Hydraulvätskor TMHP02

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Hydraulvätskor TMHP02"

Carina Sandberg
för 7 år sedan
Visningar:

1 Hydraulvätskor TMHP02 Karl-Erik Rydberg Krav på hydraulvätskor! Smörjegenskaper! Miljöanpassning - Swedish Standard SS SP! Viskositetsområde! Filtrerbarhet! Brännbarhet! Pris 1

2 Sveriges oljeberoende Sveriges totala energiproduktion, , i TWh Kol och koks Biobränslen Råolja och oljeprodukter 2

3 Viktiga användningsområden för miljöoljor Miljöanpassade hydrauloljor i skogsindustrin sedan 1990 Miljö-oljor för vattenturbiner och fartyg sedan

4 Fysikaliska data för hydraulvätskor!" #" C p 4

5 Typisk specifikation för hydraulvätskor Viskositet och VI har störst inverkan på systemförlusterna 5

6 Hydraulvätskor viskositet Definitioner: Dynamisk viskositet: $ = #!! [Ns/m 2 ] där # = vätskans densitet i [kg/m 3 ] Kinematisk viskositet:! [m 2 /s] Standardiserad enhet för kinematisk viskositet är cst (centistoke) 1 cst = 1!10-6 m 2 /s. För en hydraulvätska anges den kinematiska viskositeten enligt ISO-standard Exempel: ISO VG 46, vilket innebär att vätskans kinematiska medelviskositet är 46 cst vid 40 o C. 6

7 Viskositets-diagram för hydrauloljor log log( " + c ) = n! log( T ) + k! = kinematisk visk. 1 cst = 1"10-6 m 2 /s cst = centistoke Hydraulolja ISO VG cst vid 40 o C VI = Viskositetsindex 7

8 Kinematisk viskositet (!) Jämförelse mellan mineralolja och vatten 8

9 Viskositetens inverkan på förluster i hydraulsystem Laminär spaltläckning: q l " 1! Friktionskrafter i tätspalter: F f "! Tryckförluster vid laminär rörströmning: #p "! 9

10 Teori för tryckförluster i ledningar 10 Tryckförlust i rak ledning med längden L, diametern d och strömningshastigheten v m (= q/a) Friktionsfaktor, ":!! lam turb 64 = Re 0,136 = 4 Re Laminär str.: Turbulent str.: $! L! # " p f =! d Re < < Re < 10 32! L! # p! v d " f, l = 2 2 v 2 0,068! L " # d m p f, t =! $!! m Reynolds tal : Re v = 1.75 m d $ # $ v d $ v = "!! = dynamisk visk., [Ns/m 2 ]

11 Viskositetens inverkan på tryckfall i ledningar 11

12 Beräknade och uppmätta tryckförluster Mineralolja, VG 46, VI = 98 Hose diam. = 10 mm, viscosity = cst, VI = 98 Hose pressure drop, [bar/15 m] - Measurements T = 40 o C %! = 46 cst T = 50 o C %! # 30 cst Re = 2300 Max pressure drop, 46 cst Max pressure drop, 30 cst Re = Flow velocity, [m/s]

13 Optimal oljeviskositet för axialkolv-pumpar Modellbaserade verkningsgradsberäkningar Hydro-mechanical efficiency p p # p Volumetric efficiency 75 cst n p 13 Overall efficiency 12 cst Overall efficiency (# p = 1.0) Optimal viskositet: p " p opt =! np! opt! Tryck Varvtal C k v v

14 Viskositetsområde för hydraulmaskiner 14

15 Viskositetens skjuvhastighetsberoende 15

16 Värmekapacitetens (C p ) inverkan på vätsketemperaturen Hydraulisk förlusteffekt (q. &p) omsätts till värmeeffekt i vätskan:. m" C. m = p " # T q "! = q " # p " T # " p $! C p &p = 100 bar, # = 890 kg/m 3 och C p = 2000 J/(kg K) ger $T = 5,6 o C. 16 Vatten: C p = 4,18 kj/(kg K) Etanol: C p = 2,44 kj/(kg K) Mineralolja: C p = 2,0 kj/(kg K)

17 Effektiv kompressionsmodul - ' e 1! = e! oil! sur ' e ' emax! = e!! oil oil "! +! sur sur 17

18 Hur välja hydraulvätska?! Några viktiga kriterier för val av hydraulvätska! Systemtryck, pump/motor-varvtal, typ av hydraulmaskiner och ledningsdimensioner krävs för att specificera lämplig viskositet.! Krav på viskositetsindex Mobilhydraulik: VI = ! VG 10, 22, 32 eller 46? I mobila applikationer är optimalt VG beroende av VI-värdet.! Hög skjuvstabilitet. Säkerställer att viskositet och VI påverkas marginellt vid skjuvning av hydraulvätskan.! Vatten- och luft-avskiljning. 18

19 Slutsatser framtidens hydraulvätskor " Krav på framtidens hydraulvätskor " minimera förlusterna i hydraulsystem " vara miljöanpassade med avseende på nedbrytbarhet och giftighet " hög stabilitet syratal/hydrolys, viskositet, viskositetsindex, skjuvning " vattenresistens, luftavskiljning " stort temperaturområde Den hydraulvätska som bäst klarar dessa krav är syntetiska mättade estrar 19

20 Syntetiska mättade estrar Framtidens hydraulvätska? Viskositetshöjning s f a drifttid Syratalshöjning s f a drifttid Syntetiska mättade estrar har bättre smörjegenskaper och stabilitet än mineraloljor och är dessutom miljöanpassade. Vad är en ester? Fettsyra + alkohol # Ester + vatten 20

21 Framtidens lösning av friktionsproblem i hydraulmaskiner? Koeningsegg-Agera-R V8-motor med lågfriktionsbeläggning på cylinderfoder och sänkt smörjoljeviskositet ökar maxeffekten c:a 30 hästkrafter. Lågfriktionsbeläggning av en nano-komposit (utvecklad av Applied Nano Surfaces, ANS) som binder olja och ger extremt låg friktion (friktionskoefficient = 0,04). 21

Relevanta dokument

Hydraulvätskans inverkan på systemförluster

Hydraulik-dagarna 2012 Hydraulvätskans inverkan på systemförluster LiU/IEI/Flumes E-mail: karl-erik.rydberg@liu.se Viktiga egenskaper hos hydraulvätskor Smörjegenskaper, smörjfilm med hög bärighet Viskositet,