Jednoczesne działanie dwóch funkcji hydraulicznych może spowodować spowolnienie pracy maszyny. Silnik hydrauliczny może stracić moment obrotowy lub uszczelnienie wału pompy może zacząć przeciekać. Problemy te mogą być spowodowane przeciwciśnieniem hydraulicznym — ale problem nie zawsze leży w wężu powrotnym. Przed wymianą jakichkolwiek części należy ustalić, który element, port, kanał olejowy i stan roboczy są przyczyną problemu.
Czym jest przeciwciśnienie hydrauliczne?
Przeciwciśnienie to ciśnienie na wylocie sprawdzanej części. To wyjście może prowadzić do zbiornika oleju, innego siłownika, kanału zaworu lub obwodu ciśnieniowego. Zatem przeciwciśnienie nie występuje tylko w głównym przewodzie powrotnym.
Przeciwciśnienie różni się również od spadku ciśnienia. Spadek ciśnienia to różnica między dwoma punktami pomiarowymi. Przeciwciśnienie to ciśnienie w dół, z którym musi zmierzyć się dany element.
Gdzie przeciwciśnienie wpływa na elementy hydrauliczne?
Pompa hydrauliczna i spust obudowy
Wiele pomp tłokowych i niektóre pompy łopatkowe odprowadzają olej wyciekający z wnętrza pompy z powrotem do zbiornika przez przewód spustowy. Zablokowany lub za mały wąż spustowy, źle zamocowany element, zablokowane połączenie zbiornika lub wspólny przewód spustowy powodują wzrost ciśnienia w obudowie pompy.
Zbyt wysokie ciśnienie w obudowie może uszkodzić uszczelnienie wału i spowodować wycieki. Normalne ciśnienie na wylocie pompy nie wyklucza tej usterki, ponieważ ciśnienie na wylocie i ciśnienie w obudowie są mierzone na różnych przyłączach. Sprawdź maksymalne ciągłe i szczytowe ciśnienie w obudowie pompy, a następnie wykonaj odczyty w odpowiednim punkcie pomiarowym.
Silnik hydrauliczny
Silnik generuje moment obrotowy dzięki różnicy ciśnień między wlotem a wylotem. Jeśli ciśnienie wlotowe pozostaje niezmienne, a ciśnienie wylotowe rośnie, różnica ciśnień maleje, a moment obrotowy spada.
W układzie szeregowym pierwszy silnik odprowadza sprężone powietrze do drugiego silnika. Ciśnienie wymagane przez drugi silnik staje się ciśnieniem zwrotnym w pierwszym. Przed użyciem tego układu należy sprawdzić limit ciśnienia na wylocie silnika wlotowego, limity ciśnienia w obudowie obu silników oraz czy któraś z jednostek wymaga zewnętrznego odpływu w obudowie.
Siłownik hydrauliczny
Ciśnienie w komorze wydechowej przeciwdziała ruchowi cylindra. Siła przeciwstawna zależy od ciśnienia i powierzchni czynnej po tej stronie tłoka. Sam manometr nie jest zatem w stanie określić całkowitej siły hydraulicznej cylindra.
Ważny jest również maksymalny przepływ powrotny. Gdy standardowy cylinder dwustronnego działania się cofa, olej przedostaje się do małej przestrzeni po stronie tłoczyska, podczas gdy duża objętość oleju wypływa po stronie pełnego otworu. Ten przepływ powrotny może być wyższy niż wydajność pompy i przeciążeniowe filtry powrotne, chłodnice, otwory zaworów lub wspólne przewody zbiornika.
Zawory kierunkowe i proporcjonalne
Olej z siłownika przepływa przez otwór roboczy zaworu, otwór suwaka i otwór zbiornika. Małe kanały zaworowe lub wysokie ciśnienie w przewodzie zbiornika zwiększają ciśnienie wylotowe siłownika i marnują energię w postaci ciepła.
Weźmy na przykład zawór elektromagnetyczny Hydraflu SVC0828, którego maksymalny przepływ katalogowy wynosi 20 l/min. Zgodnie z krzywą ciśnienia i przepływu, spadek ciśnienia na zaworze sięga około 14 barów przy 20 l/min.
