Cum funcționează hidraulica: principii, componente și sisteme

Cum funcționează hidraulica: Principiul de bază

Sistemul hidraulic funcționează folosind fluid sub presiune - aproape întotdeauna ulei - pentru a transmite forța și mișcarea dintr-un punct în altul. Fizica de bază provine din Legea lui Pascal, care afirmă că presiunea aplicată unui fluid închis este transmisă în mod egal în toate direcțiile prin fluid. În termeni simpli: împingeți un capăt al unui sistem etanș, umplut cu lichid, iar acea forță se deplasează instantaneu și uniform oriunde o direcționați.

Acest lucru face hidraulica extraordinar de utilă. O forță relativ mică aplicată pe o suprafață mare poate genera o forță de ieșire masivă pe o zonă mai mică - sau aceeași forță poate muta o sarcină pe o distanță mare cu un control fin. Acea combinație de multiplicarea forței, precizia și compactitatea Acesta este motivul pentru care sistemele hidraulice alimentează excavatoarele, trenurile de aterizare a aeronavelor, presele industriale și sute de alte mașini care trebuie să gestioneze sarcini serioase fără conexiuni mecanice enorme.

În centrul celor mai moderne instalații hidraulice se află a Unitate de putere hidraulică (HPU) — un ansamblu autonom care generează, condiționează și furnizează fluid sub presiune actuatoarelor care efectuează munca efectivă. Înțelegerea modului în care funcționează întregul sistem înseamnă înțelegerea a ceea ce se întâmplă în fiecare etapă, de la rezervor la cilindru și înapoi.

Legea lui Pascal și fizica din spatele înmulțirii forțelor

Blaise Pascal și-a formulat principiul în anii 1650, dar aplicațiile sale de inginerie au luat amploare în timpul Revoluției Industriale. Legea este simplă: într-un fluid static, orice modificare a presiunii într-un punct este transmisă fără pierderi în orice alt punct al fluidului. Nu este implicată nicio pârghie mecanică sau reducerea treptelor de viteză - lichidul însuși transportă semnalul.

Rezultatul practic este o ecuație simplă, dar puternică:

Forță = Presiune × Arie

Dacă aplicați 100 de bari de presiune unui cilindru cu o suprafață a pistonului de 50 cm², forța de ieșire este de 50.000 N - aproximativ 5 tone. Scalați suprafața pistonului până la 500 cm² la aceeași presiune și obțineți 500.000 N, sau 50 de tone. Pompa care generează acei 100 bar nu se schimbă; doar dimensiunea cilindrului modifică forța de ieșire. Această scalabilitate este imposibil de egalat cu sistemele pur mecanice de compactitate comparabilă.

Există totuși un compromis. Nu poți obține ceva degeaba. Un cilindru mai mare care exercită mai multă forță se va mișca mai lent atunci când este furnizat cu același debit. Relația dintre debit, presiune și viteză este fixă: crește forța prin mărirea pistonului, iar pistonul se mișcă proporțional mai lent pentru aceeași putere a pompei. Acesta este motivul pentru care proiectanții de sisteme hidraulice trebuie să echilibreze dimensionarea actuatorului, capacitatea pompei și presiunea de funcționare pentru fiecare aplicație.

De ce se folosește fluidul în loc de aer sau conexiuni mecanice

Lichidele sunt în esență incompresibile la presiuni practice de lucru. Uleiul hidraulic comprimat la 350 bar modifică volumul cu mai puțin de 2%. Această aproape incompresibilitate înseamnă că actuatoarele hidraulice răspund aproape instantaneu și își mențin poziția sub sarcină fără deriva - o proprietate care sistemele pneumatice (pe bază de aer) nu se potrivesc, deoarece aerul este compresibil și acționează mai mult ca un arc. Pentru aplicațiile care necesită o reținere precisă a sarcinii, cum ar fi o macara care ține sarcina în aer sau o presă care menține forța de strângere, sistemul hidraulic este alegerea implicită.

Legăturile mecanice - roți dințate, pârghii, șuruburi de plumb - pot face, teoretic, lucrări similare, dar devin enorme și grele la niveluri de forță ridicate. O presă hidraulică de 100 de tone se potrivește într-un atelier. Echivalentul mecanic ar umple o clădire.

