Alcune macchine idrauliche possono mantenere normalmente la loro posizione immediatamente dopo l'avvio. Tuttavia, dopo un funzionamento continuo e un aumento della temperatura dell'olio idraulico, la piattaforma, il braccio, il supporto o l'accessorio di lavoro possono iniziare a abbassarsi lentamente.
Questa condizione è comunemente descritta come deriva del cilindro idraulico, creep del cilindro o affondamento del carico.
Una macchina che affonda dopo essersi riscaldata non ha necessariamente un cilindro idraulico danneggiato. Più comunemente, un'elevata temperatura dell'olio riduce la viscosità dell'olio idraulico e aumenta le perdite attraverso le tolleranze esistenti nel cilindro, nella valvola di controllo direzionale, nel blocco idraulico o nella valvola di bilanciamento.
Pertanto, una corretta diagnosi è importante. Sostituire i sigilli del cilindro senza controllare l'intero circuito idraulico potrebbe non risolvere il problema.
L'olio idraulico caldo ha una minore viscosità
L'olio idraulico diventa più sottile man mano che la sua temperatura aumenta.
Quando l'attrezzatura è fredda, la viscosità relativamente alta dell'olio può aiutare a limitare le perdite attraverso piccole tolleranze interne. Un'usura lieve in un sigillo del pistone, nel rocchetto della valvola, nella valvola di ritegno o nella valvola di mantenimento del carico potrebbe non causare movimenti evidenti.
Dopo che il sistema funziona per un certo periodo, l'olio diventa più sottile e può passare più facilmente attraverso:
- Tolleranze del sigillo del pistone
- Tolleranze del rocchetto della valvola direzionale
- Superfici di tenuta della valvola di ritegno e del blocco idraulico
- Sedi delle valvole di bilanciamento
- Altri passaggi idraulici interni
Man mano che l'olio lascia gradualmente la camera portante, la pressione diminuisce e il cilindro inizia a muoversi sotto il carico applicato.
Questo può apparire come una piattaforma di sollevamento che si abbassa, un braccio retrattile, un braccio che scende o un accessorio che cambia gradualmente posizione.
La perdita interna del sigillo del pistone può aumentare
La tenuta del pistone separa la camera lato asta dalla camera lato cappuccio all'interno di un cilindro idraulico.
Dopo un lungo periodo di funzionamento, la tenuta può diventare usurata, indurita, tagliata, estrusa o deformata permanentemente. Le perdite possono rimanere limitate quando l'olio è freddo, ma l'olio caldo e a bassa viscosità può attraversare più facilmente l'area di tenuta danneggiata.
Questo cambia l'equilibrio della pressione tra le due camere del cilindro e può consentire all'asta del pistone di muoversi sotto carico.
Tuttavia, la perdita della tenuta del pistone da sola non causa sempre il movimento continuo del cilindro. Se entrambe le porte del cilindro sono completamente bloccate, l'olio spostato richiede comunque un percorso di flusso.
Per questo motivo, il sprofondamento in condizione di caldo non dovrebbe essere automaticamente attribuito alla tenuta del pistone. Anche la valvola di controllo e il circuito di mantenimento del carico devono essere ispezionati.
La perdita della valvola di controllo direzionale può essere la causa principale
In molti sistemi idraulici, il cilindro rimane collegato alla valvola di controllo direzionale dopo che l'operatore rilascia la leva di controllo.
Il pistone della valvola e il corpo della valvola operano con piccole tolleranze. Queste tolleranze consentono al pistone di muoversi, ma creano anche possibili percorsi di perdita interni.
Quando l'olio diventa caldo e sottile, il fluido dalla camera del cilindro a carico portante può passare attraverso la valvola e tornare al serbatoio o entrare in un'altra parte del circuito.
Il cilindro può quindi deragliare anche quando la tenuta del pistone è ancora in condizioni accettabili.
La valvola di controllo direzionale dovrebbe essere sospettata quando:
- Diversi cilindri iniziano a sprofondare dopo che il sistema diventa caldo
- Il problema persiste dopo che le tenute del cilindro sono state sostituite
- Il cilindro mantiene la sua posizione dopo che le sue porte sono isolate
- L'area della valvola di controllo diventa insolitamente calda
- Il tasso di deragliamento cambia quando viene attivata un'altra funzione idraulica
L'usura del pistone della valvola, la contaminazione, la segnatura interna o il ritorno incompleto del pistone possono aumentare tutte le perdite.
