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Die vier Säulen der hydraulischen Maschinen-Leistungsfähigkeit

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Wenn Sie Hydrauliköl keine als kritische Komponente irgendeines Hydrauliksystems betrachten, erleiden möglicherweise Sie das gleiche Schicksal wie diese Ingenieure.

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Die meisten Leser dieser Spalte beachten gut, dass die Viskosität eines Kohlenwasserstoff-ansässigen Hydrauliköls umgekehrt zur Temperatur proportional ist. Als Temperaturanstiege flüssige Viskositätsabnahmen und vice versa. Dieses ist keine ideale Situation aus verschiedenen Gründen. Tatsächlich würde das ideale Hydrauliköl einen Viskositätsindex (die Änderung in der Viskosität einer Flüssigkeit im Verhältnis zu Temperatur) dargestellt durch eine horizontale Linie haben, welche die y-Achse bei 25 centiStokes abfängt.

Diese Temperaturviskosität zeigt, dass ein ideales Hydrauliköl keine Änderung in der Viskosität unabhängig davon Temperatur aufweisen würde.

Leider existiert keine solche Flüssigkeit für hydraulische Maschinen-Leistungsfähigkeit und -langlebigkeit. Und es ist solch eine Flüssigkeit sich entwickelt in meiner Lebenszeit unwahrscheinlich. Aber, wenn solch eine Flüssigkeit entwickelt und patentiert wurde, würde sein Schöpfer den Schlüssel zu einer Goldmine halten. Fürs Erste haben wir Mehrbereichshydrauliköl. Diese Flüssigkeiten haben einen Hochviskositätsindex, also ist ihre Viskosität für Temperaturschwankungen als ein monograde Öl weniger empfindlich.

Unbeabsichtigte Konsequenzen

Flüssigkeitsviskosität ist einer der Faktoren, der bestimmt, ob Vollfilmschmierung erzielt und aufrechterhalten wird. Wenn Last und Oberflächengeschwindigkeit konstant bleiben, aber erhöhte Betriebstemperatur Viskosität veranlaßt, unter die zu fallen, die erfordert wird, einen hydrodynamischen Film instandzuhalten, tritt Grenzschmierung auf; dieses schafft die Schaffung der Möglichkeit der Reibung und des adhäsiven Verschleißes.

Andererseits gibt es einen Viskositätsbereich, in dem Flüssigkeitsreibung, mechanische Reibung und volumetrische Verluste für Hydrauliksystemleistung optimal sind. Dieses ist der Viskositätsbereich, in dem das Hydrauliksystem am leistungsfähigsten funktioniert: das höchste Verhältnis der Spitzenleistung zur Eingangsleistung.

Um den oben genannten Punkt zu veranschaulichen, betrachten Sie dieses Beispiel: In der Suche nach verbessertem Kraftstoffverbrauch, ersetzte der Hersteller einer Maschine-betriebenen, mobilen hydraulischen Maschine seine Örtlich festgelegtverschiebungspumpe, die das Zubehör der Maschine durch eine Gestelleinheit antreibt. Der Grund-Antrieb auf der Maschine benutzte bereits eine Gestellkolbenpumpe (hydrostatisches Getriebe) und so verbesserte den hydraulischen Stromkreis des Zubehörs zu einer mehr-leistungsfähigen Konfiguration, schien logische Weiterentwicklung durch die Konstrukteure der Maschine.

Als diese Änderung geprüft wurde, wurden die Ingenieure entsetzt, um zu finden, dass Kraftstoffverbrauch wirklich um 12 bis 15% zugenommen hatte! Nach Analyse wurde die Wanderung im Kraftstoffverbrauch einer Zunahme der Ölviskosität zugeschrieben, die durch einen Tropfen 30°C der funktionierenden Öltemperatur bewerkstelligt wurde. Das heißt, hatte das „stärkere“ Öl Extrawiderstand auf dem hydrostatischen Getriebe ergeben, das den Bodenantrieb antreibt und die Maschine veranlaßt, mehr Brennstoff zu benutzen.

Die Maschine benutzte einen Zweiabschnitt, Kombinationswärmetauscher für Hydrauliköl und Maschinenkühlmittel. Das Maschinenabkühlen wurde durch einen thermostatisch kontrollierten hydraulischen Ventilator-Antrieb verbessert, der auf Motorkühlung basierte. Der Ölkühlerabschnitt wurde für die Hydraulikpumpe der ursprünglichen Örtlich festgelegtverschiebung sortiert.