Componentele cheie ale unui sistem hidraulic

Fiecare circuit hidraulic - de la un simplu catarg de stivuitor la un sistem complex de conducere a navei - are în comun un set comun de componente de bază. Fiecare are o sarcină specifică, iar defecțiunea oricărei părți duce, de obicei, să distrugă întregul sistem.

Rezervor

Rezervorul stochează lichidul hidraulic atunci când acesta nu circulă în sistem. Face mai mult decât să rețină uleiul - un rezervor bine proiectat permite bulelor de aer să se ridice din fluid (dezaerare), lasă căldura să se disipeze și permite particulelor contaminante să se depună. Majoritatea rezervoarelor sunt dimensionate astfel încât să țină de cel puțin trei până la cinci ori debitul pe minut al pompei, oferind uleiului suficient timp de păstrare pentru a se condiționa înainte de recirculare. În ansamblurile de unități hidraulice industriale, rezervorul este de obicei un rezervor de oțel sudat cu porturi de inspecție, dopuri de scurgere, indicatori de nivel și un filtru de aerisire pentru a permite schimbul de aer fără a introduce contaminare.

Pompa hidraulica

Pompa transformă energia mecanică (de la un motor electric sau motor) în flux de fluid. Nu creează presiune direct - creează flux. Presiunea crește doar atunci când acel flux întâlnește rezistență în circuit. Cele trei tipuri principale de pompe utilizate în sistemele hidraulice sunt:

• Pompe cu viteze — simplu, robust și ieftin; deplasare fixă; frecvente în aplicații de joasă presiune până la aproximativ 200–250 bar
• Pompe cu palete — mai silențios decât pompele cu angrenaje, capacitate de presiune moderată, bun pentru mașini-unelte care necesită zgomot redus
• Pompe cu piston — cea mai mare eficiență și capacitate de presiune, adesea până la 400–700 bar; disponibil în deplasare fixă ​​sau variabilă; alegerea standard pentru aplicații industriale și mobile solicitante

Pompele cu piston cu cilindree variabilă sunt deosebit de valoroase deoarece își ajustează puterea pentru a se potrivi cu cererea reală, reducând dramatic risipa de energie în comparație cu pompele cu cilindree fixă care trebuie să ocolească debitul în exces peste o supapă de siguranță.

Supape de control

Supapele direcționează, reglează și limitează fluxul de fluid în întregul circuit. Principalele categorii sunt:

• Supape de control direcțional (DCV) — determinați ce actuator primește fluxul și în ce direcție se mișcă; de obicei, acţionat cu solenoid pentru control la distanţă sau automat
• Supape de limitare a presiunii — acționează ca plafon de siguranță al sistemului; când presiunea depășește punctul de referință, acestea se deschid și redirecționează fluxul înapoi în rezervor, prevenind deteriorarea componentelor
• Supape de reglare a debitului — măsurați debitul către un actuator, controlând viteza acestuia independent de variațiile de sarcină
• Supape de reținere — permiteți curgerea într-o singură direcție, protejând componentele împotriva contrapresiunii și prevenind derivarea sarcinii

Actuatori: Cilindri si Motoare

Actuatoarele transformă energia fluidului înapoi în lucru mecanic. Cilindrii hidraulici produc mișcare liniară - o tijă de piston care se extinde și se retrage. Motoarele hidraulice produc mișcare de rotație, la fel ca o pompă care funcționează în sens invers. Forțele cilindrului variază de obicei de la câțiva kilonewtoni pentru mașini mici până la zeci de mii de kilonewtoni în prese industriale grele și echipamente de ridicare offshore.

Filtre si schimbatoare de caldura

Contaminarea este cauza numărul unu a defectării componentelor hidraulice - studiile producătorilor de componente atribuie în mod constant 70–80% din defecțiuni hidraulice la contaminarea cu fluide. Filtrele îndepărtează particulele solide; majoritatea sistemelor industriale vizează niveluri de curățenie ISO de 16/14/11 sau mai bune. Schimbătoarele de căldură (răcitoarele de ulei) mențin temperatura fluidului în intervalul de funcționare recomandat, de obicei 30–60 °C pentru sistemele cu ulei mineral. Supraîncălzirea susținută degradează vâscozitatea uleiului, accelerează oxidarea și scurtează dramatic durata de viață a etanșării.

