedică contactul direct între suprafețe metalice. Aceasta este lubrifierea dinamică (hidrodinamică).
Lichidele de vâscozitate scăzută, cum ar fi apa, sunt ușor strivite în condiții de viteză scăzută și sarcină ridicată — cușca nu se poate forma complet, iar pelicula se rupe ușor.
Când componentele sistemului sunt în mișcare, procesul hidrodinamic asigură o bună lubrifiere. Totuși, la pornire sau atunci când presiunea care antrenează componentele este excesivă, capacitatea uleiului de a forma o peliculă stabilă (lubrifierea) devine esențială.
Figura 3-8 Ungere hidrodinamică. Pe măsură ce blocul se deplasează, se formează o lamă de ulei care susține sarcina și împiedică contactul metal-pe-metal între suprafețe.
Vâscozitatea influențează, de asemenea, modul în care uleiul etanșează eficient jocurile strânse dintre piesele mobile. Multe componente hidraulice (pompe, motoare, supape) se bazează pe etanșare metal-pe-metal — nu există etanșări din cauciuc între, de exemplu, un piston și alezajul său într-o pompă cu pistoane. Există doar un film subțire de ulei în spațiul de joc.
Jocurile dintre aceste piese acționează ca orificii fixe — ele reglează continuu o mică curgere de scăpare. Această scăpare are rol atât de ungere, cât și de etanșare. O scăpare prea mică implică o ungere inadecvată; o scăpare prea mare înseamnă că sistemul pierde debit, eficiența scade și se generează căldură inutilă.
Pentru o etanșare optimă, jocurile trebuie să fie cât mai mici posibil — dar nu atât de mici încât uleiul să nu poată lubrifica și nu atât de mari încât să apară scurgeri excesive. Jocul optim echilibrează etanșarea și lubrifierea.
Când vâscozitatea uleiului este prea scăzută (uleiul este prea subțire), scurgerile prin jocuri devin excesive. Aceasta reduce debitul care ajunge la actuatori și generează căldură inutilă. Când vâscozitatea este prea ridicată, pelicula se formează totuși, dar rezistența la curgere crește și eficiența sistemului scade.
Figura 3-9: Efectul vâscozității scăzute asupra scurgerilor interne. Cu un ulei subțire, scurgerile prin jocurile metal-pe-metal cresc, reducând debitul care ajunge la actuator.
Vâscozitatea uleiului hidraulic este un parametru important într-un sistem hidraulic. Totuși, vâscozitatea se modifică cu temperatura, astfel încât, dacă sistemul nu poate menține o temperatură de funcționare constantă, vâscozitatea uleiului trebuie să rămână relativ stabilă pe întreaga gamă de temperaturi de funcționare.
Indicele de vâscozitate (VI) descrie cât de mult se modifică vâscozitatea în funcție de temperatură. Relația folosește diagrama standard ASTM (American Society for Testing and Materials) pentru vâscozitate-temperatură: atunci când vâscozitatea uleiului la două temperaturi diferite este reprezentată grafic pe această diagramă, rezultatul este o linie dreaptă. Vâscozitatea la orice altă temperatură poate fi apoi citită din acea linie (această metodă este valabilă pentru uleiul de bază fără aditivi chimici; aditivii pot afecta relația naturală vâscozitate/temperatură).
Dacă două curbe ale uleiului sunt reprezentate grafic pe aceeași diagramă, linia mai orizontală corespunde uleiului cu indice de vâscozitate mai mare. De exemplu:
Uleiul A are o linie mai plată — vâscozitatea sa se modifică mai puțin în funcție de temperatură — astfel încât Uleiul A are un indice de vâscozitate mai ridicat.
Când conceptul de VI a fost introdus pentru prima dată, scara varia de la 0 (cel mai slab, cel mai sensibil la temperatură) la 100 (cel mai bun, cel mai puțin sensibil). Metodele moderne de rafinare pot produce uleiuri cu VI peste 100. În sistemele hidraulice moderne, se cere în mod tipic un VI ≥ 90, deși, pentru sistemele care funcționează la o temperatură relativ constantă, VI are o importanță mai mică.
