Kon HYDRAULIIKKA JA PNEUMATIIKKA

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Kon HYDRAULIIKKA JA PNEUMATIIKKA"

Otto Väänänen
7 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Kon HYDRAULIIKKA JA PNEUMATIIKKA Hydromekaniikan perusteet

2 Päivän teemat Antaako neste myöten? Voiko virtauksesta aiheutua painehäviöiden lisäksi muitakin harmeja? Neste kuin neste, pitääkö ottaa huomioon muutakin kuin viskositeetti?

3 Nesteen kokoonpuristuvuus ja hydraulijärjestelmän jousto F V A V p V V0 K f p K f = Nesteen puristuskerroin, [N/m 2 ] MN/m 2 Hydromekaniikan perusteet

4 Nesteen kokoonpuristuvuus + järjestelmän jousto Nesteen puristuskerroin Paineen ja lämpötilan vaikutus K f [MN/m 2 ] C 40 C 60 C 80 C Hydromekaniikan perusteet p [MPa]

5 Nesteen kokoonpuristuvuus + järjestelmän jousto Järjestelmän tehollinen puristuskerroin K e Järjestelmän komponenttien vaikutus Putket, sylinterit, yms. Vapaa ilma (ilmakuplat) Letkut K h = MN/m 2 a t a 3 h, t h, 2 p, t p, c, t c, f e K V V K V V K V V K V V K K N k k k N j j j N i i i d s E K p K 4, a Hydromekaniikan perusteet

6 Nesteen kokoonpuristuvuus + järjestelmän jousto V K e V t p Jouston merkitys ja vaikutus - riippuu sovelluksesta - voimantuotossa ei merkitystä - aseman, nopeuden ja kiihtyvyyden säädössä vaikuttaa saavutettavaan tarkkuuteen Hydromekaniikan perusteet

7 Nesteen kokoonpuristuvuus + järjestelmän jousto Vapaan ilman ja paineen vaikutus puristuskertoimeen K e,f [MN/m ] ,% % % % p [MPa] Hydromekaniikan perusteet

8 Paineiskut Syy: Virtausnopeuden muutos v m A V p V x j E kin 2 m v 2 E jousi 2 k j x 2 j Hydromekaniikan perusteet

9 Paineiskut Seuraus: Paineen nousu ja paineaalto p t p 0 p isku m p 2 / [bar] t / [s] Hydromekaniikan perusteet

10 Paineiskut Paineaalto c K e m Kriittinen aika t kr 2 l c tc t kr tc t kr p e p 0 2 l t c 0 v p e p0 0 c v Hydromekaniikan perusteet

11 Paineiskut v m A 3 A 32 p p 2 V 0, V 0,2 p p Normaali järjestelmäpainetaso p j,st 0 p 2 p t p j,st p max 0 Hydromekaniikan perusteet t

12 Paineiskut Paineiskun vaikutukset: - Hydraulijärjestelmän vauriot - Ulkopuolisten järjestelmien vauriot Paineiskun pienentäminen: - Alhaisempi virtausnopeus - Hitaammat venttiilit - Toimilaitteiden alhaisemmat nopeudet - Pienemmät hitauskuormat - Suurempi nestetilavuus - Apukomponentit Toimenpiteiden vaikutukset? Hydromekaniikan perusteet

13 Paineiskut Paineiskun pienentäminen hydraulikomponentein m Hydromekaniikan perusteet

14 Kavitaatio Nesteen paineen laskiessa alle ilmanpaineen: - nesteessä oleva ilma erottuu kupliksi ilmakuplakavitaatio Nesteen paineen laskiessa alle nesteen höyrystymispaineen: - nesteeseen muodostuu höyrykuplia kavitaatio Paineen lasku aiheutuu: - virtauskanavan kitka- ja kertavastushäviöistä Kavitaatiota esiintyy tyypillisesti: - pumpuissa ja pumpun imukanavissa - kuristuksissa Hydromekaniikan perusteet

15 Kavitaatio p p h 2 3 p vc p x q q V V Kavitaatio kuristuksessa C C q q A A Kavitaatiokupla 2 p 2 p v vc v v q 2 V p p2 p vc q V vc Hydromekaniikan perusteet