Ce este o unitate de putere hidraulică și ce face

A Unitate de putere hidraulică (HPU) — numit uneori un pachet de energie hidraulică — este sursa ambalată de energie hidraulică într-un sistem. Acesta integrează motorul, pompa, rezervorul, supapa de siguranță, filtrul și adesea un răcitor într-un singur ansamblu montat pe skid, care poate fi instalat și pus în funcțiune ca o singură unitate. HPU este „sala mașinilor” a circuitului hidraulic; totul în aval - cilindri, motoare, supape - se conectează înapoi la el.

În setările industriale, o unitate de alimentare hidraulică poate deservi o singură mașină sau poate furniza fluid sub presiune unei întregi linii de producție printr-un distribuitor central. Platformele offshore folosesc în mod obișnuit HPU-uri evaluate la câteva sute de kilowați pentru a conduce dispozitivele de prevenire a erupțiilor, dispozitivele de pretensionare a ascensoarelor și echipamentele de manipulare a țevilor. În schimb, un HPU compact pentru o presă mică de formare a metalului poate avea un motor de 5 kW și un rezervor de 20 de litri.

Considerații de proiectare a unității de putere hidraulică

Selectarea și specificarea unei unități de putere hidraulică implică mai multe opțiuni interdependente:

• Presiunea de operare — majoritatea HPU-urilor industriale sunt evaluate între 150 și 350 bar; presiuni mai mari permit actuatoare mai mici pentru aceeași forță, dar necesită etanșări și furtunuri de calitate superioară
• Debitul — determină viteza actuatorului; trebuie să se potrivească cu numărul și dimensiunea actuatoarelor care sunt deservite simultan
• Rezervor capacity — rezervoarele mai mari îmbunătățesc managementul termic și dezaerarea; rezervoarele subdimensionate duc la supraîncălzire și cavitație
• Tip motor — motoarele electrice sunt standard pentru instalațiile fixe; motoarele diesel sau pe benzină alimentează HPU-urile mobile în care puterea rețelei nu este disponibilă
• Controlează sofisticarea — sistemele de bază on/off se potrivesc aplicațiilor simple; HPU-urile proporționale sau servo-controlate permit reglarea precisă a presiunii și a debitului, esențială pentru turnarea prin injecție, mașini CNC și platforme de testare

O unitate de alimentare hidraulică bine concepută include, de asemenea, instrumente: manometre, senzori de temperatură, comutatoare de nivel și adesea un PLC sau un panou de control pentru a automatiza secvențele de pornire/oprire, pentru a monitoriza starea fluidului și pentru a furniza alarme de eroare. Această instrumentație transformă un HPU gol într-un sistem gestionabil, care poate fi întreținut.

Cum curge fluidul printr-un circuit hidraulic complet

Parcurgerea unui ciclu complet de operare dezvăluie modul în care contribuie fiecare componentă. Luați un circuit cilindric simplu cu dublă acțiune - de tipul utilizat într-o presă hidraulică sau o unitate de strângere a unei mașini-unelte:

1. Motorul electric din unitatea de putere hidraulică pornește și antrenează pompa. Pompa atrage fluidul din rezervor printr-o sită de aspirație.
2. Pompa furnizează un flux continuu de ulei în conducta de presiune. Deoarece actuatorul nu se mișcă încă, presiunea crește rapid. Supapa de siguranță a sistemului monitorizează această presiune și se deschide dacă depășește valoarea maximă setată, returnând surplusul de ulei în rezervor.
3. Operatorul (sau PLC) activează un solenoid de pe supapa de control direcțională, schimbându-și bobina. Uleiul este acum direcționat către capătul capacului cilindrului - partea cu alezajul complet - împingând tija pistonului spre exterior. Uleiul de retur de la capătul tijei curge înapoi prin DCV și în rezervor.
4. Cilindrul se extinde și efectuează lucrări - presare, prindere, formare. Presiunea sistemului crește pentru a se potrivi cu sarcina. Dacă sarcina este foarte grea, presiunea se apropie de setarea supapei de siguranță. Dacă sarcina este ușoară, presiunea rămâne scăzută și consumul de energie este modest.
5. Pentru a se retrage, solenoidul se dezactivează (sau se inversează), DCV se schimbă înapoi și uleiul curge la capătul tijei cilindrului. Pistonul se retrage și uleiul iese din capătul capacului înapoi în rezervor.
6. Uleiul de retur trece prin filtrul de retur înainte de a intra din nou în rezervor, îndepărtând orice contaminare acumulată în timpul ciclului.