Figura 3-10 – Diagrama ASTM de vâscozitate-temperatură. Cu cât linia este mai orizontală, cu atât indicele de vâscozitate (VI) este mai mare — uleiul este mai puțin sensibil la variațiile de temperatură.
Uleiul hidraulic pe bază de petrol este un bun lubrifiant pentru sistemele hidraulice, dar are o plajă de vâscozitate în cadrul căreia funcționează optim. Dacă vâscozitatea uleiului este prea scăzută, pelicula de ulei este prea subțire (ca apa), iar componentele suferă uzură. Dacă vâscozitatea este prea ridicată, uleiul nu poate pătrunde suficient de rapid în lagăre, iar componentele rămân fără lubrifiere.
Componentele rotative — pompele și motoarele hidraulice — necesită în special o ungere adecvată a rulmenților. Producătorii de pompe specifică domeniul de vâscozitate pentru produsele lor. Dacă aceste componente sunt unse corespunzător, toate celelalte componente ale sistemului sunt, de asemenea, unse în mod adecvat.
Odată ce domeniul de vâscozitate necesar este cunoscut, domeniul de temperatură de funcționare al sistemului determină uleiul hidraulic specific care trebuie ales. De exemplu, dacă un sistem necesită o vâscozitate între 70–250 SUS (15–54 cSt) și temperatura de funcționare este de 80–140°F (26,7–60°C), se alege Uleiul Y. Dacă domeniul de temperatură este de 110–170°F (43,3–76,7°C), se alege Uleiul Z.
Chiar și în medii industriale, temperatura poate scădea foarte mult. Pentru a asigura faptul că pompa poate aspira uleiul în mod normal la pornire, producătorii de pompe specifică vâscozitatea maximă admisă la pornire: de obicei 1.000 SUS (216 cSt) pentru pompele cu piston și 7.500 SUS (1.618 cSt) pentru pompele cu paletă și pompele cu roți dințate.
Figura 3-11: Selectarea calității uleiului în funcție de temperatura de funcționare. Fascia umbrită indică domeniul de vâscozitate utilizabil. Alegeți uleiul a cărui fascie acoperă domeniul dvs. de temperaturi de funcționare.
Diagrama ASTM de vâscozitate nu indică punctul de curgere. La temperaturi foarte scăzute, uleiul petrolier încetează complet să curgă — cristale ceroase de parafină se precipită din ulei și blochează curgerea. Punctul de curgere este cea mai scăzută temperatură la care un ulei hidraulic își păstrează capacitatea de curgere, măsurată în condiții de laborator conform standardului ASTM.
Într-un sistem real, dacă este îndeplinită cerința maximă privind vâscozitatea la pornire, punctul de curgere, de obicei, nu necesită o verificare separată. Totuși, dacă sistemul poate funcționa la temperaturi extrem de scăzute, punctul de curgere al uleiului trebuie să fie cu cel puțin 20°F (aprox. 11°C) mai scăzut decât temperatura minimă prevăzută de funcționare.
Datele privind punctul de curgere pentru un anumit ulei pot fi găsite pe fișa tehnică de produs.
Pe măsură ce un sistem hidraulic funcționează zi de zi, uleiul mineral este supus unor condiții exigente. Pot apărea mai multe probleme care afectează atât uleiul, cât și sistemul: lubrifierea la presiune înaltă, oxidarea uleiului, contaminarea cu apă, inghițirea de aer și contaminarea cu particule solide. Aditivii chimici din ulei abordează multe dintre aceste probleme.
Important: Aditivii chimici nu pot rezolva integral toate problemele legate de ulei, iar niciun ulei nu poate conține toți aditivii posibili. Un «ulei super» care să îndeplinească toate funcțiile nu există. Mulți aditivi sunt incompatibili între ei — amestecarea uleiurilor cu pachete diferite de aditivi provenite de la furnizori diferiți poate duce la reacții dăunătoare.
