33-99 č. Mufu E cesta, okres Gulou, Nanjing, Čína [email protected] | [email protected]
33-99 č. Mufu E cesta, okres Gulou, Nanjing, Čína [email protected] | [email protected]
Okrem prenosu energie má ropa založená na petrolejovom oleji ešte jednu kľúčovú funkciu: mazanie. Obe funkcie – prenos energie a mazanie – sú výrazne ovplyvnené viskozitou. To robí viskozitu najdôležitejšou vlastnosťou hydraulického oleja.
Mazanie je proces zníženia trenia medzi dvoma povrchmi, ktoré sú v kontakte a pohybujú sa vzhľadom na seba.
Mazanie je kľúčovou funkciou hydraulického oleja. Bez mazania spôsobuje trenie medzi pohybujúcimi sa časťami nadmerné opotrebovanie a vznik tepla. 
Trenie je sila, ktorá sa pohybu odoberá. Aj povrchy, ktoré vyzerajú hladko, sú mikroskopicky drsné. Keď sa dva povrchy trecú o seba, ich mikroskopické výčnelky sa dotýkajú, deformujú, dočasne zvárajú a potom od seba odtrhávajú – tento odtrhovací proces je práve trenie. Čím je povrch drsnejší, tým väčšia je potrebná posúvacia sila a tým viac sa vytvára trenia.
Obrázok 3-1: Trenie vzniká, keď sa mikroskopické výčnelky dvoch povrchov dotknú, dočasne zvárajú a od seba odtrhnú počas ich posúvania.
Ak je medzi dvoma kovovými povrchmi olejová vrstva, priame kov-ku-kovové kontaktovanie sa eliminuje. Povrchy sa namiesto toho posúvajú po olejovej vrstve, čím sa trenie výrazne zníži.
Akýkoľvek kvapalný materiál dokáže vytvoriť olejovú vrstvu, avšak niektoré kvapaliny sú na to vhodnejšie ako iné. Voda napríklad bola použitá ako prvá hydraulická kvapalina, no jej vrstva je slabá a ľahko sa poruší. Hydraulický olej na báze ropy tvorí oveľa pevnšiu a odolnejšiu vrstvu.
Mazivosť je schopnosť kvapaliny vytvoriť vrstvu, ktorú je ťažké porušiť. Závisí od:
Petrolejový hydraulický olej má vynikajúcu mazivosť. Ak ho nalejete na oceľovú dosku, uvidíte, že povrch je pokrytý veľkým a hrubým olejovým filmom, ktorý na ňom zostáva. Ak na rovnakú dosku nalejete vodu, vytvorí sa tenký film, ktorý sa však ľahko rozpadne. Ak nalejete ortuť, zoskupí sa do guľôčok – ortuť takmer vôbec neadheruje k oceli, preto je jej mazivosť veľmi nízka.
Obrázok 3-2 Porovnanie mazivosti. Dobrá mazivosť vyžaduje jednak prirodzene hrubý film, jednak silnú adhéziu k kovovému povrchu. Olej spĺňa obe tieto požiadavky.
Správna viskozita hydraulického oleja musí vyvážiť dve potreby: olej musí byť dostatočne viskózny na vytvorenie dobrého filmu, ale zároveň dostatočne tekutý, aby sa voľne pohyboval. Táto rovnováha sa preskúma v nasledujúcej časti.
Olej má v hydraulickom systéme dve dôležité funkcie:
Obe tieto funkcie – a ich konečný vplyv na systém – sú výrazne ovplyvnené viskozitou. Najprv si definujme viskozitu a potom preskúmajme jej vplyv na tvorbu tepla, mazanie, dynamické mazanie, prietok vo voľnom priestore a ďalšie.
Ako všetky kvapaliny aj hydraulický olej na báze ropy sa skladá z molekúl, ktoré sa navzájom priťahujú. Molekulárna príťažlivosť v kvapaline je omnoho silnejšia ako v plyne, avšak slabšia ako v pevnej látke (kde sú molekuly pevne upevnené v určitých polohách). Keďže kvapalné molekuly sa môžu posúvať jedna po druhej, kvapalina dokáže nepretržite prúdiť.
Viskozita je vlastnosť, ktorá bráni prúdeniu kvapalných molekúl jednej po druhej – ide o formu vnútorného trenia. Kvapalina s vysokou viskozitou (ako napríklad med alebo melasa) prúdi pomaly a s veľkým odporom. Kvapalina s nízkou viskozitou (ako napríklad voda alebo rastlinný olej) prúdi ľahko.
Ako je uvedené vyššie, kvapalina sa skladá z molekúl, ktoré sa neustále pohybujú a navzájom sa priťahujú. Keď sa molekuly pohybujú pomaly, vzájomná príťažlivosť medzi nimi je silnejšia a odpor voči prúdeniu je väčší – viskozita je vysoká. Keď sa molekuly pohybujú rýchlo (pri zahriatí), príťažlivosť sa oslabuje a viskozita klesá.
