Rosler MURR2 Schunk

Hydraulické oleje pro vstřikolisy a jejich provozní diagnostika

Když vznikl hydraulický systém, byl vědní obor fluidního inženýrství ještě neznámý a Pascalovy principy začali při svých vynálezech uplatňovat Sir William George Armstrong a Josef Bramah.  

 

Od prvopočátku k dnešku
Držitelem patentu na vynález hydraulického lisu se stal v roce 1795 Josef Bramah. V roce 1845 navrhl Sir William George Armstrong svůj hydraulický jeřáb a tvrdil, že vyloží lodě rychleji a levněji než běžně používané jeřáby. Hydraulický zvedák vynalezl v roce 1851 Richard Dudgeon. A právě tyto skutečnosti nám vytvořily podmínky rozvoje poměrně efektivního přenosu tlakové energie formou kapalin. Zároveň nám umožnily ovládat parametry takto přenášené energie podle přesně zadaných požadavků. Postupem času nacházely technicky vylepšené hydraulické systémy široké uplatnění v dynamicky se rozvíjejícím průmyslu. V současné době jsou hydraulické systémy jedním z nepostradatelných mechanických prvků používaných při konstrukci a stavbě strojů. Pro své fyzikální vlastnosti byla zpočátku jako fluidní médium využívána voda. Tu postupem času nahradily výkonnější a dokonalejší kapaliny s vlastnostmi nezbytnými pro dlouhodobě spolehlivý provoz stávajících výkonných hydraulických systémů.

Hydraulické oleje
Vedle speciálních hydraulických kapalin se stal jednou z nejrozšířenějších kapalin minerální hydraulický olej. Pro své optimální fyzikální a další vlastnosti je právě on používán ve velké většině dnes konstruovaných a provozovaných hydraulických systémů.  Hydraulické oleje, stejně jako i ostatní moderní hydraulické kapaliny, jsou během provozu v hydrostatickém systému vystaveny mnoha vlivům. Musí být nestlačitelné, odolné vůči vysokým tlakům a teplotám. Redukcí průtoků dochází u hydraulických olejů k expozici prouděním při vysokých průtokových rychlostech. Hydraulické oleje jsou ve výkonných hydraulických systémech namáhány vysokým oběhovým číslem, které tak klade enormní nároky na jejich minimální pěnivost a schopnost maximálně odlučovat vzduch. Během provozu hydraulických olejů jsou náročné požadavky kladeny i na bezchybnou schopnost eliminovat nepříznivé vlivy kontaminace oleje vodou. Ta pochází jednak z kondenzované vzdušné vlhkosti a v některých případech i z možných netěsností chladicích systémů. K další expozici hydraulického oleje během provozu dochází v četných třecích a regulačních uzlech hydraulických systémů. Tedy tam, kde jsou od olejů očekávány výborné protioděrové a mazací vlastnosti, u některých typů olejů i vlastnosti detergentní.
Jaké vlastnosti musí splňovat hydraulický olej, aby výše popsaným nepříznivým vlivům dlouhodobě odolal? Základním kritériem pro hydraulické oleje je odpovídající kinematická viskozita měřená při 40 °C. S viskozitou oleje souvisí jednoznačně i viskozitní index. Ten je vyjádřený bezrozměrnou číselnou hodnotou, jejíž velikost vyjadřuje závislost viskozity oleje na teplotě. Obecně lze říci, že čím je číslo viskozitního indexu vyšší, tím je závislost viskozity oleje na teplotě nižší. Další důležitou vlastností je odolnost vůči thermooxidačnímu namáhání. Ve velké míře je dána typem použitého základového oleje a obsahem účinného typu antioxidantu. Podstatnou vlastností oleje je také již zmíněná odolnost oleje vůči tvorbě pěny a schopnost oleje v co možná nejkratším čase odloučit obsažený vzduch. Tento atribut hraje jednu z významných rolí ve způsobilosti hydraulického systému. Jedná se o jeho schopnost s minimální ztrátou přenášet tlakovou energii a přesně reagovat na potřebné regulační změny. Dalším neméně důležitým parametrem je schopnost oleje odsazovat vodu, tato vlastnost je vyjádřena jeho deemulgační charakteristikou. Nepostradatelná je i dostatečná mazivost a protioděrové vlastnosti.

Vhodné hydraulické oleje pro vstřikolisy
Pro tlakové systémy vstřikolisů se používají nejčastěji hydraulické oleje (určené pro vysoce namáhané hydrostatické mechanismy) výkonnosti HM dle ISO 6743/4 resp. HLP dle normy DIN 51 524 část 2. Viskozita oleje se volí dle ISO VG, a to zejména ISO VG 46 nebo 68, tj. 46 nebo 68 mm2/s při 40 °C.
Na českém trhu se nejčastěji setkáváme s ropnými hydraulickými oleji, vyráběnými na bázi selektivně rafinovaných základových olejů, tzv. group I. Tyto oleje splňují požadavky normy HM / HLP, ale díky použitému základovému oleji mají nižší oxidační stabilitu (nižší životnost) a nižší viskozitní index (užší teplotní rozsah použitelnosti).
Společnost PARAMO vyrábí a dodává hydraulické oleje formulované ze základových olejů, které jsou získávány speciální hydrogenační technologií – základové oleje group II. Tyto oleje mají vyšší oxidační stabilitu a vyšší viskozitní index. V kombinaci s účinnou aditivací pak zajišťují prvotřídní úroveň rozhodujících parametrů kvality převyšující se značnou rezervou požadavky normy DIN 51 524 / HLP. 
Základními hydraulickými oleji této skupiny je řada MOGUL HM. K její výrobě se používají základové oleje group II a účinné přísady. Vysokou kvalitu olejů řady MOGUL HM potvrzují nejen náročné strojní zkoušky, ale i dlouhodobé testy u koncových zákazníků.
Oleje řady MOGUL HM S vynikají oproti předchozí řadě navíc vysokou termooxidační stabilitou (> 3000 h dle zkoušky ASTM D 943) viz graf 1. Další předností olejů této řady jsou hydrolytická stabilita, filtrovatelnost a zlepšená odlučivost vzduchu (viz. obr. 1). Velmi dobré jsou i jejich mazivostní vlastnosti (FZG 12). Kvalita finálního produktu je dána v tomto případě základovými oleji group II zušlechtěnými speciálními směsnými přísadami. Oleje HM S jsou určeny především pro vysoce zatěžované vysokotlaké hydrostatické mechanismy s mimořádnými požadavky na životnost pracovní kapaliny (tzn. se zvláště dlouhými výměnnými lhůtami) a vybavené filtry s velkou jmenovitou filtrační schopností – i pod 5 m.

