Quando due funzioni idrauliche operano contemporaneamente, la macchina potrebbe rallentare. Il motore idraulico potrebbe perdere coppia oppure la guarnizione dell'albero della pompa potrebbe iniziare a perdere. Questi problemi possono essere causati dalla contropressione idraulica, ma la causa non risiede sempre nel tubo di ritorno. Prima di sostituire qualsiasi componente, è necessario individuare quale componente, porta, percorso dell'olio e condizione di funzionamento sta causando il problema.
Che cos'è la contropressione idraulica?
La contropressione è la pressione presente all'uscita del componente che si sta controllando. Questa uscita può essere collegata al serbatoio dell'olio, a un altro attuatore, a un condotto di una valvola o a un circuito pressurizzato. Pertanto, la contropressione non si riscontra solo nella linea di ritorno principale.
La contropressione è diversa dalla caduta di pressione. La caduta di pressione è la differenza tra due punti di misurazione. La contropressione è la pressione a valle contro cui un componente specifico deve scaricare.
In che modo la contropressione influisce sui componenti idraulici?
Pompa idraulica e scarico della cassa
Molte pompe a pistoni e alcune pompe a palette rimandano l'olio che fuoriesce internamente al serbatoio attraverso un tubo di scarico. Un tubo di scarico ostruito o di dimensioni ridotte, un raccordo difettoso, un collegamento al serbatoio bloccato o un tubo di scarico condiviso possono aumentare la pressione all'interno dell'alloggiamento della pompa.
Una pressione eccessiva nell'alloggiamento può danneggiare la tenuta dell'albero e causare perdite. Una pressione di uscita della pompa normale non esclude questo guasto, poiché la pressione di uscita e la pressione nell'alloggiamento vengono misurate in punti diversi. Verificare i valori massimi di pressione continua e di picco nell'alloggiamento della pompa, quindi effettuare le misurazioni nel punto di prova di scarico corretto.
Motore idraulico
Un motore genera coppia motrice dalla differenza di pressione tra l'ingresso e l'uscita. Se la pressione in ingresso rimane costante ma quella in uscita aumenta, la differenza di pressione diminuisce e la coppia motrice cala.
In un circuito in serie, il primo motore scarica nel secondo. La pressione richiesta dal secondo motore diventa contropressione sul primo. Prima di utilizzare questa configurazione, verificare il limite di pressione in uscita del motore a monte, i limiti di pressione del corpo di entrambi i motori e se una delle due unità necessita di uno scarico esterno del corpo.
Cilindro idraulico
La pressione nella camera di scarico si oppone al movimento del cilindro. La forza contraria dipende dalla pressione e dall'area effettiva su quel lato del pistone. Pertanto, un manometro di alimentazione da solo non è sufficiente a mostrare la forza idraulica netta del cilindro.
Anche il flusso di ritorno massimo è importante. Quando un cilindro a doppio effetto standard si ritrae, l'olio entra nel piccolo spazio lato stelo mentre un grande volume di olio fuoriesce dal lato a foro pieno. Questo flusso di ritorno può essere superiore alla portata della pompa e sovraccaricare i filtri di ritorno, i radiatori, le aperture delle valvole o le tubazioni del serbatoio condiviso.
Valvole direzionali e proporzionali
L'olio proveniente da un attuatore fluisce attraverso l'orifizio di lavoro della valvola, l'apertura del cursore e l'orifizio del serbatoio. Passaggi della valvola di piccole dimensioni o un'elevata pressione nella linea del serbatoio aumentano la pressione di uscita per l'attuatore e disperdono energia sotto forma di calore.
Prendiamo ad esempio l'elettrovalvola Hydraflu SVC0828: la sua portata massima di catalogo è di 20 L/min. Secondo la curva pressione-portata, la caduta di pressione attraverso la valvola raggiunge circa 14 bar a 20 L/min.
Quando più valvole sottodimensionate sono collegate in serie, le singole perdite di pressione si sommano, creando un'elevata contropressione complessiva nel circuito. Una contropressione eccessiva riduce la spinta del cilindro, genera calore e compromette il funzionamento delle valvole di bilanciamento.
Anche la pressione della porta del serbatoio influisce sulle valvole pilota e proporzionali. Le valvole con scarico pilota interno utilizzano la porta del serbatoio come riferimento di pressione. Una variazione della pressione della porta del serbatoio può causare un funzionamento errato della valvola. Prima di riposizionare i tubi flessibili, verificare la portata della porta del serbatoio della valvola e accertarsi che lo scarico pilota sia interno o esterno.
Filtro di ritorno e radiatore dell'olio
Scegliete i filtri di ritorno in base alla portata di ritorno massima, non solo alla portata normale della pompa. Elementi filtranti sporchi, olio freddo e denso o alloggiamenti del filtro sottodimensionati creano una differenza di pressione maggiore. Controllate l'indicatore di intasamento e verificate se la valvola di bypass si è aperta. Non fidatevi di un filtro solo perché sembra pulito.
I radiatori aggiungono ulteriore resistenza al flusso. Verifica i dati relativi alla caduta di pressione per conoscere la portata effettiva e la viscosità dell'olio, soprattutto all'avvio a freddo. Se filtri e radiatori condividono una linea utilizzata da più funzioni, calcola la portata totale combinata.
Tubi flessibili, raccordi e attacchi rapidi
La contropressione può accumularsi lungo tubi flessibili lunghi, raccordi di piccole dimensioni, gomiti, adattatori e attacchi rapidi.
I raccordi rapidi parzialmente collegati, danneggiati o non compatibili possono causare gravi ostruzioni locali.
