Hidrolik Makinelerde Verimlilik Nasıl Arttırılır?

Hidrolik Makinelerde Verimlilik Nasıl Arttırılır?

Bu sütunun çoğu okuyucusu, hidrokarbon bazlı bir hidrolik sıvının viskozitesinin sıcaklıkla ters orantılı olduğunun farkındadır. Sıcaklık arttıkça, akışkan viskozitesi azalır ve bunun tersi de geçerlidir. Bu, birkaç nedenden dolayı ideal bir durum değildir. Aslında ideal hidrolik sıvının, 25 derece Y eksenini kesen yatay bir çizgi ile temsil edilen bir viskozite indeksi (sıvının sıcaklığa göre viskozitesindeki değişiklik) olacaktır.

Bu sıcaklık-viskozite, ideal bir hidrolik sıvının, sıcaklıktan bağımsız olarak viskozitede hiçbir değişiklik göstermeyeceğini gösterir.

Ne yazık ki, hidrolik makine verimliliği ve uzun ömür için böyle bir sıvı mevcut değildir. Ve hayatım boyunca böyle bir sıvı oluşması pek olası değil. Ancak böyle bir sıvı geliştirilip patentli olsaydı, yaratıcısı bir altın madeninin anahtarını elinde tutardı. Şimdilik, çok dereceli hidrolik yağımız var. Bu sıvılar yüksek bir viskozite indeksine sahiptir, bu nedenle viskoziteleri sıcaklıktaki değişikliklere tek dereceli bir yağa göre daha az duyarlıdır.

İstenmeyen sonuçlar

Akışkan viskozitesi, tam film yağlamanın elde edilip edilmediğini ve sürdürülüp sürdürülmediğini belirleyen faktörlerden biridir. Yük ve yüzey hızı sabit kalırsa, ancak yüksek çalışma sıcaklığı viskozitenin hidrodinamik bir filmi korumak için gerekli olanın altına düşmesine neden olursa, sınır yağlaması meydana gelir; bu, sürtünme ve yapışkan aşınması olasılığını yaratır.

Öte yandan, hidrolik sistem performansı için sıvı sürtünmesinin, mekanik sürtünmenin ve hacimsel kayıpların optimal olduğu bir viskozite aralığı vardır. Bu, hidrolik sistemin en verimli şekilde çalışacağı viskozite aralığıdır: çıkış gücünün giriş gücüne en yüksek oranı.

Yukarıdaki noktayı açıklamak için şu örneği göz önünde bulundurun: Daha iyi yakıt tüketimi arayışında, motorla çalışan mobil bir hidrolik makinenin üreticisi, makinenin ataşmanına güç veren sabit deplasmanlı pompasını değişken deplasmanlı bir birimle değiştirdi. Makinenin zemin tahriki halihazırda değişken deplasmanlı bir pistonlu pompa (hidrostatik şanzıman) kullanıyordu, bu nedenle ataşmanın hidrolik devresini daha verimli bir konfigürasyona yükseltmek, makinenin tasarım mühendisleri tarafından mantıklı bir ilerleme gibi görünüyordu.

Bu değişiklik test edildiğinde mühendisler, yakıt tüketiminin gerçekte% 12 ila 15 oranında arttığını gördüklerinde şok oldular! Analiz üzerine, yakıt tüketimindeki artış, yağ viskozitesindeki bir artışa, işletme yağı sıcaklığında 30 ° C'lik bir düşüşün neden olduğu bir artışa atfedildi. Başka bir deyişle, "daha kalın" yağ, hidrostatik şanzımanda ekstra sürtünmeyle sonuçlanarak yer sürüşüne güç verdi ve makinenin daha fazla yakıt kullanmasına neden oldu.

Makine, hem hidrolik yağ hem de motor soğutma sıvısı için iki bölümlü bir kombinasyon ısı eşanjörü kullandı. Motor soğutma, motor soğutma suyu sıcaklığına dayalı termostatik olarak kontrol edilen bir hidrolik fan tahriki ile geliştirildi. Yağ soğutucu bölümü, orijinal sabit deplasmanlı hidrolik pompa için boyutlandırıldı.
Bu düzenlemenin dezavantajı, motor soğutmasının termostatik olarak kontrol edilmesi ve hidrolik sistemin olmaması nedeniyle, kombine ısı eşanjöründen geçen hava akışının tamamen motor sıcaklığına bağlı olmasıdır. Bu, sabit deplasmanlı pompanın değişken deplasmanlı bir ünite ile değiştirilmesinden kaynaklanan ısı yükündeki azalmanın, hidrolik yağ sıcaklığında önemli bir düşüşle sonuçlandığı anlamına gelir - bu normalde iyi bir şeydir!

