Die Zuverlässigkeit eines Hochtemperatur-Hydraulikzylinders kann nicht nur anhand der Temperaturklassifizierung seiner Dichtungen beurteilt werden.
Selbst wenn ein Zylinder FKM-, PTFE- oder Hochtemperatur-Polyurethan-Dichtungen verwendet, kann er immer noch Leckagen, Driften, Kriechen oder vorzeitige Dichtschäden entwickeln, wenn die Freiräume im heißen Zustand, die Führung, die Dämpfung, das Hydraulikfluid oder der Betriebszyklus ungeeignet sind.
Ein vollständiger Test sollte daher die tatsächliche Öltemperatur, den Druck, die Geschwindigkeit, die Last und die Zyklushäufigkeit so genau wie möglich nachbilden. Die Ergebnisse sollten auch mit der Leistung bei Raumtemperatur verglichen werden.
Etablierung einer Baseline bei Raumtemperatur
Vor dem Erhitzen des Öls sollte der Zylinder unter normalen Bedingungen bei Raumtemperatur getestet werden. Dies bestätigt, dass vor Beginn des Hochtemperaturtests keine offensichtlichen Bearbeitungs-, Montage-, Ausrichtungs- oder Dichtungsprobleme vorliegen.
Die Baseline sollte normalerweise Folgendes umfassen:
- Lastfreies Fahren
- Minimale Startdruck
- Prüfung des Betriebs- und Nachweisdrucks
- Druckhaltungsprüfung
- Inspektionsprüfung auf interne und externe Leckagen
- Polsterung und Bewegungen mit niedriger Geschwindigkeit
Aufzeichnung von Verlängerungs- und Rückziehdauer, Öltemperatur, Druck, Bewegungsstabilität, Geräusch und Leckage.
Diese Werte dienen als Referenz zur Bewertung von Veränderungen, nachdem der Zylinder heiß geworden ist. Ohne Basisdaten ist es schwierig zu bestimmen, ob eine Leistungsänderung durch die Temperatur oder durch einen bestehenden Zylinderfehler verursacht wird.
Öl auf die Zieltemperatur erhitzen
Erhöhen Sie die Öltemperatur allmählich mit der Systemzirkulation, einem externen Heizgerät oder einem temperaturgeregelten Reservoir.
Das Zylinderohr, der Kolben, der Kolbenstange, die Führungsbuchse und die Dichtungen benötigen ausreichend Zeit, um einen stabilen thermischen Zustand zu erreichen. Das Heizen nur des Reservoiröls, ohne die Zylinderkomponenten aufzuheizen, kann irreführende Ergebnisse liefern.
Der Test sollte Folgendes abdecken:
- Normale kontinuierliche Öltemperatur
- Maximale kontinuierliche Öltemperatur
- Kurzfristige Höchsttemperatur, wo erforderlich
Messen Sie nicht nur die Reservoirtemperatur. Messen Sie die Temperatur am Zylinderansaug, Rücklaufleitung, Zylinderohroberfläche und, wo möglich, im Bereich der Kolbendichtung.
Hochtemperatur-Zyklen durchführen
Sobald die Zieltemperatur stabil ist, betätigen Sie den Zylinder kontinuierlich mit der erwarteten Betriebstaktfrequenz.
Der Test sollte den tatsächlichen Hub, die Last, Richtungsänderungen, Verweilzeit und Betrieb Intensität so genau wie möglich reproduzieren.
Beobachten Sie während des Tests:
- Änderungen der Verlängerungs- und Rückziehgeschwindigkeit
- Sanftheit beim Start und Rückwärtsgang
- Kriechen, Vibration oder abnormaler Geräusch
- Temperaturanstieg im Bereich der Dichtungen und Führungszonen
- Stangenausrichtung und Zustand des Ölfilms
- Außenleckagen nach längerem Betrieb
Die erforderliche Zählfrequenz hängt von der Anwendung ab. Ein häufig betriebener Zylinder benötigt einen längeren und repräsentativeren Test als einer, der nur gelegentlich verwendet wird.
Einige Leerhübe bei der Zieltemperatur reichen nicht aus, um die langfristige Hochtemperaturleistung zu bestätigen.