Studený melas z chladničky má veľmi vysokú viskozitu – vylieva sa pomaly a s námahou. Zohrejte ho na sporáku a molekuly sa rozbežia, príťažlivosť sa oslabí, viskozita klesne a preteká cez lievik ľahko.
Jedným zo spôsobov merania viskozity oleja je metóda Saybolt Universal Seconds (SUS, tiež označovaná ako SSU). SI jednotkou je centistokes (cSt). Názov SUS pochádza od Georgea Saybolta, ktorý v roku 1919 predložil americkému Úradu pre štandardy (US Bureau of Standards) viskozimeter Saybolt.
Metóda: Nalejte kvapalinu do nádoby a zahrejte ju na skúšobnú teplotu. Vytiahnite spodný zátku a v tom istom okamihu spustite stopky. Zastavte ich vtedy, keď presne 60 mL kvapaliny odtečie do banky. Uplynutý čas v sekundách predstavuje viskozitu podľa Sayboltovho stupňa (SUS) pri danej teplote.
Príklad: Ak olej zahriaty na 100 °F (37,7 °C) odtečie za 143 sekúnd, jeho viskozita je 143 SUS @ 100 °F (37,7 °C). Ak ten istý olej zahriaty na 130 °F (54,4 °C) odtečie za 82 sekúnd, jeho viskozita je 82 SUS (17,7 cSt) @ 130 °F (54,4 °C). Viskozita je vždy závislá od teploty, preto je nutné uviesť vždy aj hodnotu, aj teplotu. Označenie „150 SUS (32 cSt)“ bez uvedenej teploty je skratka pre 150 SUS (32 cSt) @ 100 °F (37,7 °C).
Obrázok 3-5: Sayboltov viskozimeter. Olej sa zohreje na stanovenú teplotu a potom sa meria čas, počas ktorého presne 60 mL odtečie do banky. Čas v sekundách sa rovná viskozite podľa Sayboltovho stupňa (SUS).
Viskozita sa tiež mení so systémovým tlakom. So zvyšujúcim sa tlakom sa zvyšuje aj viskozita (čo ilustruje krivka na obrázku). Zvýšenie tlaku z 0 na 3 000 psi (207 bar) môže zvýšiť viskozitu typickej priemyselnej hydraulickej olejovej zmesi približne o 40 %.
Obrázok 3-6: Viskoziita stúpa s tlakom. Pri tlaku 3 000 psi (207 bar) môže byť viskozita o 40 % vyššia ako pri atmosférickom tlaku.
Viskozita má priamy vplyv na tvorbu tepla. Olej s vysokou viskozitou (napr. 500 SUS / 107,9 cSt) vyvoláva väčší vnútorný odpor pri toku ako olej s nízkou viskozitou (napr. 150 SUS / 32 cSt), čím v systéme vzniká viac tepla.
Väčšina hydraulických systémov pracuje v rozsahu pracovnej viskozity 150–250 SUS (32–53,9 cSt) pri teplote 100 °F (37,7 °C).
Viskozita je odpor voči prúdeniu, takže by sa mohla zdať nežiaduca. Má však významný vplyv na mazanie – je mimoriadne dôležitá pre tvorbu kvalitnej olejovej vrstvy. Vyššia viskozita znamená hrubšiu a pevnšiu vrstvu. Olej však musí tiež voľne prúdiť, preto musí správna viskozita vyvážiť obidve tieto požiadavky.
Obrázok 3-7 Hrúbka olejovej vrstvy sa mení v závislosti od viskozity. Vysoká viskozita poskytuje hrubšiu vrstvu, ale zvyšuje odpor prúdeniu. Nízka viskozita umožňuje ľahké prúdenie, avšak tenká vrstva sa môže pod zaťažením prerušiť.
Schopnosť tvoriť pevnú olejovú vrstvu je dôležitou vlastnosťou hydraulického oleja na báze ropy. Túto schopnosť nazývame mazivosť. Môže sa zdať, že rýchlo sa pohybujúce časti je ťažké mazať, pretože rýchlosť by vrstvu odstránila – v skutočnosti však viskozita kvapaliny tento jav zvyčajne zabráni.
Keď sa nepohybujúci kovový blok nachádza na namazanej kovovej ploche a sila ho tlačí, vznikne na prednej hrane bloku mierne zdvihnutie. Olej odporuje vytlačovaniu (kvôli viskozite) a pod blokom sa vytvorí olejový klin. Tento klin podopiera blok počas pohybu – podobne ako loď na vode. Pokiaľ zostáva tlak pôsobiaci na pohybujúci sa blok v určitom rozsahu, olejový klin zabraňuje priamemu kovovému kontaktu medzi povrchmi. Ide o dynamické (hydrodynamické) mazanie.
