I cilindri idraulici sono ampiamente utilizzati in macchine da costruzione, attrezzature agricole, attrezzature per la gestione dei rifiuti, piattaforme di sollevamento, veicoli speciali e linee di produzione industriale.
Durante l'estate, temperature ambientali più elevate, lunghe ore di funzionamento, cicli frequenti e carichi pesanti possono far aumentare rapidamente la temperatura dell'olio idraulico. Temperature elevate di solito non danneggiano immediatamente un cilindro idraulico, ma possono ridurre la viscosità dell'olio, influenzare le guarnizioni, alterare le tolleranze interne e accelerare la degradazione dell'olio.
Se un sistema idraulico continua a funzionare a temperature eccessive, il cilindro può gradualmente sviluppare perdite, spostamenti, movimenti instabili, ridotta efficienza e usura più rapida.
La viscosità dell'olio idraulico diminuisce
L'olio idraulico diventa più sottile man mano che la temperatura aumenta.
Quando la viscosità scende al di sotto dell'intervallo raccomandato, l'olio può passare più facilmente attraverso le guarnizioni del pistone, le tolleranze di guida e le valvole di controllo. Questo aumenta le perdite interne e può ridurre la forza del cilindro, le prestazioni di tenuta della pressione e l'efficienza.
Per piattaforme di sollevamento, stabilizzatori idraulici, cric di rimorchio e altre attrezzature di sostegno del carico, l'olio a bassa viscosità può anche causare un ritiro lento del cilindro sotto carico.
Le perdite esterne diventano più probabili
L'alta temperatura può cambiare la durezza e l'elasticità delle guarnizioni idrauliche.
Se le guarnizioni sono usurate, invecchiate o non adatte per la temperatura operativa effettiva, calore e pressione possono indurre le labbra di tenuta ad ammorbidirsi, deformarsi o estrudersi.
Le perdite possono quindi apparire attorno alla guarnizione del cilindro, alla testa del cilindro, alle guarnizioni statiche, alle porte o ai raccordi. Alcuni cilindri rimangono asciutti quando sono freddi ma iniziano a perdere dopo che l'olio raggiunge la temperatura operativa.
Le prestazioni di tenuta della pressione possono diminuire
Un cilindro idraulico può vagare anche quando non c'è perdita di olio visibile.
Man mano che l'olio diventa più sottile, può passare attraverso il sigillo del pistone o attraverso le tolleranze delle valvole interne. La pressione si trasferisce gradualmente da un lato del cilindro all'altro, consentendo all'asta del pistone di muoversi lentamente sotto carico.
Il vagabondaggio del cilindro non è sempre causato dal cilindro stesso. Le valvole direzionali, le valvole di controllo, le valvole di bilanciamento e i gruppi di mantenimento del carico possono anche perdere internamente. Sia il cilindro che il circuito di controllo devono essere controllati prima di sostituire i sigilli.
L'invecchiamento delle guarnizioni accelera
L'esposizione prolungata a olio idraulico caldo può accorciare la vita del sigillo.
A seconda del materiale, del tipo di olio, della pressione e della temperatura, i sigilli possono indurirsi, ammorbidire, gonfiarsi, incrinarsi, ridursi o deformarsi permanentemente. Un sigillo può continuare a funzionare anche dopo che la sua elasticità e prestazioni di tenuta hanno iniziato a diminuire.
Per i cilindri idraulici ad alta temperatura, la selezione dei sigilli dovrebbe considerare la temperatura operativa continua, la temperatura di picco a breve termine, la compatibilità dell'olio e la frequenza dei cicli.
La lubrificazione diventa meno efficace
L'olio idraulico trasmette pressione, lubrifica le parti in movimento e aiuta a rimuovere il calore.
Quando la viscosità diventa troppo bassa, lo strato lubrificante tra il pistone, gli anelli di usura, il foro del cilindro, i componenti guida e l'asta del pistone diventa più sottile. Ciò aumenta il rischio di contatto diretto delle superfici.
Se l'olio contiene anche polvere, particelle metalliche o altri contaminanti, l'alta temperatura può accelerare il punteggio del foro, il graffiamento dell'asta, l'usura delle guide e danni ripetuti ai sigilli.
Sostituire solo i sigilli potrebbe non risolvere il problema se la superficie dell'asta, il foro o la tolleranza guida sono già deteriorati.
L'ossidazione e la contaminazione dell'olio idraulico aumentano
L'alta temperatura accelera l'ossidazione dell'olio idraulico.
Man mano che l'olio si deteriora, può diventare più scuro e sviluppare fanghi, vernici, depositi o un odore insolito. Questi contaminanti possono accumularsi nelle scanalature dei sigilli, nei porti, nei passaggi delle valvole e nelle superfici interne del cilindro.
Quando aria o acqua sono presenti, l'alta temperatura può anche contribuire alla schiumosità, all'emulsionamento, alla corrosione e al movimento instabile. Riscaldamenti e raffreddamenti ripetuti possono creare condensazione, specialmente in attrezzature all'aperto o in ambienti umidi.