Der Nachteil mit dieser Anordnung ist, passend zu abkühlendem thermostatisch gesteuert werden der Maschine und das Hydrauliksystem nicht, Luft fließen den kombinierten Wärmetauscher abhängt völlig von der Maschinentemperatur durch. Dies heißt, dass die Reduzierung in der Wärmebelastung vom Ersetzen der Örtlich festgelegtverschiebungspumpe durch eine Gestelleinheit eine bedeutende Reduzierung im Hydrauliköl ergab, Temperatur-das normalerweise eine gute Sache ist!

Die Ingenieure blockierten weg von die meisten des Hydraulikölabschnitts der Kühlvorrichtung und machten den Test wieder. Dieses brachte Kraftstoffverbrauch zum ursprünglichen Niveau zurück, aber keine bedeutende Verbesserung wurde gesehen.

Es wurde geschlossen, dass die geprüfte Änderung eine kleine Kosteneinsparung in Bezug auf eine Reduzierung des Ölkühlers an Größe ergeben könnte. Aber mit dem Kraftstoffverbrauch, der wichtiger als jede bescheidene Einsparung in der Kälteleistung ist, Verbrauch-war die Idee des Zahlens mehr für eine Pumpe, die das Öl ergab, das an einem niedrigeren Funktionieren Temperatur-aber an erhöhtem Brennstoff gehalten wurde, zu den Ingenieuren der Maschine unvereinbar.

Gelernte Lektion

Diese Geschichte veranschaulicht die Auswirkung, die Hydrauliköltemperatur (und deshalb, Viskosität) auf Kraftstoffverbrauch haben kann. Zu die springenden Punkte besohlen:

Die Wärmebelastung auf dem Hydrauliksystem wurde (die Leistungsfähigkeit erhöht) durch das Ersetzen einer Konstantpumpe durch eine Gestelleinheit verringert;

Dieses ergab einen bedeutenden Tropfen, Hydrauliköltemperatur laufen zu lassen;

Die resultierende Zunahme der Hydraulikölviskosität erhöhte Kraftstoffverbrauch durch eine bedeutungsvolle Menge.

Das heißt, wenn Ihr Hydrauliköl zu stark ist, zahlen Sie für es an der Tanksäule oder am Strommeter. Das Vorsichts-flipside zu diesem, obwohl, ist, dass, wenn Ihr Öl zu dünn ist, Sie für es an der Reparaturwerkstatt zahlen.

Das Annehmen dieses Versuches wurde bei der gleichen umgebenden Temperatur für beide Pumpenwahlen geleitet, ein Tropfen 30° C (54° F) der Hydrauliköltemperatur ist ziemlich bemerkenswert. Dieses kann, im Teil, wird erklärt durch den Kombinationswärmetauscher, der auf die Maschine installiert ist. Als Hydraulikölviskositätszunahmen funktioniert die Maschine härteres (Brände mehr Brennstoff), so der Ventilator (gesteuert durch Maschinentemperatur) laufen lässt härteres. Dies heißt, dass mehr Hitze vom Hydrauliköl zerstreut wird und deshalb Hydraulikölviskosität sich weiter erhöht. Es ist ein zähflüssiger Kreis.

Ein anderes Mitnehmer von diesem, Geschichte-das zweckdienlich Maschinendesignern und den Leuten ist, die ihr kaufen, Maschine-ist, dass die meisten Designer das Öl nicht als die Schlüsselkomponente des Hydrauliksystems behandeln, dass es ist. Die Viskosität des Hydrauliköls, der Viskositätsindex oder die optimale Viskositätszahl für die hydraulischen Komponenten im System anscheinend wurden nicht während des Tests betrachtet. Dieses schlägt vor, dass die Grundlinie, normaler Kraftstoffverbrauch der Maschine gerade ein glücklicher Zufall war.

Sogar nach der Entdeckung, passt dieser Kraftstoffverbrauch oben zur Ölviskosität, und obgleich die Möglichkeit der Verringerung der installierten Kälteleistung bestätigt und erwogen wurde, anscheinend wurde keine Erwägung zum Ändern der Viskosität des Öls, um die höhere Leistungsfähigkeit (deshalb, senken Sie Betriebstemperatur), des Systems zusammenzubringen gegeben. War die leistungsfähigere Pumpe mit der vorhandenen Kälteleistung mit einer Flüssigkeit der passenden Viskosität zusammengebracht worden, es ist wahrscheinlich die Brennstoffersparnis der Maschine würde gewesen sein überlegen dem ursprünglichen System.

Das heißt, konnten die Maschinendesigner richtig betrachten alle nicht vier Seiten von, was ich den Energie-Leistungsfähigkeits-Diamanten einer hydraulischen Maschine nenne.

