ДонНТУ    Портал магистров ДонНТУ

Электронная библиотека

В поисках совершенной гидравлической жидкости

 

Проводя учебные курсы по вопросам обслуживания гидравлических систем, я всегда получаю удовольствие, объясняя моим студентам концепцию, которую я называю "совершенная гидравлическая жидкость".

The perfect hydraulic fluid would have a viscosity index (the change in a fluid's viscosity relative to temperature) represented by a horizontal line intercepting the Y axis at 25 centistokes (Figure 1). Совершенная гидравлическая жидкость будет иметь индекс вязкости (изменение вязкости жидкости  относительно температуры) представленный горизонтальной линией перехвата оси Y на 25 centistokes (рис. 1).

Figure 1. Рисунок 1. Temperature/Viscosity Diagram of The "Perfect Hydraulic Fluid" Температура / Вязкость. Схема В "Совершенная гидравлическая жидкость"

Конечно, такой жидкости не существует, и я не думаю, что такая жидкость будут разработана при моей жизни. For the industrial chemists out there, the word impossible might even spring to mind. Для промышленных химиков это словом, возможно, даже не прийдет в голову. But if such a fluid was developed, its creator would have the key to a gold mine. Но если бы такая жидкость была бы разработана, ее создатель имел бы ключ к  золотому руднику.

Based on my experience in the hydraulic repair business, I believe the failure of hydraulic equipment users to fully appreciate the interrelationship of fluid viscosity and temperature while allowing their equipment to operate outside permissible viscosity limits is a major cause of premature failure of hydraulic components. Основываясь на моем опыте в бизнесе ремонта гидравлики, я считаю, что пользователи гидравлического оборудования не способны в полной мере оценить взаимосвязь жидкости, вязкости и температуры в то время как работа их оборудования вне пределов допустимой вязкости является основной причиной преждевременной неспособности гидравлических компонентов.

Fluid viscosity is a determining factor concerning whether full-film lubrication is achieved and maintained. Вязкость жидкости является определяющим фактором достижения и поддержания полного цикла смазки. If load and surface speed remain constant, but elevated operating temperature causes viscosity to fall below what is required to maintain the hydrodynamic film, boundary lubrication occurs with the possibility of friction and adhesive wear. Если нагрузки и скорости поверхности остаются неизменными, но при повышенной рабочей температуре вязкость  падает ниже того, что требуется для поддержания гидродинамической пленки, отсутствие смазки является причиной возникновения трения и износа

 

 

Рисунок 2. Catastrophic Failure Caused by Low Fluid Viscosity Катастрофические неудачи, вызванне низкой вязкостью жидкости

Figure 2 shows how this can manifest itself in an axial piston pump. Рисунок 2 показывает, каким образом это может проявляться в осевом поршневом насосе. The gold-colored varnish deposits are evidence that this hydraulic system has been operating above the recommended temperature. Отполированные вкладыши свидетельствуют, что это гидравлическая система "работает выше рекомендованных температур. Due to low fluid viscosity, the lubricating film between piston and bore has been lost. Из-за низкой вязкости жидкости, смазывающая пленка между поршнем и цилиндром была потеряна. The resulting friction has super-heated the piston causing it to expand in its bore to the point of interference. В результате трения возник супер-подогрев поршня,приведший к его расширению и созданию помех в работе. Once this occurs, the tensile force pulls the slipper(s) from the piston(s) - also known as catastrophic failure. Как только это произойдет, растягивающая силу тянет ствол (ов) из поршня (с) - известный также как катастрофический провал.

Table 1. Таблица 1. Typical Viscosity Values for Axial Piston Pump Типичная вязкость значения для аксиальных поршневого насоса.

Table 1 lists typical optimum and permissible viscosity values for an axial piston pump. В таблице 1 перечислены типичные и  оптимальной допустимые значения вязкости для осевого поршневог насоса. Note the optimum viscosity range is 16 to 36 centistokes, where the system will operate most efficiently - highest ratio of output power to input power.Оптимальная вязкость в  диапазоне от 16 до 36 centistokes, где система будет работать наиболее эффективно - наивысший показатель производства энергии на единицу потребляемой мощности. In other words, this is the viscosity range where fluid friction, mechanical friction and volumetric leakage are optimal for system performance. Иными словами, это круг, где вязкость жидкости,  механические трения и объемная утечка являются оптимальными для производительности системы.

However, Table 1 tells only half the story. Тем не менее, таблица 1 рассказывает только половину истории. Critical information is missing. Критическая информация отсутствует. It is necessary to know at what operating temperature each of these viscosity numbers is reached. Необходимо знать, при какой рабочей температуре каждая из этих чисел вязкости не будет достигнута.

To establish this, we need to consider the weight of the fluid in the system and its viscosity index - represented by its gradient on a temperature/viscosity diagram. Чтобы установить это, мы должны рассмотреть вес жидкости в системе и ее индекс вязкости - представленный ее градиентом на диаграмме температура / вязкость. The flatter the line, the wider the allowable operating temperature range - for both optimum and permissible viscosity. Чем больше линия, тем более широкий допустимый диапазонн рабочих температур - для оптимальной и допустимой вязкости.

