Ciśnienie hydrauliczne a przepływ: zrozumienie różnicy

Jako instruktor i konsultant hydrauliki, spotkałem tysiące ludzi, których praca polega, przynajmniej w części, na konserwacji i naprawie systemów hydraulicznych. Jednak liczbę osób zajmujących się rozwiązywaniem problemów hydraulicznych, z którymi się zetknąłem, mogę policzyć na palcach jednej ręki.

W większości przypadków spotkałem wielu doskonałych zmieniaczy części hydraulicznych. Są to ludzie, którzy pracowali na i wokół systemów hydraulicznych przez tak długi czas, że wiedzą, że zmiana konkretnej części zazwyczaj koryguje pewien problem. Mogą lub nie mogą wiedzieć dokładnie dlaczego tak jest, ale wiedzą z doświadczenia, że wymiana tej części rozwiązuje problem.

Nie mam na myśli tego w uwłaczający sposób. Ktoś z takim poziomem doświadczenia jest cenny, ale to nie jest rozwiązywanie problemów; to jest wymiana części. Działa to dobrze zawsze, gdy zmiana części faktycznie koryguje problem.

Problem pojawia się, gdy zmieniacz części zmienia część i to nie rozwiązuje problemu. Jak przypuszczasz, jaki może być następny kierunek działania zmieniacza części? Jeśli powiedziałbyś „zmień coś innego”, miałbyś rację.

Często, proces zmiany części trwa do czasu, aż wydarzy się jedna z dwóch rzeczy: albo maszyna jest naprawiona i wszyscy się cieszą, albo system jest w takim stanie, że trzeba kogoś wezwać.

Dość często tym kimś jestem ja. Podczas gdy możliwe jest naprawienie systemu w ten sposób, możliwe jest również dodanie problemu lub dwóch za każdym razem, gdy wymieniany jest element, który nie był zły. Zazwyczaj, zanim zostaję wezwany do pomocy, nastąpiła znaczna ilość wymian części i to, co zaczęło się jako coś prostego, mogło rozwinąć się w wiele problemów, których zdiagnozowanie może być bardzo czasochłonne.

Ciśnienie czy przepływ?

Jeśli miałbym wybrać jedną koncepcję, która powstrzymuje większość osób wymieniających części przed staniem się specjalistami od rozwiązywania problemów, byłoby to niezrozumienie różnicy między ciśnieniem a przepływem. Nierzadko słyszy się, że terminy te są używane zamiennie, jakby były synonimami. Nie są. Często słyszę skargę, że pompa nie daje tyle ciśnienia, ile powinna, sugerując, że pompa ma dostarczać ciśnienie.

Powszechne założenie jest takie, że jeśli ciśnienie jest niskie, pompa musi być zła. Tak nie jest. Pompa nie pompuje ciśnienia. Pompa dostarcza natężenie przepływu. Pojedynczą funkcją pompy jest pobieranie płynu z jednego miejsca i umieszczanie go gdzie indziej. Ciśnienie jest wynikiem oporu przy przepływie. Na naszych zajęciach szkoleniowych używamy prostego schematu pokazanego powyżej, aby wyjaśnić tę koncepcję.

Pompa o stałej wydajności jest najprostszym typem pompy hydraulicznej. Jest ona obracana przez główny napęd, zazwyczaj elektryczny silnik napędowy lub, w urządzeniach mobilnych, ten sam silnik, który porusza maszynę. Wielkość przepływu jest określana przez objętość roboczą i prędkość obrotową silnika napędowego. Przez „objętość roboczą” rozumiem ilość płynu dostarczanego na każdy pełny obrót pompy.

W typowych systemach przemysłowych, pompa obraca się ze stałą prędkością i dlatego dostarcza stałą ilość przepływu. Kiedy pompa jest uruchamiana, olej jest przenoszony ze zbiornika do systemu. Im większe natężenie przepływu, tym szybciej porusza się siłownik.

Jeśli prześledzisz przepływ z pompy, dojdziesz do litery „T” w linii. Ilekroć śledzisz przepływ na schemacie i dochodzisz do podziału linii, musisz śledzić przepływ w obu kierunkach, aby określić ścieżkę najmniejszego oporu. Ciecz hydrauliczna zawsze podąża ścieżką najmniejszego oporu. I

jeśli prześledzisz przepływ w lewo, napotkasz symbol zaworu nadmiarowego. Zawór nadmiarowy jest reprezentowany przez pojedynczy kwadrat ze strzałką wskazującą kierunek przepływu. Zauważ, że strzałka nie dotyka portu wlotowego lub wylotowego. Oznacza to, że zawór nadmiarowy jest normalnie zamknięty i blokuje przepływ.

