ULEIURI HIDRAULICE

ULEIURI HIDRAULICE

Notiuni de baza

Termenul hidraulica era utilizat pentru a desemna orice aplicatie inginereasca a proprietatilor lichidelor, in special ale apei. Cu toate acestea, la ora actual prin acest cuvant se intelege utilizarea lichidelor pentru transmisia energiei.

Cric hidraulic simplu

O trasatura cruciala a sistemului de mai-sus consta in conversia unei forte mici intr-una mult mai mare. Forta aplicata pistonului mic este amplificata de pistonul mai mare in functie de dimensiunile lor respective. De exemplu, o forta de 10 newtoni aplicata unui piston cu o suprafata de 1 cm² va exercita o forta totala de 1000 newtoni asupra unui piston in suprafata de 100 cm² .

Notiuni hidrostatice de baza

Hidraulica este o ramura a stiintei mecanicii fluidelor - studiul fluidelor statice si in miscare. Mecanica fluidelor statice este cunoscuta drept hidrostatica, in timp ce mecanica fluidelor in miscare este denumita hidrodinamica.

In sistemele hidraulice care ne intereseaza, energia este transferata prin tansmisia presiunii printr-un lichid.

Masinile hidraulice functioneaza deoarece lichidele poseda doua proprietati de baza: sunt mai mult sau mai putin incompresibile si, atunci cand sunt tinute intr-un recipient inchis, transmit presiunea in mod nediminuat in toate directiile si actioneaza cu forta egala asupra tuturor suprafetelor egale. Acest ultim principiu este cunoscut drept Legea Pascal.

Atunci cand o forta F este aplicata unui fluid inchis pe o    zona cu suprafata A, se creeaza o presiune P in fluid. Forta, suprafata si presiunea sunt relationate prin expresia:

P=F/A

Intrucat, conform Legii Pascal, presiunea actioneaza in mod egal si simultan in toate directiile, dimensiunea si forma recipientului nu sunt importante. Aceasta inseamna ca o sarcina mica pe o suprafata mica poate suporta o sarcina mare pe o suprafata mare.

De exemplu, o forta F₁) de 10 Νewtoni aplicata pe o suprafata de cm² creeaza o presiune de:

F₁/A₁=10N/1cm²=10N/cm²=10bar

Acesta presiune, aplicata pe o suprafata (Α₂) de 100cm² produce o forta (F₂) de:

F₂=PxA₂=10 bar x 100 cm²=1000 ewtons Pa=N/m²

Desen: Force - Forta; Area - Suprafata; Pressure - Presiune.

Componente ale sistemelor hidraulice

Lichide hidraulice

Uleiurile minerale satisfac prima cerinta a unui lichid hidraulic: capacitatea de a transmite presiunea la o gama larga de temperatura. In plus, acestea prezinta avantajul important de a fi capabile sa lubrifieze partile in miscare dintr-un circuit hidraulic si sa le protejeze impotriva coroziunii. Cu toate acestea, uleiurile minerale nemodificate nu au capacitatea de a desfasura, in mod corespunzator, toate functiile cerute unui lichid hidraulic. De aceea, majoritatea uleiurilor hidraulice contin aditivi adecvati pentru ameliorarea proprietatilor lor.

Pompe

Fiecare sistem hidraulic are la baza o pompa. Cele mai utilizate sunt urmatoarele tipuri de pompe: pompa cu roti dintate, pompa cu palete sau pompa cu piston.

Pompele cu roti dintate sunt compacte, de constructie mecanica simpla si relativ ieftine. Acestea sunt adecvate pentru sistemele cu presiune scazuta care functioneaza la viteze de curgere scazute si se utilizeaza, in mod obisnuit, in aplicatiile mobile de mici dimensiuni, cum ar fi sapatoare si excavatoare.

Pompa cu roti dintate externa consta dintr-o pereche de roti dintate care se roteste intr-o carcasa strans fixata. Un arbore extern actioneaza o roata dintata iar acesta actioneaza cealalta roata dintata a perechii in directia opusa. Pe masura ce rotile dintate se rotesc, fluidul este absorbit intr-o parte, purtat prin carcasa in spatiile dintre dintii angrenajelor si, in cele din urma, evacuat in partea opusa.

Pompa cu roti dintate interna este mult mai compacta decat pompa cu roti dintate externa. In acest dispozitiv, un ax extern actioneaza roata dintata interna, care se roteste intr-o roata dintata externa si o antreneaza in aceeasi directie. Fluidul este absorbit din rezervor pe masura ce dintii rotii dintate se decupleaza, este purtat prin carcasa in spatile dintre dintii angrenajelor si impins afara aproape de punctul in care dintii se intorc in angrenaj.