In molte macchine, la perdita della valvola di controllo è più comune della grave perdita della tenuta del pistone.
I blocchi idraulici e le valvole di bilanciamento possono perdere
Le piattaforme di sollevamento, le gru, le funi delle attrezzature edili e i bracci idraulici utilizzano spesso bloccaggi idraulici, valvole di controllo pilotate o valvole di contrappeso.
Queste valvole sono progettate per intrappolare l'olio all'interno del cilindro e prevenire il movimento incontrollato del carico.
Se la seduta della valvola, il poppet, il carrello o la superficie di tenuta sono usurati, graffiati o contaminati, la valvola potrebbe non chiudersi completamente. L'olio caldo e a bassa viscosità può quindi passare più facilmente attraverso l'area di tenuta danneggiata.
Una valvola di mantenimento del carico può anche rimanere leggermente aperta a causa di:
- Pressione pilota residua
- Regolazione errata della valvola
- Eccessiva contropressione
- Contaminazione attorno alla seduta della valvola
- Un passaggio pilota ristretto
- Installazione errata
In questa situazione, il cilindro potrebbe comunque essere meccanicamente in grado di sopportare il carico. Il problema è che la valvola responsabile del bloccaggio dell'olio non si sta sigillando correttamente.
Per le attrezzature di sollevamento critiche per la sicurezza, una valvola direzionale standard non dovrebbe essere l'unico componente a trattenere un carico elevato.
Alte temperature possono influenzare le prestazioni del sigillo del pistone
Le guarnizioni idrauliche sono progettate per specifiche gamme di temperatura.
Quando la temperatura dell'olio supera la gamma adatta, una guarnizione può ammorbidire, gonfiarsi, indurirsi, restringersi o perdere elasticità.
Una guarnizione del pistone ammorbidita potrebbe non mantenere più una sufficiente pressione di contatto contro il foro del cilindro. Sotto alta pressione, il materiale della guarnizione può anche estrudere nello spazio tra il pistone e il tubo del cilindro.
L'esposizione prolungata al calore può causare una deformazione permanente. Una volta che ciò si verifica, la guarnizione potrebbe continuare a perdere anche dopo che la macchina si è raffreddata.
Un cilindro che funziona normalmente quando è freddo ma affonda quando è caldo potrebbe quindi indicare che il materiale della guarnizione non è adatto per la temperatura dell'olio continua effettiva.
L'usura interna può creare percorsi di perdita più ampi
Il carico laterale, un allineamento scorretto e componenti di montaggio usurati possono causare usura irregolare all'interno di un cilindro idraulico.
Quando gli anelli di usura o i componenti guida diventano usurati, il pistone può inclinarsi all'interno del foro del cilindro. La guarnizione del pistone quindi subisce una pressione irregolare e potrebbe perdere il contatto di tenuta su un lato.
Graffi nel foro del cilindro, diametro eccessivo del foro, scarsa rotondità o ruvidità superficiale anomala possono anche creare percorsi di perdita interna.
L'olio caldo passa più facilmente attraverso queste aree usurate.
Sostituire solo il sigillo del pistone può ridurre temporaneamente il tasso di deriva. Tuttavia, il problema può ripresentarsi se il foro del cilindro, le guarnizioni di usura, i perni, i bush e le condizioni di carico laterale esterne non vengono corretti.
Le variazioni di aria e temperatura possono causare movimenti limitati
L'aria mescolata con l'olio idraulico può influenzare anche la posizione del cilindro.
A differenza dell'olio idraulico, l'aria è compressibile. Sotto carico, le bolle d'aria all'interno della camera del cilindro possono comprimirsi e consentire al perno del pistone di muoversi leggermente.
L'aria intrappolata può anche causare:
- Movimento spugnoso del cilindro
- Strisciamento
- Vibrazione
- Rumore anomalo
- Fluttuazioni della pressione
Tuttavia, l'aria di solito causa movimento limitato o posizionamento instabile piuttosto che un affondamento continuo a lunga distanza.