16 Kavitaatio Seuraukset Nesteen paineen jälleen noustessa: - kuplat romahtavat hyvin nopeasti paineiskuja materiaalivaurioita, kulumista, melua Lisäksi pumpuissa kuplat vähentävät tuottoa Hydromekaniikan perusteet

17 Välikertaus Nesteen jousto, mitä merkitystä? Paineiskut, harmitonta aaltoilua? Kavitaatio, onko siitä ongelmaksi? Hydromekaniikan perusteet

18 HYDRAULINESTEET Tehtävät järjestelmässä: - tehon välitys - voitelu - jäähdytys - korroosion ja ruosteen esto - epäpuhtauksien kuljetus hydraulicspneumatics.com

19 Nesteelle asetettavat vaatimukset Käyttöolosuhteet: - painealue (paineenkesto) - lämpötila-alue (lämmönkesto) - viskositeetti - voitelukyky - ym. - erikoisvaatimuksia - myrkyttömyys - palamattomuus - ym.

20 Useita perusnesteitä Mineraaliöljyt Kasviöljyt Vesi Emulsiot Synteettiset nesteet haldimandsyntheticoil-wboil.com

21 Nesteen vaikutukset Ominaisuudet (sekä käyttö/ylläpito) vaikuttavat järjestelmän: - käyttöominaisuuksiin - käyttöikään - toiminnan luotettavuuteen

22 Nesteiden luokittelu HYDRAULINESTEET Hydrodynaamiset järjestelmät Hydrostaattiset järjestelmät Mineraaliöljypohjaiset nesteet Vaikeastisyttyvät nesteet Biologisesti nopeasti hajoavat nesteet Elintarvikehydrauliikan nesteet Vettä sisältävät Vedettömät Vesiliukoiset Veteen liukenemattomat

23 Nesteiden lisäaineistus Perusnesteiden ominaisuuksien parantaminen - voitelukyky - paineenkesto - viskositeetti, viskositeetti-indeksi - ruosteen ja korroosion esto - kemiallisten reaktioiden esto - ym.

24 Nesteiden tunnuslukuja Viskositeetti 0-6 m 2 /s [cst] Ideaalinen viskositeettialue Ylempi viskositeettiraja kylmäkäynnistyksessä (kavitaatiovaara) Alempi viskositeettiraja (voitelukyvyn raja) Yleisesti suositeltu viskositeettialue = 6-36 cst (Huom: normaalissa käyntilämpötilassa) Standardoidut Viskositeettiluokat (VG)

25 Nesteiden tunnuslukuja Viskositeetin lämpötila- ja paineriippuvuus [0m 2 /s] [cst] [0m 2 /s] [cst] C C t /[ C] 20 C p /[MPa]

26 Nesteiden tunnuslukuja Viskositeetti-indeksi VI VI 0m 2 2 [ /s] VI > VI 3 >VI 2 VI [cst] 000 kuvaa viskositeetin lämpötilariippuvuutta 00 0 VI [ C]

27 Nesteiden ominaisuuksia Tiheys Voiteluominaisuudet Paineenkesto-ominaisuudet Hapettumisenesto-ominaisuudet Ilmanerottumis- ja vaahtoamisenesto-ominaisuudet Vedenerottumisominaisuudet Ruosteen- ja korroosionesto-ominaisuudet Leikkauskestävyys Ominaislämpö ja lämmönjohtavuus Jähmepiste, leimahduspiste ja syttymispiste Suodatettavuus Liuotusvaikutus Ympäristövaikutukset

28 Paineenkesto-ominaisuudet esimerkki: hm [%] Oil, 25 C p 2 [bar] Oil, 60 C Oil 2, 25 C Oil 2, 60 C

29 Nesteen valinta Käyttöolosuhteiden vaikutus valintaan Ympäristö Lämpötilat Painealueet Normaalivaatimukset HYDRAULINESTEET Erikoisvaatimukset Sisäkäyttö Matalapainenesteet Korkeapainenesteet Normaali olosuhteet Ulkokäyttö Arktiset olosuhteet Vaikeasti syttyvät nesteet Myrkyttömät nesteet

