Certaines machines hydrauliques peuvent maintenir leur position normalement immédiatement après le démarrage. Cependant, après un fonctionnement continu et une augmentation de la température de l'huile hydraulique, la plateforme, le bras, le stabilisateur ou l'accessoire de travail peuvent commencer à descendre lentement.
Cette condition est communément décrite comme un flottement de cylindre hydraulique, un glissement de cylindre ou un chargement en descente.
Une machine qui s'enfonce après s'être réchauffée n'a pas nécessairement un cylindre hydraulique endommagé. Plus couramment, une température d'huile plus élevée réduit la viscosité de l'huile hydraulique et augmente les fuites à travers les jeux existants dans le cylindre, la vanne de contrôle directionnel, le verrou hydraulique ou la vanne de contrebalancement.
Un diagnostic correct est donc important. Remplacer les joints de cylindre sans vérifier l'ensemble du circuit hydraulique peut ne pas résoudre le problème.
L'huile hydraulique chaude a une viscosité plus faible
L'huile hydraulique devient plus fluide à mesure que sa température augmente.
Lorsque l'équipement est froid, la viscosité relativement élevée de l'huile peut aider à limiter les fuites à travers de petits jeux internes. Une usure mineure dans un joint de piston, dans un spool de vanne, dans une vanne de retenue ou dans une vanne de maintien de charge peut ne pas provoquer de mouvement notable.
Après que le système ait fonctionné un certain temps, l'huile devient plus fluide et peut passer plus facilement à travers :
- Les jeux de joints de piston
- Les jeux de spool de vanne directionnelle
- Les surfaces d'étanchéité de vanne de retenue et de verrou hydraulique
- Les sièges de la vanne de contrebalancement
- D'autres passages hydrauliques internes
Au fur et à mesure que l'huile quitte progressivement la chambre portante, la pression diminue et le cylindre commence à se déplacer sous la charge appliquée.
Cela peut apparaître comme une plate-forme de levage qui descend, une béquille qui se rétracte, une flèche qui tombe ou un accessoire qui change progressivement de position.
La fuite interne du joint de piston peut augmenter
Le joint du piston sépare la chambre du côté de la tige de la chambre du côté du capuchon à l'intérieur d'un cylindre hydraulique.
Après une opération à long terme, le joint peut s'user, durcir, se couper, s'extruder ou se déformer de manière permanente. Les fuites peuvent rester limitées lorsque l'huile est froide, mais l'huile chaude et de faible viscosité peut passer plus facilement à travers la zone d'étanchéité endommagée.
Cela change l'équilibre des pressions entre les deux chambres du cylindre et peut permettre à la tige du piston de se déplacer sous charge.
Cependant, une fuite du joint du piston seule ne provoque pas toujours un mouvement continu du cylindre. Si les deux ports du cylindre sont complètement bloqués, l'huile déplacée nécessite toujours un chemin d'écoulement.
Pour cette raison, le phénomène de descente en état chaud ne doit pas être automatiquement attribué au joint du piston. La vanne de contrôle et le circuit de maintien de charge doivent également être inspectés.
La fuite de la vanne de contrôle directionnel peut être la principale cause
Dans de nombreux systèmes hydrauliques, le cylindre reste connecté à la vanne de contrôle directionnelle après que l'opérateur a relâché le levier de commande.
Le piston de la vanne et le corps de la vanne fonctionnent avec de petites tolérances. Ces tolérances permettent au piston de se déplacer, mais elles créent également de possibles chemins de fuite internes.
Lorsque l'huile devient chaude et fluide, le liquide de la chambre du cylindre porteur peut passer à travers la vanne et retourner au réservoir ou entrer dans une autre partie du circuit.
Le cylindre peut alors dériver même lorsque le joint du piston est encore en bon état.
La vanne de contrôle directionnelle doit être suspectée lorsque :
- Plusieurs cylindres commencent à descendre après que le système est devenu chaud
- Le problème persiste après le remplacement des joints du cylindre
- Le cylindre maintient sa position après l'isolement de ses ports
- La zone de la vanne de contrôle devient anormalement chaude
- Le taux de dérive change lorsque une autre fonction hydraulique est opérée
L'usure de la soupape, la contamination, des rayures internes ou un retour incomplet de la soupape peuvent tous augmenter les fuites.