Den Drucktest unter heißen Bedingungen wiederholen
Hydrauliköl wird dünnflüssiger, wenn die Temperatur steigt, während einige Dichtungsmaterialien weich werden können.
Der Zylinder sollte daher erneut bei seinem Arbeitsdruck und dem angegebenen Prüfdruck im heißen Zustand getestet werden.
Druck allmählich erhöhen und überprüfen:
- Zylinderröhre, Boden und Schweißnähte
- Zylinderkopf und statische Dichtungen
- Hydraulikanschlüsse und Armaturen
- Stangen- und Führungsbereiche
- Dichtungsextrusion oder -verformung
- Abnormale Komponentenverformung
- Druckinstabilität
Plötzliche Belastungen sollten vermieden werden, da sie Stoßkräfte einführen und das tatsächliche thermische Verhalten des Zylinders verschleiern können.
Einen Druckhalte-Test im Betriebszustand durchführen
Platzieren Sie den Zylinder in der angegebenen Hubposition, wenden Sie den erforderlichen Druck an, isolieren Sie den Kreislauf und messen Sie:
- Druckabfall
- Kolbenstangenverschiebung
- Haltedauer
- Öl- und Zylindertemperatur
Wenn der Zylinder im kalten Zustand normal hält, jedoch bei Hitze einen größeren Druckverlust oder Bewegung zeigt, könnten mögliche Ursachen erhöhte Kolbendichtungsleckagen, reduzierte Leistung der Stieldichtungen, übermäßige Spielweiten im heißen Zustand oder Leckagen im Prüfvorrüstblock sein.
Der Testkreis sollte so gestaltet sein, dass Leckagen an den Ventilen minimiert werden. Andernfalls kann die Leckage des Regelventils fälschlicherweise als Zylinderleckage identifiziert werden.
Interne Leckage messen
Ein interner Leckagetest prüft, ob die Kolbenabdichtung weiterhin die beiden Zylinderkammern voneinander trennen kann, wenn das Öl heiß ist.
Bewege den Zylinder in die angegebene Position, übe Druck auf eine Kammer aus und messe das Öl, das aus dem gegenüberliegenden Anschluss austritt.
Das Testverfahren sollte klar definieren:
- Öltemperatur
- Testdruck
- Haltedauer
- Zylinderposition
- Zulässige Leckagerate
Einfach zu beobachten, ob sich die Kolbenstange bewegt, könnte möglicherweise nicht genau genug sein.
Für Zylinder mit strengen Halte- oder Positionierungsanforderungen sollten ein Messbehälter, ein Durchflussmesser oder ein Datenerfassungsgerät verwendet werden, um die tatsächliche Leckagerate zu erfassen.
Externe Leckage inspizieren
Nach Hochtemperatur-Zyklen und Drucktests den Zylinder reinigen und alle möglichen Leckpunkte inspizieren.
Besonderes Augenmerk auf folgende Punkte legen:
- Stangendichtung
- Zylinderkopf- und Flanschverbindungen
- Hydraulikanschlüsse und Armaturen
- Zylinderbasis und Schweißnähte
- Sensorinterfaces
- Entlüftungsstellen
- Dämpfungsjustierungspositionen
Ein leichter Schmierfilm sollte von kontinuierlichem Sickers oder Tropfen unterschieden werden.
Dokumentiere den genauen Leckstandort, wann er zum ersten Mal aufgetreten ist und ob die Menge mit Temperatur oder Betriebszeit zunahm. Ein Bericht, der nur “Leck” oder “kein Leck” angibt, bietet nur begrenzten Wert zur Verbesserung des Designs.
Dämpfung bei Betriebstemperatur testen
Zylinder mit Dämpfung am Endanschlag sollten bei der tatsächlichen Betriebsgeschwindigkeit und bei heißer Öltemperatur getestet werden.
Eine niedrigere Ölviskosität könnte den Fluss durch Dämpfungen und Öffnungen verändern. Die Dämpfung könnte zu schwach werden und einen Aufprall zulassen, oder eine übermäßige Einschränkung könnte hohen Rückdruck und zusätzliche Wärme erzeugen.
Beobachten:
- Dämpfungsstoß
- Endgeschwindigkeit
- Druckspitze
- Aufprallgeräusch
- Temperaturanstieg
- Befreiung aus der Dämpfungszone
Das Dämpfungssystem sollte den Aufprall reduzieren, ohne übermäßige Einschränkungen, instabile Umkehr oder abnorme Wärmeentwicklung zu verursachen.