Mühendisler, soğutucunun hidrolik yağı bölümünün çoğunu kapattı ve testi tekrar yaptı. Bu, yakıt tüketimini orijinal seviyesine döndürdü, ancak önemli bir gelişme görülmedi.

Test edilen modifikasyonun, yağ soğutucusunun boyutunda bir küçülme ile ilgili olarak küçük bir maliyet tasarrufu sağlayabileceği sonucuna varıldı. Ancak yakıt tüketimi, soğutma kapasitesindeki herhangi bir mütevazı tasarruftan daha önemli olduğundan, yağın daha düşük bir çalışma sıcaklığında tutulmasıyla sonuçlanan bir pompa için daha fazla ödeme yapma fikri - ancak artan yakıt tüketimi - makine mühendisleri için uzlaşmazdı.

Ders öğrenildi
Bu hikaye, hidrolik yağ sıcaklığının (ve dolayısıyla viskozitenin) yakıt tüketimi üzerindeki etkisini göstermektedir. Kilit noktaları özetlemek için:

• Hidrolik sistem üzerindeki ısı yükü, sabit bir pompanın değişken bir deplasman ünitesi ile değiştirilmesiyle azaltıldı (verimlilik artırıldı);
  Bu, çalışma hidrolik yağı sıcaklığında önemli bir düşüşle sonuçlandı;
  Hidrolik yağı viskozitesinde ortaya çıkan artış, yakıt tüketimini anlamlı bir miktarda artırmıştır.
  Başka bir deyişle, hidrolik yağınız çok kalınsa, yakıt pompasında veya elektrik sayacında ödersiniz. Bununla birlikte, bunun uyarıcı yanı, yağınız çok zayıfsa, tamir atölyesinde ödeyeceğinizdir.

  Bu denemenin her iki pompa seçeneği için aynı ortam sıcaklığında yapıldığını varsayarsak, hidrolik yağ sıcaklığında 30 ° C'lik (54 ° F) bir düşüş oldukça dikkat çekicidir. Bu, kısmen, makineye takılan ısı eşanjörü kombinasyonu ile açıklanabilir. Hidrolik yağı viskozitesi arttıkça, motor daha çok çalışır (daha fazla yakıt yakar), bu nedenle soğutma fanı (motor sıcaklığıyla kontrol edilir) daha sert çalışır. Bu, hidrolik yağdan daha fazla ısının atıldığı ve dolayısıyla hidrolik yağ viskozitesinin daha da arttığı anlamına gelir. Viskoz bir daire.

  Makine tasarımcıları ve makinelerini satın alan insanlar için geçerli olan bu hikayeden bir başka çıkarım, çoğu tasarımcının yağı, hidrolik sistemin temel bileşeni olarak görmemesidir. Görünüşe göre, hidrolik yağın viskozitesi, viskozite indeksi veya sistemdeki hidrolik bileşenler için optimum viskozite sayısı test sırasında dikkate alınmamıştır. Bu, makinenin temel, normal yakıt tüketiminin sadece mutlu bir tesadüf olduğunu gösteriyor.

Yakıt tüketiminin yağ viskozitesiyle arttığını keşfettikten sonra bile ve kurulu soğutma kapasitesini azaltma olasılığı kabul edilip tasarlansa da, görünüşe göre yağın viskozitesini daha yüksek verime (dolayısıyla daha düşük çalışma sıcaklığına) uyacak şekilde değiştirmeye hiç dikkat edilmemiştir. sistemin. Mevcut soğutma kapasitesine sahip daha verimli pompa, uygun viskoziteye sahip bir sıvıyla eşleşmiş olsaydı, makinenin yakıt ekonomisi orijinal sistemden daha üstün olabilirdi.

Başka bir deyişle, makine tasarımcıları, bir hidrolik makinenin Güç Verimliliği Elması dediğim şeyin dört tarafını da doğru bir şekilde değerlendirmede başarısız oldular.