L'olio idraulico e i componenti metallici si espandono anche quando vengono riscaldati e si contraggono quando vengono raffreddati. Se le porte del cilindro sono bloccate, questa variazione di temperatura può causare una piccola variazione nella pressione della camera e nella posizione del cilindro.
Se una piattaforma, un braccio o un piede continuo scende costantemente, è più probabile che si verifichi una perdita interna piuttosto che la compressione dell'aria o l'espansione termica da sola.
Come puoi determinare se il cilindro o la valvola perdono?
L'attrezzatura dovrebbe essere controllata sotto condizioni operative sia fredde che calde.
Registrare la temperatura dell'olio idraulico, il carico applicato, la posizione del cilindro e il tasso di affondamento. Un confronto misurato è più affidabile di un giudizio visivo.
Una sequenza di ispezione pratica include:
- Controllare il cilindro, i tubi, i raccordi e le tubazioni per perdite esterne.
- Misurare il tasso di affondamento mentre l'olio è freddo.
- Ripetere la misurazione dopo che l'olio ha raggiunto la sua temperatura operativa normale.
- Ispezionare la valvola direzionale, il blocco idraulico, la valvola di ritegno e la valvola di compensazione.
- Controllare la temperatura anomala della valvola, la contaminazione o la pressione residua del pilota.
- Isolare le porte del cilindro in condizioni controllate.
- Eseguire un test di tenuta della pressione o un test di perdita interna se necessario.
- Ispezionare il sigillo del pistone, le fasce d'usura, il foro del cilindro, i perni di montaggio e le boccole.
Se il cilindro smette di muoversi dopo che le sue porte sono state isolate in sicurezza, è più probabile che la perdita sia nella valvola di controllo o nella valvola di mantenimento del carico.
Se il cilindro continua a muoversi dopo una corretta isolamento, i sigilli del cilindro o la condizione meccanica interna necessitano di ulteriori ispezioni.
Qualsiasi test che coinvolga un carico sospeso o elevato deve essere eseguito con supporti meccanici idonei e procedure di sicurezza approvate.
Come può essere ridotto il fenomeno di affondamento del carico in stato caldo?
Il primo passo è controllare la temperatura operativa del sistema idraulico.
La capacità del serbatoio, il radiatore dell'olio, il flusso d'aria, il livello dell'olio e le condizioni di dissipazione del calore dovrebbero corrispondere al ciclo operativo dell'attrezzatura. Il grado di viscosità dell'olio idraulico dovrebbe essere adatto sia per la temperatura ambiente che per la temperatura normale dell'olio.
Altre misure preventive includono:
- Selezionare guarnizioni adatte alla temperatura effettiva dell'olio
- Utilizzare serrature idrauliche o valvole di bilanciamento di dimensioni corrette
- Mantenere l'olio idraulico pulito
- Ispezionare le sedi delle valvole e i tamburi per usura
- Controllare la pressione del pilota e le impostazioni delle valvole
- Ridurre l'eccessiva contropressione di ritorno
- Sostituire le fasce d'usura e i componenti guida usurati
- Correggere il disallineamento del cilindro e il carico laterale
- Testare le prestazioni di mantenimento del carico dopo che l'olio è diventato caldo
Le attrezzature che supportano carichi elevati dovrebbero utilizzare una valvola di mantenimento del carico o un dispositivo di sicurezza meccanica idoneo. Non dovrebbe dipendere solo da una valvola direzionale o da un sigillo del pistone per prevenire il movimento.
Conclusione
Le attrezzature idrauliche spesso iniziano a affondare dopo il riscaldamento perché una temperatura dell'olio più alta riduce la viscosità dell'olio idraulico e aumenta la perdita interna esistente.
La perdita può verificarsi attraverso il sigillo del pistone, la valvola di controllo direzionale, il bloccaggio idraulico, la valvola di ritegno o la valvola di bilanciamento.
Quindi, l'affondamento del carico non significa automaticamente che il cilindro idraulico sia danneggiato.
Una diagnosi corretta richiede di separare le perdite del cilindro dalle perdite della valvola di controllo e della valvola di ritenzione del carico. La temperatura dell'olio, la viscosità dell'olio, le condizioni delle guarnizioni, le condizioni delle valvole, la contaminazione, l'usura interna e il carico dell'attrezzatura devono essere tutti considerati.
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