La cavitazione e l'aerazione possono causare danni
L'olio idraulico caldo può rilasciare aria disciolta più facilmente e formare piccole bolle.
Il rischio aumenta quando il livello dell'olio è basso, le linee di aspirazione sono ristrette, l'aria entra nell'ingresso della pompa o la velocità di flusso locale è troppo alta.
Quando le bolle si spostano in un'area a pressione più alta, possono collassare rapidamente e creare impatti di pressione locali. Nel tempo, la cavitazione può causare pitting sul foro del cilindro, pistone, porte o scanalature dei sigilli.
I segnali di avviso tipici includono rumore anomalo, vibrazioni, olio schiumoso e movimento instabile.
La placcatura del cilindro e la protezione esterna possono deteriorarsi
Le condizioni estive influenzano anche le superfici esterne di un cilindro idraulico.
Le aste dei pistoni sono esposte a polvere, pioggia, umidità, luce solare e movimenti ripetuti attraverso il sigillo dell'asta e il tergipolvere. I contaminanti intrappolati attorno al tergipolvere possono graffiare la placcatura dell'asta e danneggiare le labbra di tenuta.
Una volta che la superficie dell'asta è danneggiata, la corrosione e la perdita esterna diventano più probabili.
Le alte temperature e la luce solare possono anche accelerare lo sbiadimento, la crepe o il peeling della vernice. In ambienti umidi, costieri, esposti a spruzzi di sale o chimicamente corrosivi, il metallo esposto può arrugginirsi più rapidamente.
L'espansione termica cambia le tolleranze interne
I tubi cilindrici, i pistoni, le aste del pistone, i manicotti guida, gli anelli di usura e le guarnizioni si espandono tutti con l'aumentare della temperatura.
Poiché questi componenti possono utilizzare materiali diversi, non si espandono sempre alla stessa velocità.
Se le tolleranze interne sono troppo piccole, un'alta temperatura può causare un aumento dell'attrito, movimenti stick-slip, surriscaldamenti locali o grippaggi. Se le tolleranze diventano troppo grandi, la perdita interna può aumentare.
Pertanto, il design del cilindro ad alta temperatura dovrebbe considerare i materiali, le tolleranze di lavorazione, la struttura della guarnizione, il materiale degli anelli di usura e la temperatura operativa effettiva.
La velocità del cilindro e la stabilità possono cambiare
Un cilindro idraulico può comportarsi in modo diverso dopo che l'olio si è scaldato.
Nei sistemi che utilizzano orifizi fissi, valvole di regolazione o controlli di flusso semplici, una viscosità più bassa può cambiare il flusso effettivo. Il cilindro può muoversi più velocemente, partire in modo più brusco, fermarsi meno dolcemente, o mostrare fluttuazioni di velocità.
I cilindri che ciclicamente operano frequentemente generano anche attrito e calore da strozzamento. Questo può creare un ciclo:
La temperatura dell'olio aumenta → aumenta la perdita → diminuisce l'efficienza → aumenta il tempo di operazione → viene generato più calore.
Senza un raffreddamento sufficiente o un'ottimizzazione del sistema, le prestazioni del cilindro possono diventare progressivamente instabili.
Segnali di avviso durante il funzionamento estivo
Gli operatori e i team di manutenzione dovrebbero prestare attenzione a:
- Perdite che diventano più evidenti dopo il riscaldamento
- Ritrattamento lento dell'asta del pistone sotto carico
- Diverse velocità del cilindro quando è freddo e caldo
- Scarse prestazioni di mantenimento della pressione
- Olio idraulico scuro, schiumoso o dall'odore insolito
- Rumore o vibrazione anomali
- Danni alla placcatura dell'asta o alla vernice del cilindro.
Questi sintomi non significano sempre che il cilindro stesso sia difettoso.
Un'alta temperatura dell'olio può anche essere correlata a una viscosità dell'olio inadatta, perdite interne delle valvole, capacità del serbatoio inadeguata, scarse prestazioni del radiatore, eccessiva contropressione, flusso dell'olio ristretto o funzionamento continuo della valvola di scarico.
Pertanto, l'intero sistema idraulico dovrebbe essere ispezionato prima della sostituzione delle guarnizioni del cilindro.
Conclusione
Gli effetti del calore estivo sui cilindri idraulici di solito si sviluppano gradualmente.
Un sistema può inizialmente mostrare solo una temperatura dell'olio più elevata o una minore fuoriuscita. Nel tempo, questo può evolversi in perdite interne, deriva del cilindro, guasto delle guarnizioni, movimento instabile, corrosione, cavitazione e usura accelerata.
Per attrezzature ad alta temperatura, carico pesante o cicli frequenti, la progettazione e la manutenzione del cilindro dovrebbero considerare la viscosità dell'olio, i materiali delle guarnizioni, i giochi interni, la protezione delle superfici, il controllo delle contaminazioni, la capacità di raffreddamento e il ciclo di lavoro effettivo.
È fondamentale che il cilindro idraulico venga sempre valutato come parte dell'intero sistema idraulico.
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