Moderně koncipovaná řada hydraulických olejů se skrývá pod obchodním názvem MOGUL HM ZF. I tyto oleje jsou vyráběny z kvalitních hydrogenačně rafinovaných základových materiálů a vysoce výkonné víceúčelové přísady, která zlepšuje užitné vlastnosti výrobku. Žádná z komponent neobsahuje sloučeniny typu ZnDDF (použitých u běžných typů hydraulických olejů). Jde tedy o hydraulické oleje bez obsahu zinku (zinc free).

Oleje MOGUL HM ZF mají i řadu dalších předností, jako:
- extrémní oxidační stabilitu (téměř 7000 h podle ASTM D 943),
- vynikající protioděrové vlastnosti (FZG 12, Brugger test 43 N.mm-2),
- vynikající filtrovatelnost i za přítomnosti vody,
- mimořádně dobré povrchové vlastnosti.

Díky těmto parametrům jsou předurčeny pro vysokotlaké hydrostatické mechanismy vybavené generátory náročnými na protioděrový účinek oleje a zvláštními požadavky na termooxidační stabilitu.

Ve výčtu hydraulických olejů nelze opomenout ani oleje typu H-LPD. Řada MOGUL H-LPD má užitné vlastnosti obdobné jako konvenční oleje typu HM / HLP. Navíc ale disponují schopností uvolňovat, rozpouštět a udržovat ve vznosu nečistoty vznikající za provozu v hydraulickém systému. Ale i ty, které se dostávají do kontaktu s jinými zdroji znečištění, jako je voda a chladicí kapaliny. V případě hydraulických systémů obráběcích strojů pak kapaliny obráběcí. Hydraulické oleje MOGUL H-LPD jsou schopné adsorbovat až 0,2 % vody, aniž by byla ohrožena funkce hydraulického systému. Odpovídají i hlavním požadavkům specifikace MAN N 698.

Diagnostika hydraulických olejů
Dlouhodobá správná funkce hydraulického systému závisí nejen na čistotě hydraulického oleje, ale i na stavu jeho provozních parametrů. Ty tudíž vyžadují pravidelnou kontrolu formou tribodiagnostiky. 
U hydraulických olejů se kontrolují z provozních parametrů zejména kinematická viskozita při 40 °C, číslo kyselosti, obsah vody, obsah mechanických nečistot formou čítače částic, obsah aditiv, deemulgační vlastnosti, pěnivost a odlučivost vzduchu. Pro diagnostiku samotného hydraulického systému a jeho jednotlivých mechanických prvků se stanovuje obsah křemíku a otěrových kovů.
Důležitá je především čistota hydraulického oleje. Tu z pohledu mechanických nečistot ovlivňují důkladná filtrace olejového systému a použití výkonných vzduchových filtrů na odvzdušnění nádrže včetně zařízení schopných zachytávat vlhkost obsaženou v nasávaném vzduchu. U velké většiny hydraulických olejů se vlivem působení polárních látek projevují nevyhovující povrchové vlastnosti oleje, zhoršená či nevyhovující deemulgační charakteristika, deemulgační číslo, pěnivost a odlučivost vzduchu. Tyto poruchy jsou ve většině případů způsobeny kontaminací hydraulického oleje nevhodně používanými čisticími prostředky na bázi detergentů.

Jak správně měřit mechanické nečistoty?
Nejpoužívanější jsou metodiky měření kódu čistoty ISO 4406 a NAS 1638. V současné době se využívají různé měřicí přístroje na principu laseru, tzv. bílého světla, průtoku přes kalibrovaná síta či pomocí mikroskopu. Ne všechny přístroje však měří skutečný obsah mechanických částic.
Provedeny byly rozsáhlé porovnávací zkoušky s hydraulickými oleji výkonnosti HM respektive HLP a neaditivovanými základovými oleji. Významný rozdíl v naměřených hodnotách byl zejména u aditivovaných olejů. Navíc se chyba v měření výrazně zvýšila při důkladné homogenizaci vzorku. Důvod? Načítání rozptýleného vzduchu ve vzorku měřeného oleje. Tato zkušenost vede k závěru, že rozhodujícím faktorem pro měření skutečného obsahu mechanických nečistot, obsažených v reprezentativním vzorku sledovaného hydraulického oleje, je volba odpovídající metodiky zvoleného přístroje.
 

 

 
Publikováno: 19. 10. 2011 | Počet zobrazení: 3868 článek mě zaujal 505
Zaujal Vás tento článek?
Ano