Dans de nombreuses machines, une fuite de la vanne de contrôle est plus courante qu'une fuite sérieuse du joint du piston.
Les verrous hydrauliques et les vannes de contrebalancement peuvent fuir
Les plateformes élévatrices, les grues, les prolongements d'équipements de construction et les stabilisateurs hydrauliques utilisent souvent des verrous hydrauliques, des vannes anti-retour à pilotage et des vannes de contrepoids.
Ces vannes sont conçues pour piéger l'huile à l'intérieur du cylindre et empêcher un mouvement non contrôlé de la charge.
Si le siège de la vanne, le clapet, le spool ou la surface d'étanchéité sont usés, rayés ou contaminés, la vanne peut ne pas se fermer complètement. L'huile chaude à faible viscosité peut alors passer plus facilement à travers la zone d'étanchéité endommagée.
Une vanne de maintien de charge peut également rester légèrement ouverte à cause de :
- La pression de pilotage résiduelle
- Un réglage incorrect de la vanne
- Une pression arrière excessive
- Une contamination autour du siège de la vanne
- Un passage de pilotage restreint
- Une installation incorrecte
Dans cette situation, le cylindre peut encore être mécaniquement capable de porter la charge. Le problème est que la vanne responsable du verrouillage de l'huile ne scelle pas correctement.
Pour les équipements de levage critiques pour la sécurité, une vanne directionnelle standard ne devrait pas être le seul composant maintenant une charge élevée.
Une température élevée peut affecter les performances du joint de piston
Les joints hydrauliques sont conçus pour des plages de température spécifiques.
Lorsque la température réelle de l'huile dépasse la plage appropriée, un joint peut s'assouplir, se dilater, durcir, se rétracter ou perdre son élasticité.
Un joint de piston assoupli peut ne plus maintenir une pression de contact suffisante contre le cylindre. Sous haute pression, le matériau du joint peut également s'extruder dans le jeu entre le piston et le tube du cylindre.
Une exposition prolongée à la chaleur peut provoquer une déformation permanente. Une fois cela arrivé, le joint peut continuer à fuir même après que la machine ait refroidi.
Un cylindre qui fonctionne normalement lorsqu'il est froid mais s'enfonce lorsqu'il est chaud peut donc indiquer que le matériau du joint n'est pas adapté à la température continue réelle de l'huile.
L'usure interne peut créer des chemins de fuite plus importants
Le chargement latéral, un mauvais alignement et des composants de montage usés peuvent causer une usure inégale à l'intérieur d'un cylindre hydraulique.
Lorsque les bagues d'usure ou les composants de guidage s'usent, le piston peut s'incliner à l'intérieur du cylindre. Le joint de piston subit alors une pression inégale et peut perdre son contact d'étanchéité d'un côté.
Les rayures dans le cylindre, un diamètre de cylindre excessif, une forme irrégulière ou une rugosité de surface anormale peuvent également créer des chemins de fuite interne.
L'huile chaude passe plus facilement à travers ces zones usées.
Remplacer uniquement le joint de piston peut réduire temporairement le taux de dérive. Cependant, le problème peut revenir si le alésage du cylindre, les anneaux d'usure, les goupilles, les douilles, l'alignement ou les conditions de chargement externe ne sont pas corrigés.
Les changements d'air et de température peuvent limiter le mouvement
L'air mélangé à l'huile hydraulique peut également affecter la position du cylindre.
Contrairement à l'huile hydraulique, l'air est compressible. Sous charge, les bulles d'air à l'intérieur de la chambre du cylindre peuvent se comprimer et permettre à la tige de piston de se déplacer légèrement.
L'air entraîné peut également provoquer :
- Un mouvement spongieux du cylindre
- Une progression lente
- Des vibrations
- Un bruit anormal
- Fluctuations de pression
Cependant, l'air provoque généralement un mouvement limité ou un positionnement instable plutôt qu'un enfoncement continu sur une longue distance.