Güç Verimliliği Elması

Güç verimliliği, gücün güç girişine oranı anlamına gelir. 100 kW in'den 90 kW çıkış,% 90'lık bir verimliliktir. 110 kW'dan 90 kW çıkış% 82'lik bir verimliliktir. Ve 120 kW'den 90 kW çıkış% 75'lik bir verimliliktir. Her üç durumda da çıkış gücünün aynı kaldığını unutmayın: 90 kW. Sadece giriş gücü - bu nedenle, ana hareket ettiricinin onu elde etmek için gereken yakıt veya elektrik tüketimi - artmaya devam ediyor!

Bir hidrolik makinenin Güç Verimliliği Elması'nın dörtte biri birbiriyle ilişkilidir. Herhangi birinin değiştirilmesi elmasın simetrisini etkiler.

Bir hidrolik makinenin Güç Verimliliği Elması'nın dört tarafı birbiriyle ilişkilidir; herhangi birini değiştirin ve elmasın simetrisi etkilenir.

Tasarlanmış Verimlilik, sistem için seçilen donanımın "yerel" verimliliğini yansıtır. Bu donanım, orantılı valfler, akış kontrolleri ve basınç düşürücü valfler gibi mevcut güç tüketen cihazların sayısını içerir. Aynı zamanda, gerekli tüm iletkenlerin boyutları ve konfigürasyonu tarafından "tasarlanmış" kayıpları da içerir: borular, hortumlar, bağlantı parçaları ve manifoldlar.

Elmasın diğer tarafında, sürekli giriş gücünün bir yüzdesi olarak Kurulu Soğutma Kapasitesi, hidrolik sistemin tasarlanmış veya yerel verimliliğini yansıtmalıdır. Diğer bir deyişle, yerel verimlilik ne kadar düşükse, kurulu soğutma kapasitesi o kadar büyük olur.

Kurulu soğutma kapasitesinin yanında, hidrolik makinenin çalıştığı Ortam Hava Sıcaklığı bulunur. Bu, hidrolik sistemin yağ viskozitesini büyük ölçüde belirleyen ve Güç Verimliliği Elması'nı tamamlayan çalışma yağı sıcaklığını doğrudan etkiler.

Bir makine tasarımcısının, bu aralığın ne olduğunu bilmesi gerekmesine rağmen, ortam hava sıcaklığı üzerinde hiçbir kontrolü yoktur. Ancak diğer üç değişkeni belirlemektedir (veya en azından belirlemelidir); tasarım verimliliği, kurulu soğutma kapasitesi ve yağ viskozitesi. Güç Verimliliği Elması'nın resimli temsilinin gösterdiği (ve yukarıdaki örnek olay incelemesinin gösterdiği) gibi, bu değişkenlerin hiçbiri tek başına değerlendirilemez.

Güç Verimliliği Elması'na bir makine sahibinin bakış açısından bakıldığında, makine tasarlandıktan, inşa edildikten ve yağla doldurulduktan sonra bile, tasarım verimliliğinin, kurulu soğutma kapasitesinin ve ortam hava sıcaklığının hareketli hedefler - hareketli hedefler olduğunu anlamak yararlıdır. çalışma yağı viskozitesini ve dolayısıyla güç tüketimini etkiler.

Özellikle makine farklı iklim koşullarına sahip konumlar arasında taşınırsa, ortam hava sıcaklığındaki değişiklik olasılığı oldukça açıktır. Ve tasarım verimliliği değişmese de, gerçek işletim verimliliği tipik olarak zamanla aşınma ve yıpranma nedeniyle bozulur. Benzer şekilde, kurulu soğutma kapasitesi giriş gücünün bir yüzdesi olarak zamanla değişmese de, soğutma devresi bileşenlerinin aşınması ve yıpranması ve - hava üflemeli ısı eşanjörleri söz konusu olduğunda - ortam havasındaki varyasyonla etkinliği azaltılabilir. sıcaklık ve yükseklik.

Bu nedenle, bir hidrolik makineyi güç verimliliği “tatlı noktasına” sokmak, bilinçli tasarım gerektirir. Orada tutmak, bağımlı değişkenlerdeki değişikliğin minimumda tutulmasını gerektirir. Her iki durumda da Güç Verimliliği Elması, eldeki görevi anlamada hem makine tasarımcılarına hem de hidrolik ekipman sahiplerine yardımcı olabilir.

Hidroman, mobil ve endüstriyel hidrolik ekipmanların bakımı, onarımı ve revizyonunda 26 yıldan fazla deneyime sahiptir. Hidrolik ekipmanınızın işletim maliyetini düşürmek ve çalışma süresini artırmak hakkında daha fazla bilgi için www.hidrolikmarket.com.tr adresindeki web sitesini ziyaret edin.