Pompa elicoidala este o dezvoltare a pompei cu roti dintate care poate produce presiuni si viteze de curgere mai mari. Acest tip de pompa transporta fluidul prin miscare a trei elice angrenate.

Motoare hidraulice

Motorul hidraulic este o componenta a unui sistem in care lucrul mecanic este produs de miscarea lichidului hidraulic. Cele mai simple motoare sunt servomotoarele de actionare liniare in care fluidul exercita o presiune asupra pistonului dintr-un cilindru.

Functiile lichidelor hidraulice

Un lichid hidraulic trebuie sa indeplineasca urmatoarele functii:

Transmisie de forta

Acesta este scopul principal al unui lichid hidrauilc. Transmisia eficienta a puterii hidraulice necesita un lichid care rezista la compresie si care curge cu usurinta in circuitul hidraulic.

Lubrifiere

Mecanismele utilizate in sistemele hidraulice sunt fabricate, de obicei, cu mare precizie. Toate componentele in miscare trebuie sa fie unse adecvat, in scopul reducerii la minim a frictiunii si uzurii. Lichidul hidraulic este invariabil utilizat in acest scop, ca si pentru transmisia fortei.

Racire

Lichidul trebuie sa aiba capacitatea de a disipa caldura generata in sistemul hidraulic.

Protectie

Sistemul trebuie protejat impotriva coroziunii.

Etansare

Lichidul trebuie sa fie destul de vascos pentru a asigura o buna etansare intre partile in miscare ale pompelor, supapelor si motoarelor, astfel reducand la minim orice scurgere si asigurand functionarea optima a acestor dispozitive. De asemenea, lichidul trebuie sa fie compatibil cu materialele de etansare utilizate in cadrul sistemului.

Filtrabilitate

Lichidul trebuie sa fie stabil la caldura si oxidare si sa reziste la descompunere si formarea de depuneri si namol. De asemenea, lichidul trebuie sa fie usor filtrabil, pentru indepartarea impuritatilor solide.

Uleiurile minerale pot indeplini toate aceste cerinte. Stabilitatea, proprietatile de lubrifiere si capacitatea de protectie anticoroziva a acestora le recomanda drept lichide hidraulice pentru majoritatea aplicatiilor.

Proprietatile necesare lichidelor hidraulice

In scopul indeplinirii corespunzatoare a functiilor sale, un lichid hidraulic trebuie sa aiba anumite caracteristici. Cele mai importante dintre acestea sunt enumerate mai jos:

Compresibilitate

Uleiurile minerale pure sunt, practic, incompresibile la presiunile generate in sistemele hidraulice obisnuite. (De fapt, apa este chiar mai putin compresibila decat uleiurile minerale dar nu este un lichid hidraulic ideal din alte motive.)

Proprietati de evacuare a aerului si antispumante

In plus, atunci cand un lichid hidraulic care contine aer antrenat se intoarce in rezervorul sistemului, se poate produce fenomenul de spumare, pe masura ce bulele de aer se ridica la suprafata lichidului. Spumarea poate fi agravata de contaminarea fluidului. Spumarea afecteaza numai suprafata lichidului iar nu factorul de compresibilitate dar poate avea consecinte serioase. Daca spuma patrunde in circuitul hidraulic din rezervor, eficienta sistemului va fi serios afectata, intrucat spuma este ineficienta ca lichid hidraulic. Componentele sistemului pot fi avariate, deoarece spuma este un lubrifiant mult mai putin eficient decat o pelicula continua de ulei. De asemenea, spumarea excesiva poate conduce la pierderea lichidului hidraulic prin ventilele de aer ale rezervorului.

Pentru depasirea acestor probleme, un lichid hidraulic trebuie sa aiba bune proprietati de evacuare a aerului si antispumare. Uleiurile minerale de viscozitate joasa inalt rafiante au, in general, aceste proprietati. Daca este necesar, se pot folosi aditivi antispumanti pentru suprimarea formarii de spuma. Totusi, intrucat acesti aditivi pot, de asemenea, incetini debitul de evacuare a aerului, este necesara alegerea tipului si cantitatii corecte de aditiv in scopul ajungerii la un compromis intre aceste doua cerinte conflictuale.

Viscozitate

Cea mai importanta proprietate a unui lichid hidraulic, cat priveste lubrefierea, este viscozitatea acestuia. Uleiul trebuie sa aiba o viscozitate destul de mare pentru a lubrifia eficient componentele sistemului, in special pompa. De asemenea, trebuie sa fie destul de consistent pentru a mentine o etansare eficienta si a restrictiona scurgerile prin orificiile mobile ale pompelor, supapelor si motoarelor.