L'huile hydraulique et les composants métalliques se dilatent également lorsqu'ils sont chauffés et se contractent lorsqu'ils sont refroidis. Si les orifices du cylindre sont bloqués, ce changement de température peut entraîner un léger changement de pression dans la chambre et de la position du cylindre.
Si une plateforme, un bras ou un stabilisateur continue de descendre régulièrement, une fuite interne est plus probable que la compression de l'air ou la dilatation thermique seule.
Comment pouvez-vous déterminer si le cylindre ou la vanne fuit ?
L'équipement doit être vérifié tant dans des conditions de fonctionnement froides que chaudes.
Enregistrez la température de l'huile hydraulique, la charge appliquée, la position du cylindre et le taux d'enfoncement. Une comparaison mesurée est plus fiable qu'un jugement visuel.
Une séquence d'inspection pratique comprend :
- Vérifiez le cylindre, les tuyaux, les raccords et les conduites pour des fuites externes.
- Mesurez le taux d'enfoncement pendant que l'huile est froide.
- Répétez la mesure après que l'huile atteigne sa température de fonctionnement normale.
- Inspectez la vanne directionnelle, le verrou hydraulique, la vanne de contrôle et la vanne d'équilibrage.
- Vérifiez la température anormale de la vanne, la contamination ou la pression résiduelle du pilote.
- Isoler les ports du cylindre dans des conditions contrôlées.
- Effectuer un test de maintien de pression ou un test de fuite interne si nécessaire.
- Inspecter le joint du piston, les anneaux d'usure, le cylindre, les broches de montage et les paliers.
Si le cylindre arrête de bouger après que ses ports ont été isolés de manière sécurisée, la fuite est plus susceptible de se trouver dans la vanne de contrôle ou la vanne de maintien de charge.
Si le cylindre continue de bouger après une isolation correcte, les joints du cylindre ou l'état mécanique interne nécessitent un examen plus approfondi.
Tout test impliquant une charge suspendue ou surélevée doit être effectué avec des supports mécaniques appropriés et des procédures de sécurité approuvées.
Comment la réduction du chargement en état chaud peut-elle être réalisée ?
La première étape consiste à contrôler la température de fonctionnement du système hydraulique.
La capacité du réservoir, le refroidisseur d'huile, le flux d'air, le niveau d'huile et les conditions de dissipation de chaleur doivent correspondre au cycle de fonctionnement de l'équipement. Le grade de viscosité de l'huile hydraulique doit également être adapté à la fois à la température ambiante et à la température normale de l'huile.
D'autres mesures préventives comprennent :
- Sélectionner des joints adaptés à la température réelle de l'huile
- Utiliser des verrous hydrauliques ou des vannes de contrebalancement correctement dimensionnés
- Maintenir l'huile hydraulique propre
- Inspecter les sièges de vannes et les carters pour l'usure
- Vérifier la pression pilote et les réglages des vannes
- Réduire la contre-pression de retour excessive
- Remplacer les anneaux d'usure et les composants de guidage usés
- Corriger le désalignement du cylindre et le chargement latéral
- Tester les performances de maintien de charge après que l'huile soit devenue chaude
Les équipements supportant des charges élevées doivent utiliser une vanne de maintien de charge appropriée ou un dispositif de sécurité mécanique. Ils ne doivent pas dépendre uniquement d'une vanne directionnelle ou d'un joint de piston pour empêcher le mouvement.
Conclusion
Les équipements hydrauliques commencent souvent à s'enfoncer après avoir été chauffés car une température d'huile plus élevée réduit la viscosité de l'huile hydraulique et augmente les fuites internes existantes.
La fuite peut se produire au niveau du joint du piston, de la vanne de contrôle directionnelle, du verrou hydraulique, de la vanne de retenue ou de la vanne d'équilibrage.
Un affaissement de la charge ne signifie donc pas automatiquement que le vérin hydraulique est endommagé.
Un diagnostic correct nécessite de séparer les fuites du vérin de celles de la vanne de contrôle et de la vanne de retenue de charge. La température de l'huile, la viscosité de l'huile, l'état des joints, l'état de la vanne, la contamination, l'usure interne et la charge de l'équipement doivent tous être pris en compte.
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