Acea buclă completă - de la rezervor prin pompă, supapă, cilindru și înapoi la rezervor - este un circuit hidraulic închis. Sistemele moderne adaugă rafinamente: pompe variabile cu presiune compensată care produc debit numai atunci când un actuator o cere, supape proporționale care permit o creștere lină a vitezei și acumulatori care stochează fluid presurizat pentru a satisface cerințele de vârf scurte fără a supradimensiona pompa.

Rolul acumulatorilor

Acumulatorii merită o mențiune specială deoarece sunt adesea înțeleși greșit. Un acumulator hidraulic stochează energia în fluid sub presiune (tipurile cu vezică sau piston sunt cele mai comune), folosind azot gazos comprimat ca mediu de stocare a energiei. Acestea servesc funcții multiple: netezirea pulsațiilor de presiune de la pompele cu angrenaje, furnizarea de explozii scurte de debit mare care ar necesita o pompă mult mai mare și menținerea presiunii sistemului atunci când pompa este oprită (de exemplu, ținerea unei piese de prelucrat prinse în timp ce mașina circulă între operații). În sistemele de urgență sau de siguranță - trenul de aterizare a aeronavei, de exemplu - acumulatorii furnizează suficientă energie stocată pentru a finaliza o operațiune critică, chiar dacă sursa principală de energie se defectează.

Lichidul hidraulic: ce este și de ce contează

Fluidul nu este doar un mediu pasiv, ci este un material ingineresc critic. Un fluid hidraulic trebuie să transmită simultan putere, să lubrifieze părțile mobile din interiorul pompei și supapelor, să protejeze suprafețele metalice împotriva coroziunii, să reziste la spumare și să rămână stabil pe o gamă largă de temperaturi. Selectarea greșită a fluidului scurtează durata de viață a componentei și provoacă un comportament neregulat al sistemului.

Tipuri de fluide comparate

• Ulei mineral (ISO VG 46 sau 68) — calul de lucru al hidraulicii industriale; lubrifiere bună, disponibilitate largă, rentabil; nepotrivit acolo unde riscul de incendiu sau contaminarea mediului reprezintă o problemă
• Fluide rezistente la foc (HFA, HFB, HFC, HFD) — utilizat în turnarea sub presiune, oțelării, minerit și alte medii în care o scurgere de fluid ar putea intra în contact cu sursele de aprindere; de obicei, mai scumpe și au caracteristici diferite de lubrifiere și compatibilitate
• Fluide biodegradabile (pe bază de ulei vegetal sau esteri sintetici) — necesare în locații sensibile din punct de vedere ecologic, cum ar fi aplicațiile forestiere, marine și agricole; de obicei, mai scump, cu o durată de viață mai scurtă
• Amestecuri apă-glicol — rezistent la foc, dar necesită o unitate de alimentare hidraulică și componente de circuit special clasificate pentru fluide pe bază de apă; necesită o monitorizare atentă a conținutului de apă

Selectarea gradului de vâscozitate depinde de temperatura de funcționare. Un fluid prea subțire la temperatura de funcționare asigură o lubrifiere inadecvată; unul care este prea vâscos la pornire provoacă cavitație (formarea de bule de vapori în admisia pompei) și pierderi excesive de putere. ISO VG 46 se potrivește majorității aplicațiilor industriale cu climă temperată care funcționează la 40–60 °C. Aplicațiile cu climă rece sau de mare viteză pot necesita VG 32 sau mai puțin.