Un ulei hidraulic mineral de calitate bună nu este întotdeauna un lubrifiant eficient la presiune înaltă. Pe măsură ce presiunea crește, pelicula de ulei dintre piesele în mișcare este mai ușor ruptă, iar filmul adeziv (lubrifierea) devine esențial. Aditivii chimici pot îmbunătăți lubrifierea la presiune înaltă sau lubrifierea de frontieră.
Există trei tipuri de aditivi anti-uzură:
Cele trei tipuri nu pot fi utilizate toate în aceeași ulei — ele îndeplinesc scopuri diferite. Aditivii pentru uleiabilitate/reducerea uzurii (WR) sunt destinați sistemelor cu presiune scăzută (sub 1.000 psi / 68,97 bar). Aditivii EP (extreme pressure) sunt utilizați în principal în sistemele cu presiune peste 3.000 psi (207 bar) sau pentru lubrifianții pentru angrenaje și mașini-unelte. Aditivii AW (anti-wear) acoperă domeniul intermediar (1.000–3.000 psi / 68,97–207 bar).
Pentru a verifica dacă un ulei conține aditivi anti-uzură, consultați denumirea uleiului sau fișa tehnică furnizată de producător. Exemplu: „Hamony 48 AW” (Gulf Oil Co.) — „AW” indică proprietăți anti-uzură; „Sunvis 816 WR” (Sun Oil Co.) — „WR” indică reducerea uzurii.
Mulți producători de uleiuri rafinate nu menționează conținutul de aditivi anti-uzură în denumirea produsului; pentru uleiuri specifice, consultați întotdeauna fișa tehnică. Dacă un sistem prezintă probleme excesive de uzură și uleiul nu conține aditivi anti-uzură, trecerea la un ulei AW ar putea ajuta — dar, mai întâi, asigurați-vă că uzura nu este cauzată de contaminarea uleiului.
Oxidarea este reacția chimică a unui material cu oxigenul — un proces comun. Când mușcăți o măr și pulpa se învârte, aceasta este oxidarea. Un aripă de mașină zgâriată și expusă aerului reacționează cu oxigenul și se oxidează (rugină). O mare parte din lume, inclusiv uleiul, se oxidează în acest mod.
Oxidarea uleiului într-un sistem hidraulic are loc în principal în două locuri: rezervor și la ieșirea din pompă. Ambele implică contactul uleiului cu oxigenul, dar procesul de oxidare este diferit în fiecare caz.
În rezervor, suprafața liberă a uleiului reacționează cu oxigenul din aer. Produsele acestei reacții includ acizi slabi și substanțe asemănătoare săpunului. Acizii corodează suprafețele componentelor și produc pete întunecate. Substanțele asemănătoare săpunului acoperă suprafețele componentelor și blochează orificiile mici din porturile de măsurare a presiunii și din canalele de ungere.
Căldura accelerează oxidarea uleiului. La fiecare creștere de 18–20°F (10–11°C) față de temperatura medie a rezervorului (130°F / 54,4°C), rata oxidării se dublează aproximativ. Particulele de fier, cupru și picăturile de apă din ulei accelerează, de asemenea, oxidarea.
Al doilea loc în care are loc oxidarea uleiului este la ieșirea din pompă. Dacă conducta de aspirație prezintă scurgeri de aer sau dacă uleiul returnat perturbă rezervorul și determină intrarea de bule de aer în conducta de intrare a pompei, aceste bule de aer ajung la ieșirea pompei sub presiune înaltă și implodeză brusc (se prăbușesc violent) sub acțiunea presiunii ridicate. Acest proces generează căldură locală extremă. Calculele arată că, atunci când o bulă este comprimată de la o valoare aproape nulă la 3.000 psi (207 bar), temperatura poate atinge 2.100°F (1.149°C). La această temperatură, uleiul se aprinde, formând depozite de tip rășină și un miros acrid de ardere.