Nízkoviskózne kvapaliny, ako je voda, sa za podmienok nízkej rýchlosti a vysokého zaťaženia ľahko vytlačia – klin sa nemôže úplne vytvoriť a tenká vrstva sa ľahko poruší.
Keď sú komponenty systému v pohybe, hydrodynamický proces zabezpečuje dobré mazanie. Avšak pri štarte alebo v prípade nadmerného tlaku pôsobiaceho na komponenty sa schopnosť oleja vytvoriť pevnú mazaciu vrstvu (mazivosť) stáva kriticky dôležitou.
Obrázok 3-8: Hydrodynamické mazanie. Pri pohybe bloku sa vytvorí olejová klinová vrstva, ktorá preberá zaťaženie a zabraňuje priamemu kovovému kontaktu medzi povrchmi.
Viskozita tiež ovplyvňuje, ako dobre olej uzatvára tesné medzery medzi pohybujúcimi sa súčiastkami. Mnoho hydraulických komponentov (čerpadlá, motory, ventily) sa opiera o kovovo-kovové tesnenie – napríklad medzi piestom a jeho valcom v piestovom čerpadle nie sú žiadne gumové tesniace prvky. V medzere je iba tenká olejová vrstva.
Medzery medzi týmito súčiastkami pôsobia ako pevné otvory – neustále obmedzujú malý únikový tok. Tento únikový tok zároveň mazá a tesní. Príliš malý únik znamená nedostatočné mazanie; príliš veľký únik spôsobuje straty toku v systéme, pokles účinnosti a vznik nadbytočného tepla.
Pre najlepšie tesnenie by mali byť medzery čo najmenšie – avšak nie tak malé, aby olej nemohol plniť lubrikačnú funkciu, ani tak veľké, aby vznikalo nadmerné úniky.
Ak je viskozita oleja príliš nízka (olej je príliš tenký), úniky cez medzery sa zvyšujú. To zníži prietok dosahujúci aktuátory a spôsobí nadbytočné zahrievanie. Ak je viskozita príliš vysoká, olejová vrstva sa stále tvorí, avšak odpor pri toku stúpa a účinnosť systému klesá.
Obrázok 3-9: Vplyv nízkej viskozity na vnútorné úniky. Pri tenkom oleji sa úniky cez kovovo-kovové medzery zvyšujú, čím sa zníži prietok dosahujúci aktuátor.
Viskozita hydraulického oleja je dôležitým parametrom v hydraulickom systéme. Avšak viskozita sa mení s teplotou, preto ak systém nedokáže udržať konštantnú prevádzkovú teplotu, musí byť viskozita oleja relatívne stabilná v celom rozsahu prevádzkových teplôt.
Index viskozity (VI) opisuje, ako veľmi sa viskozita mení s teplotou. Tento vzťah využíva štandardný ASTM (American Society for Testing and Materials) graf viskozity v závislosti od teploty: keď sa viskozita oleja pri dvoch rôznych teplotách zakreslí do tohto grafu, výsledkom je priamka. Viskozita pri akejkoľvek inej teplote sa potom dá z tejto priamky odčítať (táto metóda platí pre základný olej bez chemických prísad; prísady môžu ovplyvniť prirodzený vzťah medzi viskozitou a teplotou).
Ak sa na rovnakom grafe zakreslia dve krivky olejov, horizontálnejšia priamka zodpovedá oleju s vyšším indexom viskozity. Napríklad:
Olej A má plochejšiu priamku – jeho viskozita sa s teplotou mení menej – preto má olej A vyšší index viskozity.
Keď bol pojem indexu viskozity (VI) prvýkrát zavedený, stupnica sa pohybovala od 0 (najhoršie, najcitlivejšie na teplotu) do 100 (najlepšie, najmenej citlivé na teplotu). Moderné rafinačné metódy dokážu vyrábať oleje s indexom VI vyšším ako 100. V moderných hydraulických systémoch sa zvyčajne vyžaduje index VI ≥ 90, hoci v systémoch, ktoré pracujú pri relatívne konštantnej teplote, je index VI menej dôležitý.
Obrázok 3-10: ASTM graf viskozita–teplota. Čím je čiara viac vodorovná, tým je vyšší index viskozity – olej je menej citlivý na zmenu teploty.
Petrolejový hydraulický olej je dobrým mazivom pre hydraulické systémy, avšak má určitý rozsah viskozity, v ktorom funguje najlepšie. Ak je viskozita oleja príliš nízka, olejová vrstva je príliš tenká (ako voda) a komponenty sa opotrebia. Ak je viskozita príliš vysoká, olej sa nedokáže dostatočne rýchlo dostať do ložísk a komponenty trpia nedostatkom maziva.