30 Nesteen valinta P s Viskositeettiluokan vaikutus valintaan Kokonaishäviöt t 3 Vastushäviöt Vuotohäviöt 3 2 > 2 > p Viskositeetti vaikuttaa sekä vastus- että vuotohäviöihin Korkeilla painetasoilla valittava korkeampi perusviskositeetin arvo

31 Nesteiden viskositeettiluokka Määritetään 40C:ssa (ISO/DIN) ISO VG-luokka (Viscosity Grade) Keskiviskositeetti 0-6 m 2 /s [cst] Alaraja 0-6 m 2 /s [cst] Yläraja 0-6 m 2 /s [cst] 2 2,2,98 2,42 3 3,2 2,88 3,52 5 4,6 4,4 5,06 7 6,8 6,2 7, ,00, ,5 6, ,8 24, ,8 35, ,4 50, ,2 74, ,

32 Viskositeettiluokan valinta [ 0 m 2 /s] [cst] VG 22 VG 32 VG 46 VG 68 VG [ C]

33 Nesteen valinta -6 [ 0 m 2 /s] [cst] Viskositeettiluokan valinta Suurin käynnistysviskositeetti Suurin käyttöviskositeetti Ihanteellinen käyttöviskositeettialue 0 Pienin käyttöviskositeetti Alin käynnistyslämpötila Ihanteellinen käyntilämpötilaalue [ C] Sallittu käyntilämpötila-alue

34 Nesteen valinta Muut valintaan vaikuttavat tekijät Hydraulineste Hinta suhteessa mineraaliöljyyn Öljyä vedessä -seos 0,3-0,5 Mineraaliöljy Vettä öljyssä -seos,2 -,5 Kasviöljy,5-2,0 Polyglykoli-vesiseos 3,0-4,0 Kloorattu hiilivetyneste 4,0-4,5 Fosfaattiesterineste 4,0-5,0 Silikonineste 5,0-20,0 Vaadittavat erikoisominaisuudet?

35 Nesteiden ominaisuuksia (suuntaa antava vertailu) Ominaisuus HLP HFA HFD HETG Tiheys (5 C) [kg/m3] Kinemaattinen viskositeetti (40 C) [0-6 m 2 /s] [cst] Viskositeetti-indeksi 00 - < 0 20 Puristuskerroin 2 2,5 2,32,8 2,5 [0 9 Ominaislämpö (20 C) 2, 4,2,3,5 2, [kj/kgk] N/m 2 ] Lämmönjohtavuus (20 C) 0,4 0,6 0, 0,7 [W/mK] Lämpölaajenemiskerroin 7,8 7 7,5 [0-4 /K] Käyttölämpötila-alue [C] Maksimi käyttölämpötila-alue [C] Leimahduspiste [C] Syttymispiste [C] Jähmepiste [C] Höyrystymispaine (20 C) [MPa]

36 Nesteiden käsittely Asianmukainen käsittely: - varastoinnissa - täytössä/siirrossa - käytössä - poistossa Nesteet ovat lähes poikkeuksetta ongelmajätteitä - hävitys asianmukaisesti yle.fi hydraulicoilflushing.com

37 Nesteteema kerraten Neste - pelkkää tehonvälitystäkö vain? - merkitys järjestelmälle? - valinnassa huomioon otettavaa? - huoletontako?

Samankaltaiset tiedostot

Esim: Mikä on tarvittava sylinterin halkaisija, jolla voidaan kannattaa 10 KN kuorma (F), kun käytettävissä on 100 bar paine (p).

Esim: Mikä on tarvittava sylinterin halkaisija, jolla voidaan kannattaa 10 KN kuorma (F), kun käytettävissä on 100 bar paine (p). 3. Peruslait 3. PERUSLAIT Hydrauliikan peruslait voidaan jakaa hydrostaattiseen ja hydrodynaamiseen osaan. Hydrostatiikka käsittelee levossa olevia nesteitä ja hydrodynamiikka virtaavia nesteitä. Hydrauliikassa