Dacă se formează produse de oxidare la ieșirea din pompă, rășina se dizolvă în ulei. Când rășina intră în contact cu suprafețe fierbinți (rotorul pompei, știftul supapei de siguranță etc.), aceasta precipită din ulei sub formă de depozite de lacătuș pe aceste suprafețe, provocând blocarea și imobilizarea pieselor mobile.
Rășina din ulei se combină, de asemenea, cu praf și particule pentru a forma nămol, care blochează orificiile mici din supape și filtre și împiedică evacuarea căldurii prin pereții rezervorului. Implozia bulelor de aer la ieșirea din pompă este o cauză majoră a oxidării rapide a uleiului.
Figura 3-14 — Implozia bulelor de aer la ieșirea din pompă. Când bulele sunt comprimate de la presiune scăzută la presiune ridicată, temperaturile locale pot depăși 2.000 °F — suficient de mari pentru a aprinde uleiul și a forma depozite de lacătuș.
Comparați o probă de ulei din sistem (posibil oxidat) cu o probă de ulei proaspăt extrasă din butoi, la aceeași temperatură. Uleiul proaspăt are un aspect vizibil lipicios atunci când este frecat între degetul mare și arătător, rămânând pe degete. Uleiul oxidat are un aspect apoasă — se scurge ca apa, având o aderență și o vâscozitate redusă.
Uleiul oxidat prin implozia bulelor are, de asemenea, un miros ascuțit și iritant. Dacă proba prezintă semne de oxidare, trimiteți-o la un laborator pentru analiză. Dacă nu poate fi recondiționat, spălați sistemul și umpleți-l din nou cu ulei proaspăt.
Orice ulei hidraulic conține o anumită cantitate de umiditate. În cantități mici, apa se împarte în picături microscopice și este transportată de ulei. Apa și uleiul nu se amestecă (cu excepția uleiurilor solubile în apă); în cantități mari, apa se depune pe fundul rezervorului.
Dacă uleiul conține deja acizi și rășini rezultați din oxidare, aceștia vor accelera reținerea apei.
Compararea eșantionului suspect cu un eșantion de ulei proaspăt este verificarea de bază. Așezați uleiul proaspăt într-un balon de sticlă și ridicați-l spre lumină — acesta este limpede, cu puține bule. Dacă un eșantion conține 0,5 % apă, acesta pare tulbure sau încețoșat. La 1 % apă, acesta are aspectul unei emulsii lacte.
O altă metodă: încălziți eșantionul tulbure/încețoșat — dacă devine limpede după un timp, este probabil prezentă apă. Dacă uleiul conține o cantitate mare de apă, cea mai mare parte a acesteia se va depune în cele din urmă; separarea centrifugă poate accelera acest proces, dacă timpul este un factor important.
Dacă uleiul conține doar o cantitate mică de apă (< 0,5 %) și cerințele sistemului nu sunt extrem de riguroase, acesta nu trebuie înlocuit neapărat imediat. Apa din ulei accelerează oxidarea și reduce lubrifierea; apa în sine se evaporează în cele din urmă, dar produsele de oxidare pe care le-a generat rămân și continuă să cauzeze deteriorare. Dacă starea uleiului este incertă, trimiteți-l la un laborator.
Figura 3-16: Verificarea vizuală a apei. Cantitatea de apă din ulei poate fi estimată în funcție de gradul de tulbureală al eșantionului atunci când este privit la lumină.
Din punct de vedere al unui sistem hidraulic, coroziunea reprezintă atacul chimic asupra suprafețelor componentelor, provocat de acizii formați în timpul oxidării uleiului. Ruginirea este oxidarea suprafețelor pe bază de fier, cauzată de prezența apei în ulei.