Rotačné komponenty – hydraulické čerpadlá a motory – potrebujú najmä dobré mazanie ložísk. Výrobcovia čerpadiel špecifikujú rozsah viskozity pre svoje výrobky. Ak sú tieto komponenty správne namazané, sú takisto dostatočne namazané aj všetky ostatné komponenty systému.
Ak je raz známy požadovaný rozsah viskozity, určuje rozsah prevádzkových teplôt systému, ktorý konkrétny hydraulický olej sa má vybrať. Napríklad ak systém vyžaduje viskozitu v rozmedzí 70–250 SUS (15–54 cSt) a prevádzková teplota je 80–140 °F (26,7–60 °C), vyberte olej Y. Ak je rozsah teplôt 110–170 °F (43,3–76,7 °C), vyberte olej Z.
Aj v priemyselných prostrediach môže teplota klesnúť na veľmi nízke hodnoty. Aby sa zabezpečilo, že čerpadlo bude pri štarte normálne nasávať olej, výrobcovia čerpadiel špecifikujú maximálnu povolenú štartovaciu viskozitu: zvyčajne 1 000 SUS (216 cSt) pre piestové čerpadlá a 7 500 SUS (1 618 cSt) pre lamelové a ozubené čerpadlá.
Obrázok 3-11: Výber stupňa oleja podľa prevádzkovej teploty. Zatienený pás ukazuje použiteľný rozsah viskozity. Vyberte olej, ktorého pás pokrýva váš rozsah prevádzkovej teploty.
ASTM graf viskozity neuvádza teplotu tuhnutia. Pri veľmi nízkych teplotách sa petrolejový olej úplne prestane pohybovať – voskovité parafínové kryštály sa z oleja vylúčia a zablokujú jeho prúdenie. Teplota tuhnutia je najnižšia teplota, pri ktorej hydraulický olej ešte môže prúdiť, meraná za laboratórnych podmienok ASTM.
V reálnom systéme, ak je splnená maximálna požiadavka na viskozitu pri štarte, teplotu tuhnutia zvyčajne nie je potrebné kontrolovať osobitne. Ak však môže systém pracovať pri extrémne nízkych teplotách, teplota tuhnutia oleja musí byť aspoň o 20 °F nižšia ako minimálna očakávaná prevádzková teplota.
Údaje o teplote tuhnutia pre daný olej sa nachádzajú v technickom listu výrobku.
Keď hydraulický systém pracuje deň za dňom, ropa sa vystavuje náročným podmienkam. Môžu vzniknúť rôzne problémy, ktoré ovplyvňujú jednak olej, jednak celý systém: mazanie pri vysokom tlaku, oxidácia oleja, kontaminácia vodou, vtiahnutie vzduchu a kontaminácia pevnými časticami. Chemické prísady v oleji pomáhajú vyriešiť mnoho z týchto problémov.
Dôležité: Chemické prísady nemôžu úplne vyriešiť každý problém s olejom a žiadny olej nemôže obsahovať všetky prísady. „Superolej“, ktorý by všetko dokázal, neexistuje. Mnohé prísady navzájom nie sú kompatibilné – zmiešanie olejov s rôznymi prísadovými balíčkami od rôznych dodávateľov môže spôsobiť škodlivé reakcie.
Kvalitný ropylný hydraulický olej nie je vždy dobrým mazivom pri vysokom tlaku. Keď sa zvyšuje tlak, olejová vrstva medzi pohybujúcimi sa časťami sa ľahšie poruší a lepiaca vrstva (mazivosť) nadobúda kľúčový význam. Chemické prísady môžu zlepšiť mazanie pri vysokom tlaku alebo hraničné mazanie.
Existujú tri typy protieróznych prísad:
Tieto tri typy nemôžu byť všetky použité v rovnakej olejovej zmesi – plnia rôzne účely. Prísady na zlepšenie mazivosti/zníženie opotrebovania (WR) sú určené pre nízkotlakové systémy (pod 1 000 psi / 68,97 bar). Prísady s extrémnym tlakom (EP) sa používajú predovšetkým v systémoch nad 3 000 psi (207 bar) alebo v mazivách pre prevodovky a obrábací stroje. Prísady proti opotrebovaniu (AW) pokrývajú stredný tlakový rozsah (1 000–3 000 psi / 68,97–207 bar).
Ak chcete zistiť, či olej obsahuje prísady proti opotrebovaniu, pozrite sa na názov oleja alebo sa poraďte s technickým listom dodávateľa. Príklad: „Hamony 48 AW“ (Gulf Oil Co.) – skratka „AW“ znamená „anti-wear“ (proti opotrebovaniu); „Sunvis 816 WR“ (Sun Oil Co.) – skratka „WR“ znamená „wear-reducing“ (zníženie opotrebovania).