Der Macht-Leistungsfähigkeits-Diamant

Energie-Leistungsfähigkeits-Durchschnitte das Verhältnis der Energie, heraus herein anzutreiben. Neunzig Kilowatt heraus von 100 Kilowatt ist herein eine Leistungsfähigkeit von 90%. Neunzig Kilowatt heraus von 110 Kilowatt ist herein eine Leistungsfähigkeit von 82%. Und 90 Kilowatt heraus von 120 Kilowatt ist herein eine Leistungsfähigkeit von 75%. Merken Sie das in allen drei Fällen, Spitzenleistung bleibt die selben: 90 Kilowatt. Es ist, gerade dass der Input der macht-deshalb, Brennstoff oder der Stromverbrauch des Primärantriebs, der erfordert wird zu erhalten, es-hält, zu steigen!

Alle vier Seiten des Energie-Leistungsfähigkeits-Diamanten einer hydraulischen Maschine werden zusammengehangen; Änderung irgendwelche eine und die Symmetrie des Diamanten wird beeinflußt.

Entworfene Leistungsfähigkeit reflektiert die „gebürtige“ Leistungsfähigkeit der Hardware, die für das System gewählt wird. Diese Hardware schließt die Anzahl von den macht-Verschwendungsvorhandenen geräten, wie Proportionalventile, Steuerungen des Datenflusses und Druckminderventile ein. Sie schließt auch Verluste „entwerfen-in“ durch die Maße und die Konfiguration aller notwendigen Leiter ein: Rohre, Schläuche, Installationen und Vielfältigkeit.

Auf der gegenüberliegenden Seite des Diamanten installierte Kälteleistung, wie ein Prozentsatz der zugeführter Energie der kontinuierlichen Eingabe, die entworfene oder gebürtige Leistungsfähigkeit des Hydrauliksystems reflektieren sollte. Das heißt, das niedriger die gebürtige Leistungsfähigkeit, das größer die installierte Kälteleistung.

Neben installierter Kälteleistung ist die Umgebungstemperatur, welche die hydraulische Maschine herein laufen lässt. Dieses beeinflußt direkt die funktionierende Öltemperatur des Hydrauliksystems, die in großem Maße Öl-Viskosität bestimmt und schließt den Energie-Leistungsfähigkeits-Diamanten ab.

Ein Maschinendesigner hat keine Steuerung über Luft, Temperatur-obgleich sie wissen muss, welche diese Strecke ist. Aber sie (oder sollen Sie mindestens), bestimmt die anderen drei Variablen; Entwurfs-Leistungsfähigkeit, installierte Kälteleistung und Ölviskosität. Während die bildhafte Darstellung des Macht-Leistungsfähigkeits-Diamanten (und die oben genannte Fallstudie zeigt), veranschaulicht, kann niemand dieser Variablen isoliert betrachtet werden.

Den Energie-Leistungsfähigkeits-Diamanten von der Perspektive eines Maschineninhabers betrachtend, ist es hilfreich, zu schätzen dass, selbst nachdem die Maschine entworfen worden ist, errichtet und gefüllt mit Öl, Entwurfs-Leistungsfähigkeit, installierte Kälteleistung und Umgebungstemperatur Ziel-bewegende Ziele bewegen, die funktionierende Ölviskosität und folglich Leistungsaufnahme beeinflussen.

Die Möglichkeit der Veränderung der Umgebungstemperatur, besonders wenn die Maschine zwischen Standorte mit verschiedenen klimatischen Verhältnissen bewegt wird, liegt ziemlich auf der Hand. Und obgleich Entwurfs-Leistungsfähigkeit sich nicht unterscheidet, verschlechtert tatsächliche Effizienz gewöhnlich im Laufe der Zeit von der Abnutzung. Ähnlich obgleich installierte Kälteleistung nicht im Laufe der Zeit ändert, während ein Prozentsatz der Eingangsleistung, die Wirksamkeit von ihm durch Abnutzung von KühlkreislaufKomponenten und-im Fall von der Gebläsewindhitzeaustauscherveränderung in der Umgebungstemperatur und in der Höhe verringert werden kann.

Eine hydraulische Maschine in seine Energie-Leistungsfähigkeit „süße Stelle“ so kommen erfordert informierten Entwurf. Das Halten es erfordert dort dass Änderung in den abhängigen Variablen gehalten zu werden an einem Minimum. In beiden Fällen kann der Energie-Leistungsfähigkeits-Diamant Maschinendesigner und hydraulische Ausrüstungsinhaber behilflich sein, wenn man die Aufgabe zur Hand versteht.