Coroziunea dizolvă metalul și îl îndepărtează — reducând dimensiunea și masa pieselor de precizie. Ruginirea adaugă material suprafețelor de fier — mărindu-le dimensiunea și masa. Când componentele de precizie își modifică dimensiunea, eficiența și performanța lor sunt afectate. Nici coroziunea, nici ruginirea nu sunt acceptabile într-un sistem hidraulic.
Chiar și cantități foarte mici de apă din ulei pot provoca ruginirea suprafețelor componentelor din fier. În condiții naturale, uleiul singur nu oferă o protecție suficientă împotriva coroziunii, iar este practic imposibil să se elimine întreaga apă dintr-un sistem hidraulic — astfel, majoritatea uleilor hidraulici conțin inhibitori de rugină, care formează un strat protector chimic pe suprafețele metalice.
Interacțiunea aer-uile din rezervor produce, de asemenea, produse de oxidare care, în cele din urmă, atacă suprafețele metalice și accelerează ulterioara oxidare a uleiului. Prin urmare, se adaugă, de asemenea, inhibitori ai oxidării — aceste substanțe chimice întrerup reacția în lanț a oxidării.
Oxidarea la temperaturi ridicate, cauzată de implozia bulelor la ieșirea din pompă, nu poate fi prevenită doar prin mijloace chimice; ea poate fi controlată doar prin eliminarea aerului din fluxul de intrare în pompă. Aditivii R&O (rezistență la oxidare) reprezintă pachetul de bază de aditivi din majoritatea uleior hidraulice industriale. Uleiurile care conțin acești aditivi sunt uneori denumite „uleiuri R&O”. Uleiurile R&O transparente (clare) de calitate superioară sunt cele mai bune; gradele inferioare ale uleior pentru turbine pot fi, totuși, potrivite pentru multe aplicații hidraulice și sunt etichetate ca „uleiuri R&O sub calitatea uleior pentru turbine”.
Uleiul care se întoarce în rezervor trebuie să elibereze orice aer antrenat din sistem. În unele sisteme, scurgerile de aer pe partea de aspirație sunt severe, iar atunci când uleiul de retur stropesc în rezervor, generează spumă — ceea ce duce, în cele din urmă, la antrenarea aerului înapoi în pompă, provocând instabilitatea sistemului, accelerarea oxidării, generarea de zgomot și, eventual, revarsarea uleiului din rezervor, creând un pericol pentru mediu.
Cea mai bună soluție este eliminarea scurgerilor și reproiectarea circuitului de retur, de exemplu: utilizarea unui deflector în rezervor sau a unei conducte de retur de diametru mai mare pentru a reduce viteza uleiului care intră în rezervor. Din motive economice, practice sau de instruire, se pot utiliza, în schimb, aditivi chimici.
Aditivii antispumă previn formarea spumei în ulei. Unii funcționează prin combinarea bulelor mici în bule mai mari, care urcă la suprafață și se sparg. Un alt tip acționează interferând cu degajarea aerului pentru a reduce spuma, dar crește numărul de bule mici din sistem. La alegerea unui aditiv antispumă, asigurați-vă că selectați tipul care permite scăparea aerului — nu tipul care reține mai mult aer.
Verificați spuma din ulei luând o probă din rezervor. Inspectia vizuală vă indică rapid dacă uleiul conține aer. Probele trebuie luate cât mai aproape posibil de intrarea pompei, astfel încât proba să reprezinte uleiul care pătrunde efectiv în sistem.
Alte semne ale prezenței aerului în sistem: zgomot ascuțit și neregulat provenit de la pompă; pompa poate emite periodic un sunet puternic de bătaie, ca și cum cineva ar trage cu un pistol în interiorul acesteia. De asemenea, mișcarea neregulată a cilindrilor și indicațiile instabile ale manometrului sunt semne ale prezenței aerului.
Figura 3-18 Aer în sistemul hidraulic. Spumă pe suprafața rezervorului (stânga) sau zgomot emis de pompă (dreapta) indică ambele probleme de pătrundere a aerului.