Mnoho výrobcov rafinovaných olejov neuvádza obsah prísad proti opotrebovaniu priamo v názve produktu; pre konkrétne oleje sa vždy poraďte s technickým listom. Ak systém vykazuje nadmerné opotrebovanie a použitý olej neobsahuje prísady proti opotrebovaniu, môže pomôcť prechod na olej typu AW – avšak najprv sa uistite, že opotrebovanie nie je spôsobené kontamináciou oleja.
Oxidácia je chemická reakcia materiálu s kyslíkom – bežný proces. Keď si odhryznete jablko a dužina zhneda, ide o oxidáciu. Autový blatník po poškrabaní a vystavení vzduchu reaguje s kyslíkom a hrdzie sa. Veľká časť sveta, vrátane oleja, sa takto oxiduje.
Oxidácia oleja v hydraulickom systéme prebieha predovšetkým na dvoch miestach: v nádrži a na výstupe z čerpadla. Obe miesta zahŕňajú kontakt oleja s kyslíkom, avšak samotný proces oxidácie sa v každom prípade líši.
V nádrži voľný povrch oleja reaguje s kyslíkom vo vzduchu. Medzi produkty tejto reakcie patria slabé kyseliny a mydlovité látky. Kyseliny spôsobujú koróziu povrchov komponentov a vytvárajú tmavé škvrny. Mydlovité látky pokrývajú povrchy komponentov a upchávajú malé otvory v tlakových snímacích prípojkach a mazacích kanáloch.
Teplo zrýchľuje oxidáciu oleja. Každé zvýšenie teploty o 18–20 °F (10–11 °C) nad priemernou teplotou nádrže (130 °F / 54,4 °C) približne zdvojnásobuje rýchlosť oxidácie. Železné a mediene častice a kvapky vody v oleji tiež zrýchľujú oxidáciu.
Druhým miestom, kde dochádza k oxidácii oleja, je výstupné potrubie čerpadla. Ak sa do sacieho potrubia dostáva vzduch v dôsledku netesnosti alebo ak sa vrátený olej rozvícha v nádrži tak, že na vstupe do čerpadla vnikajú vzduchové bubliny, tieto bubliny sa dostanú na vysokotlakový výstup čerpadla a pod vysokým tlakom náhle implodujú (násilne sa zrútia). Tento proces generuje extrémne lokálne teplo. Výpočty ukazujú, že keď sa bublina stlačí z takmer nulového tlaku na 3 000 psi (207 bar), teplota môže dosiahnuť 2 100 °F (1 149 °C). Pri tejto teplote sa olej vznieti a vytvoria sa pryskyřičné usadeniny a dráždivý pach horiacich látok.
Ak sa na výstupe čerpadla tvoria oxidačné produkty, pryskúr sa rozpúšťa do oleja. Keď pryskúr príde do kontaktu s horúcimi povrchmi (rotor čerpadla, uzáver pretlakového ventilu atď.), vylúči sa z oleja vo forme lakových usadenín na týchto povrchoch, čo spôsobuje zaseknutie a zablokovanie pohyblivých častí.
Pryskúr v oleji sa tiež kombinuje s prachom a časticami za vzniku bahna, ktoré upcháva malé otvory v ventiloch a filtrách a bráni odvádzaniu tepla cez steny nádrže. Prasknutie bublín na výstupe čerpadla je hlavnou príčinou rýchlej oxidácie oleja.
Obrázok 3-14: Prasknutie vzduchových bublín na výstupe čerpadla. Keď sa bubliny stlačia z nízkeho na vysoké tlakové prostredie, lokálne teploty môžu presiahnuť 2 000 °F – dostatočne vysoké na to, aby sa olej vznietil a vytvorili sa lakové usadeniny.
Porovnajte vzorku oleja zo systému (prípadne oxidovaného) so vzorkou čerstvého oleja z bubna pri rovnakej teplote. Čerstvý olej sa pri prešúrbaní medzi palcom a ukazovákom cíti výrazne lepkavý a zostáva na prstoch. Oxidovaný olej sa cíti vodnatý – odkvapkáva ako voda, s nízkou lepkavosťou a zlejšou adhéziou.
Olej oxidovaný imploziou bublin má tiež ostrý, dráždivý zápach. Ak vzorka ukazuje známky oxidácie, pošlite ju do laboratória na analýzu. Ak ho nie je možné regenerovať, vyčistite systém a naplňte ho čerstvým olejom.