Non sostituire il tubo flessibile basandoti solo sul suo diametro nominale. Confronta la pressione immediatamente prima e dopo ogni componente sospetto, mantenendo le stesse condizioni di flusso e temperatura dell'olio.
Numerosi passaggi interni
Le porte esterne possono essere sufficientemente ampie, ma i condotti interni forati possono limitare il flusso. I condotti condivisi sono fondamentali quando più attuatori scaricano olio contemporaneamente. Se due rami restituiscono ciascuno 20 l/min, il condotto condiviso deve gestire un flusso totale di 40 l/min.
Per un blocco collettore idraulico, È preferibile esaminare il diametro di foratura, la lunghezza del passaggio, le intersezioni, le cavità della cartuccia e i percorsi di flusso simultanei piuttosto che controllare solo la dimensione delle filettature delle porte.
Valvola di bilanciamento
UN valvola di bilanciamento idraulico Crea intenzionalmente resistenza per controllare un carico eccessivo. Rimuoverlo o ridurne l'impostazione senza una revisione del circuito può compromettere il controllo del carico.
Anche una contropressione indesiderata in uscita può alterare il comportamento della valvola. Per i modelli non ventilati coperti da Sun Hydraulics:
Aumento della regolazione effettiva = contropressione in uscita × (1 + rapporto pilota)
Con un rapporto di pilotaggio di 3:1 e una contropressione in uscita di 100 psi, l'aumento calcolato è di 400 psi. Questo esempio è specifico per il progetto, non è una regola di impostazione universale. Verificare il rapporto di pilotaggio, la configurazione di sfiato, il riferimento di scarico e i dati del produttore.
Come si diagnostica la pressione retrograda?
- Segna sul tuo disegno idraulico le porte di ingresso, uscita, serbatoio (T), scarico della cassa e scarico pilota.
- Riprodurre il guasto con lo stesso carico, la stessa temperatura dell'olio e le stesse funzioni operative.
- Misurare la pressione prima e dopo le parti sospette. Registrare la pressione costante e i picchi di pressione di breve durata.
- Confronta i valori misurati con i limiti di pressione indicati dal produttore per quello specifico componente.
- Calcolare la portata di picco per ogni ramo e per le linee condivise, includendo le variazioni di portata causate dalle differenze di area tra pistone e stelo del cilindro.
- Segui il percorso del flusso dell'olio: controlla gli indicatori del filtro, i dati del radiatore, i raccordi, le valvole, i tubi flessibili e i condotti del collettore.
Utilizzare punti di prova corretti e manometri con la portata adeguata. Sostenere carichi pesanti e scaricare l'energia accumulata prima di eseguire interventi di manutenzione. Non allentare mai i tubi flessibili pressurizzati né cortocircuitare le valvole di ritegno del carico per eseguire le prove.
Domande frequenti
Quale limite di contropressione devo utilizzare?
Utilizzare il limite pubblicato dal produttore per ogni porta e componente specifici. Verificare se si applica a condizioni continue, intermittenti o di picco. L'utilizzo di una percentuale della pressione di sistema non è affidabile.
Un manometro della pressione principale può rilevare un problema di drenaggio del carter?
No. L'indicatore principale mostra la pressione di uscita della pompa, non la pressione all'interno dell'alloggiamento della pompa. Utilizzare il punto di prova ufficiale di scarico della cassa e l'attrezzatura in grado di rilevare i picchi di pressione.
Un tubo di ritorno di diametro maggiore risolverà il problema della contropressione?
Solo se la maggior parte della perdita di pressione è causata dal tubo stesso. Tubi di diametro maggiore non possono risolvere i problemi di pressione a valle, percorsi delle valvole ristretti, raccordi ostruiti o condotti del collettore condiviso di dimensioni insufficienti.
È normale che ci sia una certa pressione di ritorno, oppure dovrei cercare di eliminarla completamente?
Un certo grado di usura è normale e, in alcuni circuiti, è intenzionale, ad esempio per controllare un carico o proteggere dalla cavitazione. Bisogna considerarlo un problema solo quando supera i limiti di carico nominali dei componenti.
Quali sono i segnali che indicano che la mia linea di ritorno potrebbe essere troppo piccola?
Un indizio è il surriscaldamento in prossimità del tubo di ritorno. Un altro è un sistema che funziona correttamente con un solo attuatore ma rallenta non appena due attuatori entrano in funzione contemporaneamente: questo di solito indica una linea di ritorno condivisa, non solo una questione di diametro della tubazione.
La contropressione può danneggiare la pompa o il motore?
Di solito non è la causa diretta, ma costringe i componenti a lavorare di più per far circolare lo stesso olio, generando calore extra e aumentando l'usura nel tempo. È un fattore che contribuisce al guasto, più che una causa diretta.
Una linea di ritorno di diametro maggiore risolverà sempre il problema dell'elevata contropressione?
Non necessariamente. Se la vera causa è un filtro intasato, olio freddo o una valvola usurata, aumentare il diametro del tubo non risolverà il problema. Vale la pena controllare tutti questi elementi prima di modificare il diametro di qualsiasi componente.
Una valvola di controbilanciamento con sfiato elimina completamente la contropressione?
No. Modifica il modo in cui il riferimento della molla della valvola reagisce alla pressione di ritorno, ma la pressione nella linea di scarico può comunque influenzare la regolazione e il resto del percorso di ritorno deve comunque essere dimensionato correttamente.
Considerazioni finali
La risoluzione dei problemi di contropressione dovrebbe concentrarsi su un componente e una porta specifici, non limitarsi a incolpare la linea di ritorno. Quando si consulta HYDRAFLU, fornire lo schema, i codici modello, i flussi di picco, la temperatura dell'olio, la sequenza operativa e le letture della pressione per l'elemento interessato gruppo idraulico o circuito.