Cea mai gravă problemă cu uleiul hidraulic în exploatare este contaminarea. Contaminanții pot fi apă, aer sau particule solide — particulele solide sunt cele mai frecvente și cele mai dăunătoare.
Contaminanții solizi pot bloca orificiile supapelor de comandă, pot provoca blocarea pieselor mobile, pot accelera uzura și pot cataliza oxidarea uleiului.
Un contaminant este orice substanță insolubilă din ulei. Contaminanții pătrund în sistem în multe moduri: în timpul fabricației, asamblării, stocării și transportului componentelor sistemului; din mediul extern, prin etanșări uzate ale tijei cilindrului sau prin un respirator defectuos al rezervorului; și din sistemul însuși — piesele interne uzate generează continuu particule metalice. Contaminarea nu se oprește niciodată.
Niciun aditiv chimic nu poate elimina contaminanții din ulei sau împiedica pătrunderea acestora. Scopul unei bune proiectări și întrețineri a sistemului este de a preveni pătrunderea contaminanților, iar eliminarea contaminanților din ulei este responsabilitatea filtrelor și a echipei de întreținere.
Ochiul liber nu poate determina în mod fiabil nivelul de contaminare. Examinarea uleiului într-un flacon de sticlă sub lumină nu reprezintă o verificare precisă a contaminării — mulți particuli care sunt dăunători pentru sistemele hidraulice sunt prea mici pentru a fi văzuți. Evaluarea precisă a contaminării necesită analiză de laborator.
Indicatorul de blocare al filtrului sistemului oferă o altă metodă de verificare a contaminării. Dacă filtrul este dimensionat corect pentru sistem și indicatorul funcționează corespunzător: o indicație „curat” înseamnă că uleiul este suficient de curat pentru sistem; o indicație „necesită întreținere” înseamnă că filtrul necesită întreținere sau înlocuire; dacă indicatorul arată că s-a produs o derivare (bypass), uleiul este foarte murdar și filtrul necesită întreținere imediată.
Figura 3-19 Indicatorul stării filtrului. „Curat” (sus): uleiul este acceptabil. „Necesită întreținere” (mijloc): efectuați întreținerea sau înlocuiți elementul. „Derivat” (jos): uleiul este foarte murdar — efectuați imediat întreținerea.
Așa cum s-a menționat, uleiul hidraulic îndeplinește mai multe funcții în sistem și conține diverse aditivi pentru a sprijini aceste funcții. El necesită o atenție deosebită în timpul depozitării, transportului către rezervor și pe toată durata funcționării sistemului.
În timpul depozitării, esențial este menținerea uleiului în cea mai bună stare posibilă. Contaminarea uleiului din butoaiele de depozitare nu este doar risipitoare — poate, de asemenea, alimenta sistemul cu ulei degradat și poate compromite fiabilitatea acestuia.
Butoaiele trebuie stocate într-un loc curat și uscat. Butoaiele stocate în aer liber trebuie așezate pe o parte laterală pentru a preveni acumularea apei pe partea superioară și pătrunderea acesteia prin etanșarea dopului.
Înainte de a începe transferul uleiului, curățați capacul butoiului, apoi pregătiți toate uneltele și echipamentele necesare: furtun flexibil, pompă de transfer, funnel, filtru de umplere pentru rezervor și mâini curate. Verificați dacă denumirea comercială și vâscozitatea indicate pe butoi corespund celor cerute. Nu toate uleiurile hidraulice conțin aceleași aditivi, așadar se recomandă să nu amestecați uleiuri provenite de la furnizori diferiți, decât dacă furnizorul respectiv autorizează acest lucru.
Odată ce uleiul este introdus în sistem, acesta trebuie întreținut și monitorizat la intervalele specificate. Întreținerea uleiului include: completarea până la nivelul minim (folosiți același ulei sau unul compatibil cu uleiul existent), remedierea scurgerilor și înlocuirea elementului filtrant.