Každý hydraulický olej obsahuje určité množstvo vlhkosti. V malých množstvách sa voda rozdelí na drobné kvapôčky a prenáša sa olejom. Voda a olej sa nemiešajú (okrem vodou rozpustných olejov); v väčších množstvách sa voda usadí na dne nádrže.
Ak už olej obsahuje kyseliny a živice vzniknuté oxidáciou, tieto látky zrýchlia retenciu vody.
Porovnanie podozrivého vzorky s čerstvou olejovou vzorkou je základná kontrola. Nalejte čerstvý olej do sklenenej banky a držte ju pred svetlo – je priehľadný so slabými bublinkami. Ak vzorka obsahuje 0,5 % vody, vyzerá zamutene alebo mlhavo. Pri 1 % vody vyzerá mliečne.
Iná metóda: zahrejte mliečnu/mlhavú vzorku – ak sa po chvíli vyjasní, pravdepodobne bola prítomná voda. Ak olej obsahuje veľké množstvo vody, väčšina z nej sa nakoniec usadí; odstredenie môže tento proces urýchliť, ak je dôležitý čas.
Ak olej obsahuje iba malé množstvo vody (< 0,5 %) a požiadavky systému nie sú extrémne prísne, nemusí byť okamžite vymenený. Voda v oleji zrýchľuje oxidáciu a znižuje mazivosť; samotná voda sa časom napokon odparí, avšak oxidačné produkty, ktoré spôsobila, zostanú a ďalej poškodzujú. Ak je stav oleja na hranici, pošlite ho do laboratória.
Obrázok 3-16: vizuálna kontrola vody. Množstvo vody v oleji možno odhadnúť podľa stupňa zamutnenia vzorky pri pohľade proti svetlu.
Z hľadiska hydraulického systému je korózia chemický útok na povrchy komponentov spôsobený kyselinami vznikajúcimi počas oxidácie oleja. Hrdza je oxidácia železových povrchov spôsobená vodou v oleji.
Korózia rozpúšťa kov a odplavuje ho – čím znižuje veľkosť a hmotnosť presných súčiastok. Hrdza pridáva materiál na železové povrchy – čím zvyšuje ich veľkosť a hmotnosť. Keď sa mení veľkosť presných komponentov, ovplyvní sa tým ich účinnosť a výkon. Ani korózia, ani hrdza nie sú v hydraulickom systéme prípustné.
Už veľmi malé množstvo vody v oleji môže spôsobiť hrdzu na železových povrchoch komponentov. Za prirodzených podmienok samotný olej neposkytuje dostatočnú ochranu proti korózii a je prakticky nemožné úplne vylúčiť vodu z hydraulického systému – preto väčšina hydraulických olejov obsahuje inhibítory hrdzy, ktoré tvoria chemickú ochrannú vrstvu na kovových povrchoch.
Interakcia vzduchu a oleja v nádrži tiež vytvára oxidačné produkty, ktoré nakoniec napádajú kovové povrchy a zrýchľujú ďalšiu oxidáciu oleja. Preto sa pridávajú aj inhibítory oxidácie – tieto chemikálie prerušujú reťazovú oxidáciu.
Vysokoteplotnú oxidáciu spôsobenú imploziou bublín na výstupe čerpadla nie je možné zabrániť iba pomocou chemických prostriedkov; môže byť kontrolovana len odstránením vzduchu z prívodného toku čerpadla. Prísady proti oxidácii a opotrebeniu (R&O) sú základným prísadovým balíkom vo väčšine priemyselných hydraulických olejov. Oleje s týmito prísadami sa niekedy označujú ako „oleje R&O“. Vysokokvalitné priehľadné (čisté) oleje R&O predstavujú najvyššiu kvalitu; nižšie triedy turbínových olejov môžu stále vyhovovať mnohým hydraulickým aplikáciám a označujú sa ako „oleje R&O pod úrovňou turbínových olejov“.
Olej, ktorý sa vracia do nádrže, by mal uvoľniť akýkoľvek vzduch zachytený v systéme. V niektorých systémoch sú netesnosti na strane sávania závažné a keď sa olej vracajúci sa do nádrže rozštiepi, vzniká pena – ktorá nakoniec spôsobí, že zachytený vzduch bude znovu nasávaný do čerpadla, čo vedie k nestabilitě systému, zrýchľuje oxidáciu, spôsobuje hluk a potenciálne môže spôsobiť pretečenie oleja z nádrže, čím vzniká environmentálna hrozba.
Najlepšie riešenie je odstrániť netesnosti a prepracovať obvod vracajúceho sa oleja, napríklad: použitím prekážky v nádrži alebo použitím väčšej vracacej rúrky na zníženie rýchlosti oleja vstupujúceho do nádrže. Z dôvodov ekonomických, praktických alebo školení sa namiesto toho môžu použiť chemické prísady.