W przypadku szeregowego połączenia wielu zaworów o zbyt małej średnicy, indywidualne straty ciśnienia sumują się i powodują wysokie ciśnienie zwrotne w obwodzie. Nadmierne ciśnienie zwrotne zmniejsza siłę ciągu cylindra, generuje ciepło i zakłóca działanie zaworów równoważących.
Ciśnienie w przyłączu zbiornika wpływa również na zawory sterowane pilotem i zawory proporcjonalne. Zawory z wewnętrznym spustem sterującym wykorzystują port zbiornika jako punkt odniesienia ciśnienia. Zmiana ciśnienia w przyłączu zbiornika może spowodować nieprawidłowe przesunięcie zaworu. Przed zmianą kierunku przewodów należy sprawdzić parametry zaworu w przyłączu zbiornika i upewnić się, czy spust sterujący jest wewnętrzny, czy zewnętrzny.
Filtr powrotny i chłodnica oleju
Wybierz filtry powrotne dla maksymalnego przepływu zwrotnego, a nie tylko dla normalnego przepływu pompy. Zabrudzone elementy filtra, gęsty, zimny olej lub zbyt małe obudowy filtra powodują większą różnicę ciśnień. Sprawdź wskaźnik zatoru i upewnij się, że zawór obejściowy jest otwarty. Nie ufaj filtrowi tylko dlatego, że wygląda na czysty.
Chłodnice zwiększają opory przepływu. Sprawdź ich dane dotyczące spadku ciśnienia, aby poznać rzeczywistą prędkość przepływu i lepkość oleju, szczególnie podczas zimnego rozruchu. Jeśli filtry i chłodnice współdzielą linię wykorzystywaną przez wiele funkcji, oblicz całkowity łączny przepływ.
Węże, złączki i szybkozłączki
Przeciwciśnienie może kumulować się na długich wężach, małych przyłączach, kolankach, adapterach i szybkozłączkach.
Nieprawidłowo podłączone, uszkodzone lub niedopasowane szybkozłączki mogą powodować poważne lokalne blokady.
Nie wymieniaj wyłącznie węża na podstawie jego średnicy nominalnej. Porównaj ciśnienie bezpośrednio przed i za każdym podejrzanym elementem przy tych samych warunkach przepływu i temperatury oleju.
Przejścia wewnętrzne kolektora
Zewnętrzne porty mogą być wystarczająco duże, ale wywiercone kanały w kolektorze wewnętrznym mogą ograniczać przepływ. Wspólne kanały są kluczowe, gdy wiele siłowników spuszcza olej jednocześnie. Jeśli dwie gałęzie odprowadzają 20 l/min, wspólny kanał musi obsługiwać łącznie 40 l/min.
Dla blok rozdzielacza hydraulicznego, sprawdź średnicę otworu, długość przejścia, przecięcia, gniazda wkładu i ścieżki przepływu jednoczesnego, zamiast sprawdzać tylko rozmiar gwintu portu.
Zawór przeciwwagi
A hydrauliczny zawór równoważący celowo tworzy opór uniemożliwiający sterowanie obciążeniem przekraczającym dopuszczalny limit. Jego usunięcie lub obniżenie nastawy bez przeglądu obwodu może zagrozić sterowaniu obciążeniem.
Niepożądane przeciwciśnienie na wylocie może również zmienić działanie zaworu. W przypadku konstrukcji bez odpowietrzania oferowanych przez Sun Hydraulics:
Wzrost efektywnego ustawienia = przeciwciśnienie wylotowe × (1 + współczynnik pilota)
Przy stosunku pilotowym 3:1 i przeciwciśnieniu na wylocie 100 psi, obliczony wzrost wynosi 400 psi. Ten przykład jest specyficzny dla projektu, a nie uniwersalną regułą ustawień. Sprawdź stosunek pilotowy, układ odpowietrzania, numer referencyjny odpływu i dane producenta.
Jak diagnozować przeciwciśnienie?
- Zaznacz na rysunku hydraulicznym porty wlotowy, wylotowy, zbiornika (T), spustowy obudowy i spustowy sterujący.
- Odtwórz usterkę przy tym samym obciążeniu, temperaturze oleju i funkcjach roboczych.
- Zmierz ciśnienie przed i za podejrzanymi częściami. Zanotuj stałe ciśnienie i krótkotrwałe skoki ciśnienia.