Schimbarea periodică a elementului de filtrare este foarte benefică. Contaminarea este extrem de dăunătoare pentru ulei, deoarece catalizează oxidarea, în special atunci când particulele contaminante sunt de fier, plumb sau cupru. Filtrele elimină cea mai mare parte a contaminanților din flux, dar nu pot elimina complet contaminanții din sistem — ele mențin doar calitatea uleiului. Dacă indicatorul filtrului emite un semnal de avertizare, dar acesta nu este întreținut imediat, cantități mari de contaminanți nefiltrați ocolesc circuitul aval, afectând componentele, iar contaminanții reținuți în elementul murdar rămân în sistem, continuând să catalizeze oxidarea.
Elementele de filtru de tip grilă pot fi curățate și reutilizate. Gradul de curățare depinde de atenția acordată procesului de curățare, nu de metoda de curățare în sine.
Metodă obișnuită: scufundați într-un solvent curat sau în apă caldă cu săpun, apoi suflați cu aer comprimat pentru a curăța. Folosirea unei periuțe moi (o pensulă nouă de vopsit) ajută la curățarea plasei. Nu folosiți niciodată periuțe din sârmă sau materiale abrazive. După curățare, țineți elementul în fața unei surse de lumină și inspectați-l — zonele gri sau negre indică faptul că elementul necesită o curățare suplimentară.
Curățarea ultrasonică este mai costisitoare, dar mai convenabilă: plasați elementul murdar în curățătorul ultrasonic pentru o perioadă stabilită, apoi scoateți-l curat și gata de reutilizare. Elementele filtrante cu grad de filtrare de 40 μm sau mai fin trebuie curățate cu un curățător ultrasonic pentru a restabili eficient durata lor de funcționare.
Figura 3-20: Curățarea unui element filtru din plasă. (Stânga) Curățător ultrasonic pentru elemente fine. (Dreapta) Ținerea elementului curat în fața unei surse de lumină pentru verificarea zonelor rămase blocate.
CONCEPTE CHEIE – CAPITOLUL 3
|
Concept |
Fapt cheie |
Implicație practică |
|
Vizcosity |
Rezistență la curgere; scade la creșterea temperaturii, crește la scăderea temperaturii/creșterea presiunii |
Trebuie să rămână în intervalul 150–250 SUS (32–54 cSt) la 100 °F pentru majoritatea sistemelor |
|
Indexul de vâscozitate (VI) |
Cât de stabilă este vâscozitatea în intervalul de temperaturi |
VI >= 90 este obligatoriu pentru sistemele hidraulice moderne |
|
Punct de curgere |
Temperatura cea mai scăzută la care uleiul încă curge |
Trebuie să fie cu cel puțin 20°F sub temperatura minimă de pornire |
|
Filmul de ulei / lubrifiere |
Capacitatea de a forma și menține un film între suprafețe |
Este esențială la pornire și la presiuni ridicate — aditivii AW contribuie în acest sens |
|
Tipuri de aditivi |
WR (uleiozitate), AW (anti-uzură), EP (presiune extremă) |
Alegeți aditivul în funcție de domeniul de presiune; nu amestecați uleiuri incompatibile |
|
Oxidare |
Uleiul reacționează cu oxigenul — produce acizi, nămol și lacuri |
Utilizați uleiuri R&O; mențineți temperatura scăzută; eliminați bulele de aer |
|
Contaminare cu apă |
Promovează coroziunea și accelerează oxidarea |
Test vizual: tulbure = 0,5% apă; laptoasă = 1% apă |
|
Contaminarea |
Particule solide — cauza nr. 1 a defectelor hidraulice |
Mențineți filtrele în stare de funcționare; inspectați indicatorul în mod regulat; schimbați uleiul după necesitate |
Bine aţi venit la Hovoo, o fabrică chineză de sigilii. Producerea sigiliilor PU, cauciuc şi PTFE. Sigiliile includ inelul O, sigiliul de piston, sigiliul de bară, inelul gri şi sigiliul de gaz.
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