Protipienové prísady zabraňujú pieneniu oleja. Niektoré z nich fungujú tak, že spoja malé bubliny do väčších, ktoré vystúpia na povrch a prasknú. Iný typ pôsobí tak, že bráni uvoľňovaniu vzduchu, čím zníži tvorbu peny, avšak zároveň zvyšuje počet malých bublín v systéme. Pri výbere protipienovej prísady sa uistite, že ste vybrali taký typ, ktorý umožňuje únik vzduchu – nie ten, ktorý vzduch zachytáva.
Skontrolujte pienenie oleja odberom vzorky z nádrže. Vizuálna kontrola vám rýchlo ukáže, či olej obsahuje vzduch. Vzorky je potrebné odoberať čo najbližšie k vstupu čerpadla, aby reprezentovali olej, ktorý skutočne vstupuje do systému.
Ďalšie príznaky prítomnosti vzduchu v systéme: vysokofrekvenčný, nepravidelný šum z čerpadla; čerpadlo môže občas vydávať hlasný kovový úder, akoby niekto strieľal z pušky zvnútra. Nepravidelný pohyb valcov a nestabilné údaje na tlakomeri sú tiež príznakmi prítomnosti vzduchu.
Obrázok 3-18: Vzduch v hydraulickom systéme. Pena na povrchu nádrže (vľavo) alebo šum čerpadla (vpravo) sú obidva príznaky vnikania vzduchu do systému.
Najväčším problémom hydraulického oleja počas prevádzky je kontaminácia. Nepatridné látky môžu byť voda, vzduch alebo tuhé častice – najčastejšie a najškodlivejšie sú tuhé častice.
Tuhé kontaminanty môžu upchať otvory riadiacich ventilov, spôsobiť zaseknutie pohyblivých častí, zrýchliť opotrebovanie a katalyzovať oxidáciu oleja.
Kontaminantom je akákoľvek nerozpustná látka v oleji. Kontaminanty do systému vstupujú mnohými spôsobmi: počas výroby, montáže, skladovania a prepravy komponentov systému; z vonkajšieho prostredia cez opotrebované tesnenia piestových tyčí valcov alebo porušený dychový uzáver nádrže; a zvnútra samotného systému – opotrebované vnútorné časti neustále generujú kovové častice. Kontaminácia nikdy nekončí.
Žiadna chemická prísada nemôže odstrániť kontaminanty z oleja ani zabrániť ich vniknutiu. Cieľom dobrej konštrukcie a údržby systému je zabrániť vniknutiu kontaminantov, pričom odstraňovanie kontaminantov z oleja je úlohou filtrov a tímu zodpovedného za údržbu.
Nepresným spôsobom kontamináciu nemožno spoľahlivo určiť voľným okom. Prehliadka oleja v sklenenej nádobe za svetla nie je presnou metódou kontroly kontaminácie – mnohé častice škodlivé pre hydraulické systémy sú príliš malé na to, aby boli viditeľné. Presné posúdenie kontaminácie vyžaduje laboratórnu analýzu.
Indikátor upchávania systémového filtra poskytuje ďalší spôsob kontroly kontaminácie. Ak je filter správne dimenzovaný pre daný systém a indikátor funguje správne: indikácia „čistý“ znamená, že olej je dostatočne čistý pre prevádzku systému; indikácia „vyžaduje údržbu“ znamená, že filter potrebuje údržbu alebo výmenu; ak indikátor ukazuje prechod (bypass), je olej veľmi špinavý a filter vyžaduje okamžitú údržbu.
Obrázok 3-19 Indikátor stavu filtra. „Čistý“ (hore): olej je v poriadku. „Vyžaduje sa údržba“ (uprostred): vykonajte údržbu alebo vymeňte filter. „Prepínanie“ (dole): olej je veľmi špinavý – okamžite vykonajte údržbu.
Ako už bolo spomenuté, hydraulický olej plní v systéme viacero funkcií a obsahuje rôzne prísady na podporu týchto funkcií. Počas skladovania, prepravy do nádrže a počas celého prevádzkového cyklu systému si zaslúži osobitnú pozornosť.
Počas skladovania je kľúčové udržiavať olej v čo najlepšom stave. Kontaminácia oleja v súdových obaloch nie je len neekonomická – môže tiež zásobiť systém degradovaným olejom a ohroziť spoľahlivosť.
Súdové obaly by mali byť skladované v čistom a suchom prostredí. Súdové obaly skladované vonku by mali byť položené na boku, aby sa zabránilo hromadeniu vody na vrchu a jej vnikaniu cez tesnenie uzáveru.