Here's where the perfect hydraulic fluid comes in. If you could use a fluid that flat-lined on a temperature/viscosity diagram at 25 centistokes, a significant variable is removed and most of your problems relating to maintaining viscosity and the reliability issues it can cause if you don't, are instantly solved. Это и есть совершенная гидравлическая жидкость. Если бы вы могли  использовать жидкость, которая имеет жирную линию на диаграмме температура / вязкость  25 centistokes, существенно изменились бы значения и большая часть ваших проблем, касающихся вопросов поддержания вязкости и надежности, была бы мгновенно решена. And that would be worth paying good money for. И это стоит заплатить хорошие деньги.

Alas, such a "magic pill" solution is not available right now. Увы, такой "волшебной таблетки" решения сейчас не существует. So we cannot control the rate of change of viscosity with temperature - or at least not to the ideal degree. Так что мы не можем контролировать скорость изменения вязкости при температуре - или, по крайней мере, не в идеальной степени. But we can control operating temperature. Но мы можем управлять рабочей температурой. So here's another ideal: the climate-controlled hydraulic system. Так вот еще одно совершенство: климат-контролем гидравлическая система с климат - контролем.

Most us have driven or ridden in an automobile fitted with climate control. Большинство из нас водят автомобиль оснащенный климат-контролем. You dial in say, 75°F (24°C) and regardless whether it's snowing outside or hot enough to fry an egg, the climate control heats or cools the auto's interior to maintain the selected temperature. Вы набераете в скажем, 75 ° F (24 ° С) и независимо от того, что снег снаружи или жара, можно поджарить яйцо. Климат-контроль нагревает или охлаждаетинтерьер авто для поддержания выбранной температуры.

What if your hydraulic equipment had a similar system? Что делать, если ваше гидравлическое оборудование имеет аналогичную систему? You tell the computer the weight and viscosity index of the fluid you're using and then select the viscosity at which you want the system to run - say 25 centistokes. Вы говорите компьютеру вес и индекс вязкости используемой Вами жидкости, а затем выбераете вязкость, на которой Вы хотите запустить систему - скажем 25 centistokes. Regardless of whether it's summer or winter and the amount of heat load (internal leakage, etc.) on the system, the climate control heats or cools the fluid as necessary to maintain optimum viscosity. Независимо от того, что это лето или зима, объем тепловой нагрузки (внутренние утечки, и т.д.) сохраняется, климат-контроль нагревает или охлаждает жидкость, как это необходимо для поддержания оптимальной вязкости. Best part: it's possible. Лучшая часть: это возможно. It's just not very practical. Это просто не очень практично.

So with the perfect hydraulic fluid not available and the climate-controlled hydraulic system not feasible in most applications, human intervention is required. Так что совершенная гидравлическая жидкость отсутствует, а применение климат-контроля гидравлической системы не представля -ется возможным, в большинстве случаев требуется вмешательство человека. Someone must do some leg work. Кто-то должен сделать некоторую черновую работу.

Some of the variables that must be considered include the following: Вот некоторые из переменных, которые необходимо рассмотреть, включают следующие:

•  starting viscosity at minimum the ambient temperatureначальная вязкость при минимальной температуре окружающей среды
•  maximum expected operating temperature - which is influenced by system efficiency, installed cooling capacity and maximum ambient temperatureожидаемая, максимальная рабочая температура - которая зависит от эффективности системы, установленной мощности охлаждения и максимальной температуры окружающей среды
• permissible and optimum viscosity values for individual components in the system допустимые и оптимальные значения вязкости для отдельных компонентов системы

Once all these variables have been considered and a fluid with a suitable weight and viscosity index has been selected, an additional column of information can be added to the table (Table 2). После того как все эти показатели будут рассмотрены и жидкость с подходящим весом и индексом вязкости будет выбран, дополнительная информация может быть добавлена в колонку таблицу (Таблица 2).

Having defined the operating parameters shown in Table 2 for a specific piece of hydraulic equipment, damage caused by low or high fluid viscosity can be prevented by installing fluid temperature alarms and/or shutdowns. Определив эксплуатационне параметры, указанные в таблице 2 для конкретного куска гидравлического оборудования, дефекты, вызванные низкой или высокой вязкостью жидкости можно предотвратить, установив температуру жидкости, сигнализацию и / или остановку.

In the absence of the perfect hydraulic fluid and short of installing climate control on all your hydraulic equipment, this is the only way to ensure failures similar to that shown in Figure 2 don't happen to you. В отсутствие совершенной гидравлической жидкости и установки климат-контроля на всем Вашим гидравлическом оборудовании, это единственный способ предотвратить неудачу, аналогичную той, которая показано на Рисунке 2. For more information about hydraulic failures and how to prevent them, go to: www.PreventingHydraulicFailures.com Для получения дополнительной информации о гидравлических неудачах и как их предотвратить, обратитесь к сайту: www.PreventingHydraulicFailures.com

About the Author: Об авторе:

Brendan Casey has more than 18 years experience in the maintenance, repair and overhaul of mobile and industrial hydraulic equipment. Брендан Кейси имеет более чем 18 лет опыта в области технического обслуживания, ремонта мобильного и промышленного гидравлического оборудования. For more information on reducing the operating cost and increasing the uptime of your hydraulic equipment, visit his Web site: www.InsiderSecretsToHydraulics.com. Для получения более подробной информации об уменьшении эксплуатационных расходов и повышения uptime вашей гидравлического оборудования, посетите его веб-сайт: www.InsiderSecretsToHydraulics.com.