Sisteme cu centru deschis vs. sisteme cu centru închis

Termenii „centru deschis” și „centru închis” descriu ce se întâmplă cu debitul pompei atunci când toate actuatoarele sunt în repaus - este una dintre cele mai fundamentale alegeri de proiectare într-un sistem hidraulic.

Într-un sistem cu centru deschis , supapa de control direcțională permite debitului pompei să circule continuu înapoi în rezervor prin corpul supapei atunci când servomotorul este inactiv. Presiunea este scăzută (doar suficientă pentru a depăși contrapresiunea pe linia de retur). Acesta este simplu și fiabil - este aranjamentul standard în majoritatea echipamentelor mobile (tractoare, stivuitoare, mașini de construcții) - dar risipește energie fluidul care circulă continuu chiar și atunci când nu se lucrează.

Într-o sistem cu centru închis , supapa blochează curgerea când servomotorul este inactiv. Acest lucru obligă sistemul să utilizeze fie o pompă cu deplasare variabilă (care își reduce puterea la aproape zero atunci când debitul nu este necesar), fie o supapă de descărcare care aruncă debitul în rezervor la presiune foarte scăzută. Sistemele cu centru închis sunt mai eficiente din punct de vedere energetic și sunt standard pentru mașinile industriale moderne și echipamentele mobile de înaltă performanță. Unitatea de putere hidraulică din aceste sisteme încorporează adesea comenzi de detecție a sarcinii, în care pompa își ajustează deplasarea în timp real pentru a menține doar atâta presiune cât necesită actuatorul în prezent - de obicei 20-30 bar peste presiunea de sarcină.

Electrohidraulica si Control proportional

Hidraulica tradițională utilizează supape solenoide de pornire/oprire - actuatorul fie se mișcă la viteză maximă, fie se oprește. Hidraulica proporțională le înlocuiește pe cele cu supape proporționale sau servo care modulează debitul continuu proporțional cu un semnal de comandă electric. Rezultatul este un control fluid, programabil, foarte repetabil al mișcării, care poate fi integrat cu PLC-uri, controlere CNC și sisteme de automatizare bazate pe computer.

Supapele proporționale funcționează pe aceleași principii hidraulice — presiune, debit, legea lui Pascal — dar adaugă un motor cu forță liniară sau un motor cuplu care poziționează cu precizie bobina supapei. Un semnal de 0–10 V sau 4–20 mA de la un controler comandă supapa în orice poziție între complet închis și complet deschis. Servovalvele, varianta mai precisă (și mai scumpă), o pot realiza precizie de poziționare sub 0,01 mm în aplicații cu cilindri cu buclă închisă.

Designurile moderne de unități hidraulice de putere încorporează din ce în ce mai mult controale electrohidraulice la nivelul HPU: pompe cu cilindree variabilă cu control electronic al presiunii sau al debitului, motoare de pompe servo-acționate (unde o acționare electrică cu turație variabilă înlocuiește aranjamentul tradițional de pompă variabilă a motorului cu turație fixă) și monitorizare integrată a stării. Un HPU cu servomotor poate reduce consumul de energie prin 30–60% comparativ cu un HPU convențional cu pompă fixă în aplicații cu cicluri de lucru foarte variabile, cum ar fi turnarea prin injecție sau turnarea sub presiune.

Aplicații comune și de ce hidraulica câștigă fiecare

Sistemele hidraulice apar oriunde este nevoie de forță mare, densitate de putere sau control precis al sarcinii. Următoarele categorii ilustrează de ce hidraulica rămâne dominantă în ciuda creșterii alternativelor electromecanice:

Utilaje de constructii si minerit

Excavatoarele, buldozerele și spărgătoarele hidraulice de pietre se bazează pe sistemul hidraulic, deoarece nicio altă tehnologie nu oferă aceeași combinație de forță mare, variație infinită a vitezei și fiabilitate robustă într-un pachet mobil, alimentat de motor. Un excavator de 20 de tone funcționează de obicei două sau trei pompe cu piston cu deplasare variabilă acționate de motorul său diesel, furnizând împreună câteva sute de litri pe minut motoarelor de balansare, motoarelor de deplasare și cilindrilor braț/braț/cupă - toate controlabile simultan și independent.

