کنترل دمای روغن هیدرولیک

علل تولید گرما

سیستم هیدرولیک مقدار معینی گرما تولید می‌کند. تقریباً 25 درصد از اسب بخار الکتریکی ورودی برای غلبه بر تلفات حرارتی در سیستم استفاده خواهد شد. به خاطر داشته باشید هر گاه روغن به مخزن منتقل شود و کار مفیدی انجام نشود، گرما تولید می‌شود.

تلورانس داخل پمپ‌ها و شیرها معمولاً ده هزارم اینچ است. این تولرانس‌ها به مقدار کمی روغن اجازه می‌دهد تا به طور مداوم در اجزای داخلی دور بزند و باعث افزایش دمای سیال شود. هنگامی که روغن از میان خطوط عبور می‌کند، با یک سری مقاومت‌ها مواجه می‌شود. برای مثال، کنترل‌های جریان، شیر پروپرشنال هیدرولیک (شیر تناسبی هیدرولیک) و شیرهای سروو با محدود کردن جریان، سرعت جریان روغن را کنترل می‌کنند. هنگامی که روغن از طریق شیرها جریان می‌یابد، افت فشار رخ می‌دهد. این بدان معنی است که فشار بالاتری در درگاه ورودی شیر نسبت به درگاه خروجی وجود خواهد داشت. هر زمان که روغن از فشار بالاتر به فشار کمتر جریان یابد، گرما تولید شده و در روغن جذب می‌شود.

هنگامی که یک سیستم در ابتدا طراحی می‌شود، مخزن و مبدل‌های حرارتی به گونه‌ای اندازه می‌شوند که گرمای تولید شده را حذف کنند. مخزن اجازه می‌دهد تا مقداری از گرما از طریق دیواره‌ها به جو پخش شود. در صورت اندازه مناسب، مبدل‌های حرارتی باید تعادل گرما را از بین ببرند و سیستم را قادر سازند تا در حدود 120 درجه فارنهایت کار کند.

پمپ‌های جبران‌کننده فشار

رایج‌ترین نوع پمپ، پمپ‌های پیستونی جبران کننده فشار است (Pressure-Compensating, Piston-Type Pump). تلورانس بین پیستون و بشکه تقریباً 0.0004 اینچ است. مقدار کمی روغن در درگاه خروجی پمپ از این تولرانس‌ها عبور کرده و به داخل محفظه جریان می‌یابد. سپس روغن از طریق خط تخلیه کیس به مخزن منتقل می‌شود. این جریان تخلیه موردی کار مفیدی انجام نمی‌دهد و بنابراین به گرما تبدیل می‌شود.

دبی (نرخ جریان) معمولی خارج از خط تخلیه کیس 1 تا 3 درصد حداکثر حجم پمپ است. به عنوان مثال، یک پمپ 30 گالن در دقیقه (GPM, gallon-per-minute) باید تقریباً 0.3 تا 0.9 GPM روغن داشته باشد که از طریق تخلیه کیس به مخزن باز گردد. افزایش شدید این دبی باعث افزایش قابل ملاحظه دمای روغن می‌شود.

برای بررسی جریان، خط را می‌توان به یک ظرف با اندازه مشخص منتقل و زمان‌بندی کرد.  یک فلومتر (جریان‌سنج) همچنین می‌تواند به طور دائم در خط تخلیه کیس برای نظارت بر دبی نصب شود. این بررسی بصری را می توان به طور منظم برای تعیین میزان روغن بای‌پس شده انجام داد. وقتی دبی روغن به 10 درصد حجم پمپ رسید، پمپ باید تعویض شود.

در طول کارکرد معمولی، زمانی که فشار سیستم کمتر از تنظیم جبران کننده 1200 پوند بر اینچ مربع است، صفحه داخلی در حداکثر زاویه توسط فنر نگه داشته می‌شود تا پیستون ها به طور کامل به داخل و خارج حرکت کنند و به پمپ اجازه می‌دهد حداکثر حجم را ارائه دهد. جریان از درگاه خروجی پمپ از طریق قرقره جبران کننده مسدود می‌شود.

هنگامی که فشار به 1200 پوند بر اینچ مربع رسید، قرقره جبران‌کننده جابجا می‌شود و روغن را به سمت سیلندر داخلی هدایت می‌کند. همانطور که سیلندر گسترش می یابد، زاویه سواش‌پلیت به یک موقعیت تقریبا عمودی حرکت می‌کند. پمپ فقط روغن کافی برای حفظ تنظیم فنر متناسب با فشار را تحویل می‌دهد. تنها گرمای تولید شده توسط پمپ در این زمان، روغنی است که از کنار پیستون‌ها و از طریق خط تخلیه کیس جریان می‌یابد.

برای تعیین میزان گرمایی که پمپ در هنگام جبران تولید می‌کند، می‌توان از فرمول زیر استفاده کرد:

0.00583* (فشار بر حسب پوند بر اینچ مربع)GPM*PSI(گالن بر دقیقه)=اسب بخار (HP)

با فرض اینکه پمپ از 0.9 GPM عبور می‌کند و جبران‌کننده روی 1200 PSI تنظیم شده است، مقدار تولید گرما عبارت است از: HP = 0.9 x 1200 x 0.000583 یا 0.6296.

تا زمانی که کولر و مخزن سیستم بتواند حداقل 0.6296 اسب بخار گرما را حذف کند، دمای روغن نباید افزایش یابد. اگر دور زدن به 5 GPM افزایش یابد، بار حرارتی به 3.5 اسب بخار افزایش می‌یابد (HP = 5 x 1200 x 0.000583 یا 3.5). اگر کولر و مخزن قادر به حذف حداقل 3.5 اسب بخار حرارت نباشند، دمای روغن افزایش پیدا می‌کند.