Niedriggeschwindigkeitsbewegung überprüfen
Betreiben Sie den Zylinder bei seiner minimalen Entwurfsgeschwindigkeit und prüfen Sie auf:
- Haftreibungsbewegung
- Geschwindigkeits Schwankung
- Schwieriger Start
- Kriechen oder Zittern
- Umkehrschock
Eine schlechte Leistung bei niedrigen Geschwindigkeiten kann durch Dichtungsreibung, Luft im Öl, Seitenlast, Führungsverschleiß oder Instabilität im hydraulischen Steuerkreis verursacht werden.
Der Zylinder und das hydraulische System sollten daher gemeinsam bewertet werden, anstatt jedes niedrige Geschwindigkeitsproblem als Dichtungsdefekt zu behandeln.
Den Test nach dem Abkühlen wiederholen
Nach dem Hochtemperaturetest den Zylinder natürlich auf Raumtemperatur abkühlen lassen.
Wiederholen Sie die Prüfungen der Bewegung, Druckhaltung, interne Leckage und externe Leckage.
Dies kann offenbaren, ob die Dichtungen unter Kompression gesetzt, dauerhaft verformt, hitzeschädigt oder an Elastizität verloren haben.
Falls erforderlich, zerlegen Sie den Zylinder und inspizieren Sie:
- Stangen- und Kolbenabdichtungen
- Verschleißringe und Führungsbauteile
- Zylinderdurchmesser
- Kolbenstangenoberfläche
- Dichtnuten
- Backup-Ringe
Achten Sie auf Auspressungen, Schnitte, Härte, Verbrennungen, Abschürfungen, Verfärbung oder abnormalen Verschleiß.
Vollständige Testdaten aufzeichnen
Ein Hochtemperatur-Prüfbericht sollte messbare Daten enthalten und nicht nur allgemeine Beobachtungen.
| Testkategorie | Hauptdaten zur Aufzeichnung |
|---|---|
| Temperatur | Temperatur im Reservoir, Eintritt, Rücklaufleitung, Zylinderröhre und Dichtungsbereich |
| Druck | Arbeits-, Prüf-, Halte- und Höchstdruck |
| Zeit | Heiz-, Zyklus-, Halte- und Kühlzeit |
| Bewegung | Geschwindigkeit, Hubzeit, Zykluszahl und Verhalten bei niedriger Geschwindigkeit |
| Leckage | Interner Leckagerate und Ort der externen Leckage |
| Verdrängung | Stangenbewegung während der Druckhaltung |
| Zustand | Geräusch, Vibration, Dämpfung, Temperaturanstieg und sichtbarer Verschleiß |
Fotos, Temperaturkurven, Druckkurven und Leckageprotokolle können nützliche Beweise für die Musterzulassung und Produktionsvalidierung liefern.
Schlussfolgerung
Ein Raumtemperatur-Prüfdrucktest allein kann die zuverlässige Hochtemperatur-Leistung nicht bestätigen.
Ein vollständiger Validierungsprozess sollte eine Basislinie bei Raumtemperatur, kontrollierte Erwärmung, Hochtemperatur-Zyklisierung, Drucktests, Druckhaltung, Messung interner und externer Undichtigkeiten, Bewertung der Dämpfung, Tests mit niedriger Geschwindigkeit und eine Inspektion nach Abkühlung umfassen.
Nur wenn der Zylinder unter realistischen Bedingungen bezüglich Öltemperatur, Druck, Geschwindigkeit, Last und Zyklus stabil bleibt, können seine Dichtungen, die Spielräume im heißen Zustand, die Führung, die Dämpfung und das Hydraulikfluid als geeignet betrachtet werden.
AiSoar Hydraulics kann Prüfpläne für hydraulische Zylinder bei hohen Temperaturen entsprechend den Anforderungen des Kunden an Temperatur, Druck, Geschwindigkeit, Zyklusfrequenz und Lasthaltefähigkeit entwickeln. Wichtige Testdaten können aufgezeichnet werden, um die Genehmigung von Proben und die Verifizierung der Serienproduktion zu unterstützen.