Formarea metalelor și presare industrială

Presele de ștanțare a tablei, forjare și ambutisare adâncă folosesc cilindri hidraulici, deoarece forța poate fi menținută constantă pe toată durata cursei - spre deosebire de presele mecanice excentrice sau cu manivelă, care au o curbă de forță sinusoidală. O presă hidraulică poate menține tonaj complet în orice punct al cursei sale, ceea ce este esențial pentru formarea plăcilor groase sau pentru operațiunile de batare de precizie. Presele hidraulice industriale produc în mod obișnuit forțe de 1.000 până la 10.000 de tone dintr-un aranjament compact de unitate hidraulică.

Aerospațial și Aviație

Suprafețele de control al zborului aeronavelor, trenul de aterizare și inversoarele de tracțiune sunt acționate hidraulic pe majoritatea avioanelor comerciale mari. Boeing 747 rulează trei sisteme hidraulice independente, fiecare la 207 bar (3.000 psi) , cu o capacitate totală combinată a rezervorului de aproximativ 600 de litri. Sistemele hidraulice sunt preferate aici deoarece sunt foarte dense în putere (mică și ușoară în raport cu puterea de ieșire), în mod inerent rigide (fluidul incompresibil înseamnă poziția precisă a suprafeței) și bine înțelese în ceea ce privește modurile de defecțiune - critice într-un mediu certificat de siguranță.

Marină și offshore

Sistemul de cârmă al navei, macaralele de punte, capacele de trapă, dispozitivele de prevenire a exploziilor în larg și sistemele de control submarine a capului puțului folosesc toate sistemele hidraulice. Unitățile hidraulice offshore sunt proiectate pentru a funcționa în atmosfere explozive (clasate ATEX) și includ adesea pompe redundante, acumulatori de rezervă de urgență și monitorizare continuă a fluidelor. HPU-urile submarine funcționează la adâncimi în care presiunea ambientală depășește 300 de bari - o provocare de proiectare care necesită rezervoare compensate cu presiune și etanșări ale componentelor special evaluate.

Prelucrare plastic și cauciuc

Mașinile de turnat prin injecție sunt una dintre cele mai mari piețe unice pentru sisteme hidraulice. Funcțiile de injecție, de prindere și de ejectare necesită fiecare profile diferite de presiune și debit într-un singur ciclu scurt. HPU-urile servo-hidraulice au devenit standardul în această industrie, oferind capacitatea de forță a sistemului hidraulic cu eficiența energetică și repetabilitatea acționărilor electrice. Timpii de ciclu sub 10 secunde sunt obișnuiți pentru piesele cu volum mare, ceea ce înseamnă că HPU poate finaliza sute de mii de cicluri pe an - durabilitatea și fiabilitatea sunt primordiale.

Hidraulica vs. Pneumatică vs. Sisteme electromecanice

Fiecare tehnologie de transmisie a puterii are puncte tari reale și slăbiciuni reale. Alegerea între sistemele hidraulice, pneumatice și electromecanice (șurub cu bile, motor liniar, cremalieră și pinion) se reduce la nivelul forței, viteză, precizie, mediu și costul total de proprietate.

Actuatoarele liniare electromecanice (în special cele acționate de servomotoare prin șuruburi cu bile) au făcut progrese semnificative în aplicațiile dominate cândva de hidraulică - în special acolo unde curățenia, eficiența energetică și poziționarea precisă sunt priorități, cum ar fi producția farmaceutică sau echipamentele semiconductoare. Cu toate acestea, la niveluri de forță peste aproximativ 50–100 kN, dimensiunea fizică și costul alternativelor electromecanice devin prohibitive, iar hidraulica rămâne de neegalat.

Probleme comune ale sistemului hidraulic și cum să le diagnosticăm

Sistemele hidraulice dau simptome clare atunci când ceva nu merge bine. Știind la ce indică fiecare simptom, timpul de diagnosticare reduce dramatic.