Pred začatím prečerpania oleja vyčistite viečko suda, potom pripravte všetky potrebné nástroje a zariadenia: flexibilnú hadicu, prečerpadlo, lievik, filter na plnenie nádrže a čisté ruky. Skontrolujte, či názov značky a viskozita uvedené na sude zodpovedajú požadovaným údajom. Nie všetky hydraulické oleje obsahujú rovnaké prísady, preto sa odporúča nepremiešať oleje od rôznych dodávateľov, pokiaľ to dodávateľ neautorizuje.
Keď je olej v systéme, udržiavajte ho a monitorujte ho v stanovených intervaloch. Údržba oleja zahŕňa: dopĺňanie do minimálnej úrovne (používajte rovnaký olej alebo olej kompatibilný s existujúcim olejom), odstraňovanie únikov a výmenu filtračného prvku.
Pravidelná výmena filtračného prvku je veľmi výhodná. Kontaminácia je pre olej extrémne škodlivá, pretože katalyzuje oxidáciu, najmä ak sú kontaminujúcimi časticami železo, olovo alebo meď. Filtre odstraňujú väčšinu kontaminantov z toku, avšak nemôžu úplne odstrániť kontamináciu zo systému – len udržiavajú stav oleja. Ak sa rozsvieti indikátor filtra, no filter nezmeníte včas, veľké množstvá nefiltrovaných kontaminantov sa presunie ďalej po toku a ovplyvní komponenty; zároveň kontaminanty zachytené v zašpinenom filtračnom prvku zostanú v systéme a naďalej katalyzujú oxidáciu.
Mriežkové filtračné prvky je možné vyčistiť a opätovne použiť. Dôkladnosť čistenia závisí od starostlivosti, s akou sa čistenie vykonáva, nie od samotnej metódy čistenia.
Bežná metóda: namočte do čistej rozpúšťadla alebo horúcej mydlovej vody, potom vyfúkajte stlačeným vzduchom. Použitie mäkkej kefky (nová farbiarska kefka) pomáha pri čistení siete. Nikdy nepoužívajte drôtové kefky ani abrazívne materiály. Po vyčistení držte filter pred svetlom a skontrolujte ho – šedé alebo čierne oblasti znamenajú, že filter vyžaduje ďalšie čistenie.
Ultrazvukové čistenie je drahšie, no pohodlnejšie: umiestnite zašpinený filter do ultrazvukového čističa na stanovený čas, potom ho vyberte čistý a pripravený na opätovné použitie. Filtračné prvky s hrúbkou siete 40 μm alebo jemnejšie sa musia čistiť ultrazvukovým čističom, aby sa účinne obnovila ich životnosť.
Obrázok 3-20: Čistenie sieťového filtračného prvku. (Vľavo) Ultrazvukový čistič pre jemné prvky. (Vpravo) Držanie čistého filtra pred svetlom na kontrolu zostávajúcich zablokovaných oblastí.
KĽÚČOVÉ POJMY – KAPITOLA 3
|
Koncept |
Kľúčový fakt |
Praktický dopad |
|
Viskózita |
Odpor pri pretoku; klesá pri zvyšujúcej sa teplote, stúpa pri zníženej teplote / zvýšenom tlaku |
Musí zostať v rozmedzí 150–250 SUS (32–54 cSt) pri 100 °F pre väčšinu systémov |
|
Index viskozity (VI) |
Ako stabilná je viskozita v celom rozsahu teplôt |
VI >= 90 je vyžadovaný pre moderné hydraulické systémy |
|
Teplota tuhnutia |
Najnižšia teplota, pri ktorej olej ešte stále prúdi |
Musí byť aspoň o 20 °F nižšia ako minimálna teplota štartu |
|
Olejový film / mazivosť |
Schopnosť vytvoriť a udržiavať film medzi povrchmi |
Kritické pri štarte a vysokom tlaku – protopotierové (AW) prísady pomáhajú |
|
Typy prísad |
WR (olejitosť), AW (protipotierové), EP (extrémny tlak) |
Prísady musia byť prispôsobené rozsahu tlakov; nesmie sa miešať nekompatibilné oleje |
|
Oksidácia |
Olej reaguje s kyslíkom — vznikajú kyseliny, bahno a lak |
Používajte oleje R&O; udržiavajte nízku teplotu; odstráňte vzduchové bubliny |
|
Znečistenie vody |
Spôsobuje koróziu a zrýchľuje oxidáciu |
Vizuálny test: zamutnený = 0,5 % vody; mliečny = 1 % vody |
|
Znečistenie |
Tuhé častice — hlavná príčina porúch hydraulických systémov |
Udržiavajte filtre; pravidelne kontrolujte indikátor; v prípade potreby vymeňte olej |
Vitajte v HOVOO, čínskej továrne na pečiatky. Výroba PU, guma a PTFE pečiatok. Pečiatky zahŕňajú O-ring, pečiatku pístu, pečiatku valca, Gray ring a plynovú pečiatku.
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