In acelasi timp, viscozitate nu trebuie sa fie atat de mare incat frictiunea lichidului sa impiedice circulatia libera a uleiului in circuitul hidraulic. In plus, uleiurile dense sunt agenti racitori mai putin eficienti decat uleiurile diluate. In practica, un ulei cu viscozitatea cea mai joasa care va lubrefia pompa este, de obicei, ales drept lichid hidraulic. In general, viscozitatea cea mai joasa pe care o vor tolera pompele hidraulice este de aproximativ 10 cSt la temperatura lor de functionare. Viscozitatea optima este, de obicei, acceptata ca fiind intre 16 si 36 cSt la temperatura de functionare.

Indice de viscozitate

Indicele de viscozitate (VI) al unui ulei masoara proportia in care viscozitatea acestuia se modifica odata cu temperatura. Un ulei cu un indice mare de viscozitate indica o variatie mai mica a viscozitatii la temperatura decat un ulei cu un indice scazut de viscozitate.

Indicele de viscozitate (VI) al unui ulei hidraulic trebuie sa fie destul de mare pentru a permite functionarea eficienta a uleiului la intreaga gama de temperaturi de functionare ale sistemuui. Uleiul trebuie sa ramana destul de vascos pentru a actiona ca lubrifiant eficient la cele mai inalte temperaturi de functionare, dar sa nu devina atat de vascos la temperaturile joase incat sa nu curga liber si sa faca dificila pornirea la rece.

Majoritatea lichidelor hidraulice au un indice de viscozitate in jur de 100 dar, acolo unde se intalneste o gama foarte larga de temperaturi de functionare, de exemplu in sistemul hidraulic al unei aeronave, poate fi necesar un ulei cu un indice de viscozitate de 150 sau mai mult.

Proprietati antiuzura

Majoritatea uleiurior hidraulice contin aditivi antiuzura in formula lor, in scopul imbunatatirii sarcinii limita. Acestia ajuta, in special, la reducerea uzurii in pompele cu palete in care varfurile paletelor culiseaza in carcasele lor la viteze mari, sub sarcini grele si creeaza temperaturi mari. Aditivii antiuzura reduc, de asemenea, uzura si extind durata de functionare a pompelor cu roti dintate si a pompelor cu piston.

Aditivii antiuzura au efect deoarece, la temperaturile inalte generate de frecarea suprafetelor de metal, ei reactioneaza cu metalele, acoperindu-le cu o pelicula chimcia. Aceasta pelicula permite o forfecare usoara, astfel incat frictiunea si uzura sunt reduse.

Caracteristici de "lipire si alunecare"

In unele sisteme hidraulice, exista tendinta unor miscari sacadate. Aceasta miscare asa-numita "lipire si alunecare" se poate intalni, in special, in servomotoarele de actionare liniare atunci cand functioneaza la viteze joase si sarcini mari. Pistoanele servomotorului tind sa se lipeasca pe masura ce frictiunea statica atinge un punct maxim si apoi sa alunece cand aceasta este depasita. Caracteristica "lipire si alunecare" poate cauza probleme atunci cand miscarile line sunt de o importanta cruciala, de exemplu in simulatoarele de zbor si unele masini-unelte. Uleiurilor hidraulice li se pot adauga aditivi de modificare a frictiunii pentru ameliorarea caracteristicilor lor frictionale si pentru prevenirea producerii "lipirii si alunecarii". Acesti aditiv ajuta, de asemenea, la ungerea unor dispozitive de etansare deosebit de eficiente.

Capacitate de dezemulsionare (Decantare a apei)

Uleiurile hidraulice sunt adesea contaminate cu apa, care tinde sa patrunda in sistem prin rezervor, prin condensare. Apa poate antrena corodarea pompelor, supapelor si lagarelor si poate afecta semnificativ capacitatea de lubrifiere a uleiului. La temperaturile la care functioneaza multe sistme, in jur de 60^oC sau mai putin, apa nu se evapora din ulei. Astfel, un ulei hidraulic trebuie sa aiba capacitatea de a decanta apa rapid, respectiv sa prezinte o buna capacitate de dezemulsionare. Uleiurile minerale premium tind sa se separe rapid de apa dar aceasta excelenta capacitate de dezemulsionare este afectata negativ de prezenta ruginei, impuritatilor si produselor de descompunere a uleiului. Anumiti aditivi, cum ar fi dispersantii si detergentii, pot reduce capacitatea de dezemulsionare, astfel ca nu trebuie utilizati in uleiurile hidraulice care necesta o buna decantare a apei.