Performanță lentă sau slabă a actuatorului

Când un cilindru se extinde lent sau nu poate atinge forța maximă, suspecții obișnuiți sunt: pompa uzată (bypass-ul intern care reduce eficiența volumetrică), o supapă de siguranță care s-a deplasat în jos sau este blocată deschisă, o supapă de contrabalansare sau de susținere a sarcinii cu scurgeri sau o derivație internă a cilindrului dincolo de garniturile uzate. Verificarea presiunii sistemului cu un manometru la ieșirea pompei dezvăluie imediat dacă pompa generează presiunea nominală. Dacă presiunea pompei este normală, dar actuatorul este lent, defecțiunea este în aval - probabil o supapă sau cilindrul însuși.

Căldură excesivă

Uleiul hidraulic care funcționează peste 60–70 °C se degradează rapid, își pierde vâscozitatea și atacă garniturile. Supraîncălzirea indică în mod obișnuit: un răcitor de ulei subdimensionat sau blocat, o supapă de siguranță care se fisurează în mod continuu (deversează energie sub formă de căldură), o pompă care este ocolită în interior din cauza uzurii sau un circuit care a fost reproiectat pentru a funcționa la o funcționare mai mare decât a permis proiectul termic original. Termometria cu infraroșu pe linia de retur, răcitor și rezervor indică locul unde se generează căldură.

Zgomot și vibrații

O pompă care țipă sau țipă înseamnă de obicei cavitație - pompa nu primește suficient lichid la intrare. Cauzele includ o sită de aspirație înfundată, un furtun de aspirație prăbușit, un nivel de lichid prea scăzut sau un fluid cu o vâscozitate prea mare pentru temperatura de funcționare. Un zgomot de bătăi sau zgomot este cel mai adesea aerare - aerul care intră în fluid printr-un fiting de aspirație slăbit sau printr-o etanșare a arborelui care curge pe pompă, provocând colapsul violent al bulelor de aer în interiorul pompei. Ambele condiții dăunează rapid componentele interne ale pompei; cavitația și aerarea sunt principalele cauze ale defectării premature a pompei.

Scurgeri externe

Scurgerile vizibile de ulei sunt semnul cel mai evident de defecțiune a etanșării, fitinguri crăpate sau deteriorarea furtunului. Dincolo de pericolele de siguranță și de mediu, scurgerile externe indică faptul că nivelul de curățare a fluidului este compromis pe măsură ce se adaugă ulei de machiaj. Orice sistem care pierde mai mult de 1-2% din volumul de ulei pe lună trebuie investigat prompt. Furtunurile au de obicei o durată de viață de 5-7 ani, indiferent de starea vizuală, iar înlocuirea programată este o bună practică în aplicațiile industriale cu ciclu înalt.

Cele mai bune practici de întreținere a sistemului hidraulic

Majoritatea covârșitoare a defecțiunilor hidraulice pot fi prevenite. Un program de întreținere disciplinat axat pe curățarea fluidului, temperatură și detectarea timpurie a defecțiunilor prelungește durata de viață a componentelor cu un factor de doi până la cinci, în comparație cu abordările reactive (remediere când se sparge).

• Prelevarea și analiza de ulei — prelevarea de probe de lichid la fiecare 500–1.000 de ore de funcționare; Analizele de laborator dezvăluie niveluri de contaminare, conținut de apă, produse de oxidare și metale de uzură care indică componentele care se degradează înainte de a eșua catastrofal.
• Înlocuirea filtrului — respectați intervalul de service al producătorului sau înlocuiți atunci când indicatorul de presiune diferențială arată că elementul este încărcat; funcționarea cu un filtru blocat ocolește uleiul contaminat direct la pompă
• Întreținerea filtrului de aerisire — ventilatorul rezervorului este adesea cea mai mare sursă de infiltrație de contaminare; verificați și înlocuiți într-un program regulat, în special în medii cu praf
• Monitorizarea temperaturii — instalați un indicator de temperatură sau un senzor pe linia de retur și setați o alarmă la 60 °C; investigați orice temperatură susținută peste acel prag
• Inspecție furtun și fiting — căutați frecvența, deteriorarea UV și coroziunea fitingului la fiecare service; înlocuiți orice furtun care prezintă daune externe, indiferent de vârstă
• Tendința de performanță a pompei — măsurați periodic debitul de scurgere al carcasei pompei; Creșterea debitului de scurgere indică o uzură internă în creștere și prezice cât de multă viață rămâne pompei înainte ca puterea să devină inadecvată

O unitate de putere hidraulică cu întreținere preventivă adecvată ar trebui să livreze 20.000–40.000 de ore de viață din pompa și motorul său — echivalent cu 10–20 de ani într-o operațiune industrială în două schimburi. Sistemele neglijate ajung rareori la jumătate.

