Hydrauliskt tryck vs. flöde: förstå skillnaden

Som instruktör och konsult inom hydraulik har jag träffat tusentals personer vars arbete åtminstone delvis består av underhåll och reparation av hydraulsystem. Antalet hydrauliska felsökare som jag har träffat kan jag dock räkna på en hand.

För det mesta har jag träffat många utmärkta hydrauliska reservdelsbytare. Det är personer som har arbetat på och runt hydrauliska system så länge att de vet att byte av en specifik del typiskt sett löser ett visst problem. De kanske inte vet exakt varför, men de vet av erfarenhet att byte av denna del löser problemet.

Jag menar inte detta på ett nedsättande sätt. Någon med den erfarenhetsnivån är värdefull, men det är inte felsökning utan byte av delar. Det fungerar bra när bytet av en del faktiskt löser problemet.

Problemet uppstår när en reservdelsbytare byter en del och det inte löser problemet. Vad tror du att reservdelsbytarens nästa åtgärd kan vara? Om du sa ”byta något annat” skulle du ha rätt.

Frekvent fortsätter bytesprocessen tills en av två saker inträffar: antingen repareras maskinen, och alla gläds, eller så försätts systemet i ett sådant tillstånd att någon måste tillkallas.

Softa är det jag som är den personen. Även om det är möjligt att reparera systemet på detta sätt är det också möjligt att lägga till ett problem eller två varje gång man byter ut en komponent som inte var dålig. När jag kallas till hjälp har vanligtvis en avsevärd mängd byte av delar skett, och det som började som något enkelt kan ha utvecklats till flera problem som kan vara mycket tidskrävande att diagnostisera.

Tryck eller flöde?

Om jag var tvungen att välja ett enda begrepp som hindrar de flesta reservdelsbytare från att bli felsökare skulle det vara att man inte förstår skillnaden mellan tryck och flöde. Det är inte ovanligt att begreppen används omväxlande, som om de vore synonymer. Det är de inte. Jag hör ofta klagomålet att en pump inte ger så mycket tryck som den borde, vilket antyder att det är meningen att pumpen ska ge tryck.

Ett vanligt antagande är att om trycket är lågt måste pumpen vara dålig. Detta är inte fallet. Pumpen pumpar inte tryck. Pumpen levererar en flödeshastighet. Pumpens enda funktion är att ta vätska från ett ställe och sätta den någon annanstans. Tryck är resultatet av motstånd mot flödet. I våra utbildningskurser använder vi det enkla schemat som visas ovan för att förklara detta begrepp.

En pump med fast förskjutning är den enklaste typen av hydraulpump. Den drivs av en primär drivkraft, vanligen en elektrisk drivmotor eller, i mobil utrustning, samma motor som driver maskinen. Flödesmängden bestäms av drivmotorns deplacement och varvtal. Med ”deplacement” menar jag den mängd vätska som levereras för varje full rotation av pumpen.

På typiska industrisystem vrids pumpen med ett konstant varvtal och levererar därför en konstant mängd flöde. När pumpen startas flyttas olja från reservoaren och in i systemet. Ju högre flödeshastighet, desto snabbare rör sig ställdonet.

Om du spårar flödet från pumpen kommer du till ett ”T” i ledningen. När du följer flödet på ett schema och kommer fram till en ledningsdelning måste du följa flödet i båda riktningarna för att bestämma vägen för minsta motstånd. Hydraulisk vätska tar alltid den väg som ger minst motstånd. I

Om du följer flödet till vänster stöter du på en avlastningsventilsymbol. Avlastningsventilen representeras av en enkel fyrkant med en pil som anger flödesriktningen. Lägg märke till att pilen inte berör in- eller utloppsporten. Detta innebär att avlastningsventilen är normalt stängd och blockerar flödet.

Den ”sicksackformade” linjen längst ner på avlastningsventilen symboliserar en fjäder. Ett bra sätt att tänka på en avlastningsventil i ett schema är att tänka sig att fjädern trycker upp pilen från portarna och håller den stängd. Detta innebär att för att öppna ventilen måste något trycka ner pilen hårdare än vad fjädern trycker uppåt.

Och notera den streckade linjen. I hydrauliska scheman representerar en streckad linje vanligtvis en flödesväg som är något mindre än en heldragen linje, vanligtvis en dräneringsledning eller en pilotledning. Den som visas i schemat till vänster är en pilotledning som är ansluten omedelbart uppströms ventilen. Oavsett vilket tryck som finns i huvudledningen kommer det att finnas i pilotledningen.

För att återgå till fjädern, lägg märke till den diagonala pilen. I schematiska symboler betyder en diagonal pil att dess relaterade komponent är variabel eller justerbar. I det här fallet har avlastningsventilen en justerbar fjäder och har justerats så att ett tryck på 500 pund per kvadrattum (psi) utvecklar tillräcklig kraft för att trycka ihop fjädern och öppna avlastningsventilen. Motståndet i denna riktning är därför 500 psi.

Som du följer flödet till höger möter du en symbol för en manuell ventil. Detta kan vara en kulventil, en grindventil, en fjärilsventil osv. Ventilen kan vara öppen eller stängd. Noteringen anger att den är öppen, så det finns inget motstånd i denna riktning.

Ledningen mynnar ut i en öppen trumma. När pumpen sätts på, vilket visas i schemat till vänster, är vägen för minsta motstånd i detta fall till trumman, inte genom avlastningsventilen. Trycket på mätaren är 0 psi.

Det är uppenbart att anledningen till att mätaren visar så lågt är att det inte finns något motstånd i systemet. Jag har dock sett många pumpar bytas ut utan någon annan anledning än att trycket i systemet var lågt. Under årens lopp har jag fått många telefonsamtal som började med: ”Jag har bytt ut pumpen, men trycket är fortfarande lågt. Vad mer ska jag leta efter?”

I själva verket beror ett tryckproblem i ett hydraulsystem sällan på pumpen. Det är nästan alltid en annan dålig komponent i systemet. Pumpen bör aldrig vara den första komponenten att prova utan snarare din sista utväg när ett tryckproblem föreligger. I exemplet som visas skulle ett byte av pumpen ge exakt samma resultat.

I schemat till vänster har den manuella ventilen stängts och blockerar flödet till trumman. Den enda återstående flödesvägen är genom avlastningsventilen. För att vätskan ska kunna passera genom avlastningsventilen måste ett motstånd på 500 psi övervinnas. När trycket väl har nått 500 psi, strömmar flödet genom avlastningsventilen och tillbaka till tanken.

Vid många tillfällen har jag hört kommentarer som: ”Min pump ger 1 500 psi”. Detta illustrerar den felaktiga uppfattningen att trycket uppstår vid pumpen.

Som du kan se är det som avläses på mätaren inte hur mycket tryck som pumpen ger ut utan snarare hur mycket motstånd som för närvarande övervinns i systemet. Utan en fast förståelse för detta koncept är det omöjligt att bli en felsökare.

Läs mer om bästa praxis för hydraulsystem:

10 hydrauliska tillförlitlighetskontroller som du förmodligen inte gör

De sju vanligaste misstagen med hydraulisk utrustning

Hur vet du om du använder rätt hydraulolja?

De fem största hydrauliska misstagen och de bästa lösningarna