Linia „zygzakowata” na dole zaworu nadmiarowego symbolizuje sprężynę. Dobrym sposobem myślenia o zaworze nadmiarowym na schemacie jest myślenie o sprężynie, która popycha strzałkę w górę z dala od portów, utrzymując ją w pozycji zamkniętej. Oznacza to, że aby otworzyć zawór, coś musi naciskać na strzałkę mocniej, niż sprężyna naciska w górę.

Zauważ także linię przerywaną. W schematach hydraulicznych linia przerywana zwykle reprezentuje ścieżkę przepływu, która jest nieco mniejsza niż linia ciągła, zazwyczaj jest to linia spustowa lub pilotowa. Ta pokazana na schemacie po lewej stronie jest linią pilotową podłączoną bezpośrednio przed zaworem. Jakiekolwiek ciśnienie panujące w linii głównej będzie obecne w linii pilotowej.

Powracając do sprężyny, należy zwrócić uwagę na strzałkę ukośną. W symbolach schematycznych strzałka ukośna oznacza, że powiązany z nią element jest zmienny lub regulowany. W tym przypadku zawór nadmiarowy ma regulowaną sprężynę i został tak wyregulowany, że ciśnienie 500 funtów na cal kwadratowy (psi) wytworzy siłę wystarczającą do ściśnięcia sprężyny i otwarcia zaworu nadmiarowego. Opór w tym kierunku wynosi zatem 500 psi.

Śledząc przepływ w prawo, napotykamy symbol zaworu ręcznego. Może to być zawór kulowy, zasuwa, zawór motylkowy itp. Zawór może być otwarty lub zamknięty. Zapis wskazuje, że jest on otwarty, więc w tym kierunku nie ma oporu.

Przewód kończy się w otwartym bębnie. Kiedy pompa jest włączona, jak pokazano na schemacie po lewej stronie, droga najmniejszego oporu w tym przypadku prowadzi do bębna, a nie przez zawór nadmiarowy. Ciśnienie odczytane na manometrze wynosi 0 psi.

Jasno widać, że powodem, dla którego manometr czyta tak nisko, jest brak oporu w systemie. Jednakże, widziałem wiele pomp wymienionych nie z innego powodu niż to, że ciśnienie w systemie było niskie. Przez lata otrzymałem wiele telefonów, które zaczynały się od słów: „Cóż, wymieniłem pompę, ale moje ciśnienie jest nadal niskie. Czego jeszcze powinienem szukać?”

W rzeczywistości problem z ciśnieniem w układzie hydraulicznym rzadko jest związany z pompą. Jest to prawie zawsze inny zły element w systemie. Pompa nigdy nie powinna być pierwszym elementem, który należy wypróbować, ale raczej ostatnią deską ratunku, gdy występuje problem z ciśnieniem. W przedstawionym przykładzie wymiana pompy przyniosłaby dokładnie taki sam rezultat.

Na schemacie po lewej stronie zawór ręczny został zamknięty, blokując przepływ do bębna. Jedyną pozostałą drogą przepływu jest droga przez zawór nadmiarowy. Aby płyn mógł przejść przez zawór nadmiarowy, musi zostać pokonany opór o wartości 500 psi. Gdy ciśnienie wzrośnie do 500 psi, przepływ jest dostarczany przez zawór nadmiarowy i z powrotem do zbiornika.

Wiele razy słyszałem uwagi takie jak: „Moja pompa wytwarza 1500 psi”. Ilustruje to błędne przekonanie, że ciśnienie powstaje przy pompie.

Jak widać, to co jest odczytywane na manometrze nie jest tym, ile ciśnienia pompa wytwarza, ale raczej ilością oporu aktualnie pokonywanego w systemie. Bez solidnego zrozumienia tej koncepcji, znalezienie rozwiązania problemu jest niemożliwe.

Czytaj więcej na temat najlepszych praktyk w układach hydraulicznych:

10 hydraulicznych kontroli niezawodności, których prawdopodobnie nie wykonujesz

Siedem najczęstszych błędów sprzętu hydraulicznego

Skąd wiesz, czy używasz właściwego oleju hydraulicznego?

Top 5 Hydraulic Mistakes and Best Solutions

.