Växjö krandagar 2011 Tema hydraulik Växjö 2011-11-09 Karl-Magnus Wirestig Anders Jacobi
Agenda Kort om oss Föroreningar och renhet Hydraulsystem Framtiden
Systemföroreningar Fasta partiklar Luft Vatten Mikroorganismer Termisk förorening
I hydrauliska system finns tre huvudorsaker till förorening 1. Produktion, montering och underhåll. 2. Drift 3. Exponering
Fasta partiklar Fasta partiklar utgör ett hot mot alla utsatta ytor i systemet genom följande typer av förslitning: Tre-kropps erosion Bombardemangs erosion Deformations erosion
Filtrering - Hur verifiera renheten i ett system? Vanligaste systemet idag, ISO4406 Det innebär att man visar antalet partiklar för tre olika partikelstorlekar >4μm, >6μm, >14μm som finns /100 ml olja.
ISO 23/21/18 1500 kg ISO 14/12/9 3kg Exempel på vikten av föroreningar som passerar pumpen i ett smutsigt och ett rent system / år. Pumpkapaciteten är på 100 l/min.
REFERENSDUK
REFERENSDUK
Luft Luft kan uppträda i olja både fritt och i bunden form. Så länge luften finns i bunden form utgör den ingen fara för oljesystemet, men vid tryckfall kan luftbubblor* frigöras och komma ut i hydraulvätskan. Fri luft ger en följd olika problem såsom: Okontrollerade rörelser i systemet Sämre smörjförmåga Sämre pumpegenskaper Högre ljudnivå Skum Dieseleffekt med oxidation, temp.stegringar m.m. som följd *) Olja kan innehålla upp till 100 ggr. så mycket bunden luft vid 100 bars tryck jämfört med olja vid atmosfärstryck.
Vatten Vatten finns alltid i olja. Vatten ovanför mättnadsgränsen är skadligt. Normala värden. Hydrauloljor Smörjoljor 200-300 ppm 500-600 ppm Olja och vatten bildar emulsion om de blandas ordentligt via passage genom pump, trång ventil eller strypning. Fritt vatten självseparerar från oljan om den ges tid till detta. Olja är hygroskopisk. D.v.s. att den suger åt sig fukt om den utsätts för fukt i sin omgivning. Exempel: En olja, MIL-H-46170 exponerades för luft med en relativ fuktighet på 80% i 30 dagar. Vatteninnehållet steg från 200 ppm till 3000 ppm. En annan olja, MIL-H-6083 steg från 40 ppm till 4000 ppm.
Vatten i oljan 600 1000 ppm börjar oljan bli grumlig. 1500 2000 ppm blir olja gråaktig Ny olja ( 71 ppm) Kontaminerad olja (2300 ppm)
Vatten, konsekvenser Vatten i oljan ökar oxidationen och därmed tillförs mer oxidationspartiklar Vatten skadar antioxidanter i oljan och detta bildar limliknande föroreningar och slam Rost Komponentlivslängd kan reduceras med upp till 40% Vatten har även en katastrofal påverkan på följande additiver. Antioxidanter Syror utfälls Antirost Angrepp på alla ytor Visk. förbättrande polymeriseras. (sätter igen filter) Antiwear (ZDTP) Bildar svavelsyra, svavelväten m.m.
Mikroorganismer Mikroorganismer kan bara växa i system som redan är förorenade av vatten. Man finner oftast dessa organismer i vattenbaserade hydraulvätskor (HFA, HFC) och i mycket stor utsräckning i s.k. miljövänliga vätskor. (bl.a syntetestrar). Eftersom vatten är nödvändigt för alla former av liv så finner man väldigt få mikroorganismer i rena vattenfria mineraloljor. (< 400 organismer / ml.) Men tillförs vatten förökar sig dessa otroligt snabbt till koncentrationer upp till 100 miljoner organismer / ml. Storleken på dessa organismer varierar från 1 µm för en enkelcellsorganism (coccus) upp till ca 100 µm för en vindruvsliknande grupp (staphylococci) eller kedja av organismer (streptococci).
Mikroorganismer, konsekvenser Nedbrytning av hydraulvätskan Korrosion Blockering av filter Missfärgning Dålig lukt Svavelsyra bildas Tätningar angrips med läckage som följd
Termisk förorening Den termiska energin i en hydraulvätska mäts som temperatur. Den största faran med för hög oljetemperatur är att oljan bryts ner och bildar slam, limliknande föreningar och syror. Oxiationstakten för oljan dubblas för varje 10 C temp. ökning. Man beräknar att oljans livslängd halveras för varje 8,5 C temp. Ökning (Vid 100 C återstår ca 3% av ursprunglig livslängd) Normal arbetstemperatur: ca. 40 C
Termisk förorening, forts. Om systemets max. temperatur överskrids kan följande kedjereaktion leda till totalt haveri. 1.Viskositetens sjunker snabbt 2.Smörjningen går från hydrodynamisk till mekanisk kontakt mellan ytor 3.Komponenters slitage ökar och därmed även spelet mellan rörliga delar 4.Internt läckage ökar 5.Den mekaniska effektiviteten minskar snabbt 6.Oljetemperaturen ökar ännu mer 7.Tätningar slutar fungera 8.Oljan bryts ner totalt.
Filtrering Oljesystemets filter Tryckfilter Returfilter Andningsfilter Off-line filter Sugfilter
Filtrering - Var sätter vi filter?
Tryckfilter
Returfilter
Sugfilter
Andningsfilter
Cirkulationsfilter (Off-line filter)
Hydraulsystem
Vid dimensionering måste man ta hänsyn till nedanstående punkter: De grundläggande formlerna som används vid beräkningarna tar inte hänsyn till förluster i den ingående delarna t.ex. pumpar och motorer Tryck och hastigheter på cylinderrörelser för mastlyftcylinder, tiltcylinder och andra funktioner Vridmoment och deplacement på framdrivningssystemet Beräkningar av; åkhastigheten och vilken stigning maskinen ska klara av överstigande av max åkhastighet hydraulsystemets systemtryck under alla typer av körningar effektbehov Mekanisk och volymetrisk verkningsgrad på ingående delar Livslängd på produkten Kylkapacitet Tryckfallsberäkningar i hydraulsystem Kontroll av flödeshastigheter i hydraulsystem
Laster
Blick framåt