- Porównaj zmierzone wartości z limitami ciśnienia określonymi przez producenta dla konkretnego podzespołu.
- Oblicz przepływ szczytowy dla każdej gałęzi i linii wspólnych, uwzględniając zmiany przepływu spowodowane różnicami w powierzchni tłoczyska cylindra.
- Obserwuj ścieżkę przepływu oleju: sprawdź wskaźniki filtrów, dane chłodnicy, złącza, zawory, węże i kanały kolektora.
Używaj prawidłowych punktów pomiarowych i manometrów o odpowiednich parametrach. Podnoś duże obciążenia i uwalniaj zgromadzoną energię przed pracami serwisowymi. Nigdy nie luzuj przewodów pod ciśnieniem ani nie zwieraj zaworów podtrzymujących obciążenie podczas testowania.
Często zadawane pytania
Jakiego limitu przeciwciśnienia powinienem użyć?
Należy stosować limity opublikowane przez producenta dla każdego konkretnego portu i części. Należy sprawdzić, czy dotyczą one warunków ciągłych, okresowych czy szczytowych. Podawanie wartości procentowej ciśnienia w układzie nie jest wiarygodne.
Czy główny manometr może wykryć problem z odpływem oleju?
Nie. Główny manometr pokazuje ciśnienie wyjściowe pompy, a nie ciśnienie wewnątrz obudowy pompy. Użyj oficjalnego punktu pomiarowego i sprzętu, który może wykryć skoki ciśnienia.
Czy większy wąż powrotny rozwiąże problem przeciwciśnienia?
Tylko jeśli sam wąż powoduje większość strat ciśnienia. Większe węże nie są w stanie rozwiązać problemu ciśnienia obciążenia za zaworem, wąskich ścieżek zaworów, zablokowanych złączy ani zbyt małych wspólnych kanałów rozdzielczych.
Czy pewien poziom przeciwciśnienia jest normalny, czy powinienem spróbować usunąć je całkowicie?
Część z nich jest normalna, a w niektórych obwodach występuje celowo – w celu kontrolowania obciążenia lub ochrony przed kawitacją. Traktuj to jako problem dopiero wtedy, gdy przekracza ono dopuszczalne parametry komponentów.
Co może świadczyć o tym, że mój przewód powrotny jest za mały?
Jedną z przesłanek jest gromadzenie się ciepła w pobliżu węża powrotnego. Inną jest system, który działa dobrze z jednym siłownikiem, ale zwalnia, gdy dwa działają jednocześnie – zazwyczaj wskazuje to na wspólną linię powrotną, a nie tylko na jej rozmiar.
Czy przeciwciśnienie może uszkodzić moją pompę lub silnik?
Zwykle nie dzieje się to samo w sobie, ale zmusza je do cięższej pracy przy tłoczeniu tego samego oleju, co generuje dodatkowe ciepło i z czasem zwiększa zużycie. To czynnik bardziej przyczyniający się do awarii niż bezpośrednia przyczyna.
Czy większy przewód powrotny zawsze rozwiąże problem wysokiego ciśnienia zwrotnego?
Niekoniecznie. Jeśli prawdziwą przyczyną jest zatkany filtr, zimny olej lub zużyty zawór, samo powiększenie przewodu nie rozwiąże problemu. Warto sprawdzić wszystkie te kwestie przed zmianą rozmiaru.
Czy zawór przeciwwagi z odpowietrznikiem całkowicie eliminuje ciśnienie zwrotne?
Nie. Zmienia to sposób, w jaki sprężyna zaworu reaguje na ciśnienie powrotne, ale ciśnienie w przewodzie spustowym nadal może mieć wpływ na ustawienie, a reszta drogi powrotnej nadal wymaga prawidłowego doboru rozmiaru.
Ostatnie myśli
Rozwiązywanie problemów z przeciwciśnieniem powinno wskazywać na konkretną część i port, a nie tylko winić przewód powrotny. W przypadku konsultacji z firmą HYDRAFLU należy podać schemat, kody modeli, przepływy szczytowe, temperaturę oleju, sekwencję operacyjną i odczyty ciśnienia dla danego urządzenia. agregat hydrauliczny lub obwód.