Stabilitate termica

Multe sisteme hidraulice sunt proiectate sa lucreze la temperaturi inalte. Lichidele utilizate in aceste sisteme trebuie sa fie suficient de stabile pentru a rezista la degradare, formarea de namol si corodarea metalelor feroase si neferoase, la aceste temperaturi inalte de functionare.

Rezistenta la oxidare

Durata de exploatare a unui ulei hidrauic depinde, in mare masura, de capacitatea sa de a rezista la oxidare. Uleiul mineral se inchide la culoare si se ingroasa la oxidare. Namolul care se poate forma blocheaza supapele si filtrele, in timp ce produsele reziduale acide antreneaza coroziunea si formarea de lac. Temperaturile si presiunile mari, care se intalnesc in multe sisteme hidraulice, incurajeaza descompunerea lichidelor. De aceea, uleiurile utilizate in aceste sisteme includ, in mod obisnuit, aditivi antioxidanti pentru inhibarea oxidarii si prelungirea duratei de exploatare.

Proprietati anticorozive

Uleiurile hidraulice de inalta performanta contin inhibitori ai coroziunii, care combat corodarea cauzata de efectele contaminarii cu apa si cu produsele de descompunere a uleiului.

Filtrabilitate

O cauza majora a defectarii sistemelor hidraulice o constituie contaminarea lichidului hidraulic. De aceea, filtrele sunt incorporate in circuitul sistemului pentru indepartarea impuritatilor solide. Este important ca lichidul sa poata trece cu usurinta prin aceste filtre fara sa le infunde.

Puritate

Fiabilitatea si durata de functionare a componentelor circuitelor hidraulice sunt, in mare masura, influentate de puritatea lichidului hidraulic. Aceasta se adevereste, in special, in cazul sistemelor care functioneaza la presiuni mari si al acelora care incorporeaza componente cu tolerante apropiate.

Exista trei surse principale de contaminare.

In primul rand, asamblarea sistemului hidraulic produce, inevitabil, o mare varietate de deseuri, cum ar fi aschii de metal, fibre textile, stropi de vopsea si zgura de pe tevi. Pentru evitarea injectarii acestor impuritati in sistem, acesta trebuie examinat cu grija si spalat cu lichid filtrat inainte de a fi pus in functiune pentru prima data.

LUBRIFIANTI HIDRAULICI SHELL

SHELL TELLUS T 15, 22, 37, 46, 68, 100

Uleiuri hidraulice antiuzura de performanta premium care incorporeaza un aditiv special de imbunatatire a indicelui de viscozitate pentru ameliorarea caracteristicilor lor de viscozitate/temperatura.

Specificatii:

DIN 51524 T3 HVLP, CETOP RP91H HM,

MIL-H-24459, SMR, VICKERS I-286-S / M-2952-S

SHELL HYDRAU TP 68

(verde)

Shell Hydrau TP este un ulei hidraulic adecvat, in special, pentru transmisiile hidraulice care functioneaza la presiune mare si variatii substantiale de temperatura. Este utilizat, in special, in lucrarile de constructii si echipamentele mecanice de manipulare, pentru care se recomanda ISO VG 46. Este adecvat, in special, pentru echipamente hidraulice Poclain.

Specificatie: DIN 51524 PART 3 HVLP.

SHELL TELLUS 22, 37, 46, 68, 100

Lichide pe baza de ulei mineral cu indice mare de viscozitate, rafinate cu solventi, de prima calitate recunoscute, in general, ca fiind "reglorul-standard" in domeniul industriei hidraulice si al ungerii hidrodinamice.

Specificatii:

DIN 51524 Τ2 HLP, CETOP RP91H HM.

SHELL TELLUS C 10, 150, 220, 320

Uleiurile Shell Tellus C sunt uleiuri minerale cu indice mare de viscozitate, rafinate cu solventi, amestecate cu aditivi fara zinc si alti adiviti pentru a asigura o performanta extinsa a anumitor sisteme hidraulice si de transmisie a fortei.

Specificatii:

DIN 51524 Τ1 HL,    CETOP RP91H HL.

VICKERS I-286-S, DENISON HF2

SHELL DONAX TC 10W, 30, 50

Uleiurile Donax TC sunt create pentru a asigura operatorilor o functionare fara probleme si fiabilitate maxima pe intreaga durata de viata a echipamentelor. Donax TC indeplineste cerintele in crestere ale sistemelor moderne de transmisie, transmisie finala, frane imersate in ulei si sisteme hidraulice, adecvate pentru conditii grele de teren.

Indeplineste specificatiile

CATERPILLAR TRACTOR TO-4,GENERAL MOTORS ALLISON C-4,KOMATSU KES 07 851.