Întrebări frecvente despre cum funcționează hidraulica

Ce fluid este folosit în sistemele hidraulice?

Majoritatea sistemelor hidraulice folosesc ulei hidraulic pe bază de minerale, de obicei ISO VG 46 sau VG 68. Fluide rezistente la foc, uleiuri biodegradabile și amestecuri apă-glicol sunt utilizate acolo unde reglementările de mediu sau riscul de incendiu le impun. Lichidul trebuie să fie compatibil cu etanșările, furtunurile și metalele din sistem — consultați întotdeauna producătorul echipamentului înainte de a schimba tipurile de fluid.

Care este diferența dintre o pompă hidraulică și un motor hidraulic?

O pompă hidraulică este acționată mecanic (de un motor electric sau motor) și transformă acea energie mecanică în debit și presiune de fluid. Un motor hidraulic face opusul - primește fluid sub presiune și îl transformă în ieșire mecanică rotativă. Multe modele de pompe pot fi conduse teoretic ca motoare, deși în practică pompele și motoarele sunt optimizate diferit pentru rolurile lor respective.

La ce presiune funcționează sistemele hidraulice?

Sistemele hidraulice industriale funcționează cel mai frecvent între 100 și 350 bar (1.450–5.000 psi). Echipamentele mobile (excavatoare, macarale) funcționează de obicei la 250-350 bar. Hidraulica aeronavei utilizează de obicei 207 bar (3.000 psi), unele aeronave mai noi trecând la 350 bari (5.000 psi) pentru a economisi greutate prin componente mai mici. Sistemele de ultra-înaltă presiune pentru aplicații speciale pot depăși 1.000 bar.

De ce se supraîncălzi un sistem hidraulic?

Sistemele hidraulice generează căldură ori de câte ori fluidul este reglat printr-o supapă sau ocolit peste o supapă de siguranță - toată această cădere de presiune se transformă în căldură. Supraîncălzirea are loc atunci când generarea de căldură depășește capacitatea de răcire a sistemului. Cauzele obișnuite includ un răcitor subdimensionat, un răcitor sau un schimbător de căldură blocat, o supapă de siguranță care se deschide continuu, o pompă cu eficiență volumetrică slabă sau un ciclu de funcționare mai solicitant decât proiectul original specificat.

În ce constă o unitate hidraulică?

O unitate de putere hidraulică cuprinde în mod obișnuit un rezervor, un motor electric (sau motor cu ardere pentru unitățile mobile), una sau mai multe pompe hidraulice, o supapă de siguranță a sistemului, un filtru de presiune, un filtru de retur, un filtru de aerisire, indicatori de nivel al fluidului și de temperatură și adesea un răcitor de ulei. HPU-urile mai sofisticate includ supape direcționale, supape de reducere a presiunii, controale de debit, acumulatori și panouri de control programabile - tot ceea ce este necesar pentru a genera, condiționa și furniza energie hidraulică actuatoarelor din mașina sau sistemul pe care îl servește.

Poate funcționa un sistem hidraulic fără pompă?

Nu este în funcționare normală - pompa este sursa întregului debit și, indirect, a presiunii. Cu toate acestea, un acumulator hidraulic poate furniza explozii scurte de debit unui actuator după ce pompa se oprește. Sistemele hidraulice de urgență de pe aeronave și unele mașini industriale se bazează pe acumulatori pentru a finaliza o operație critică (retragerea trenului de aterizare, eliberarea frânei) chiar și după pierderea totală de putere. Acumulatorul stochează energie ca o baterie sub presiune, dar are o capacitate limitată și nu poate susține funcționarea continuă.