Nên sử dụng loại dầu thủy lực nào trong bộ nguồn thủy lực?

Dầu thủy lực là gì - và tại sao chọn đúng loại lại quan trọng

Dầu thủy lực là chất lỏng khoáng hoặc tổng hợp có tác dụng truyền năng lượng, bôi trơn các bộ phận bên trong và tản nhiệt bên trong hệ thống thủy lực. trong một bộ nguồn thủy lực , nó không phải là một phương tiện thụ động — nó là chất hoạt động quyết định mức độ hiệu quả của lực được tạo ra, tuổi thọ của vòng đệm và máy bơm cũng như độ tin cậy của toàn bộ hệ thống hoạt động dưới tải.

Câu trả lời ngắn gọn cho "tôi nên sử dụng loại dầu thủy lực nào" phụ thuộc vào ba yếu tố: cấp độ nhớt mà máy bơm của bạn yêu cầu, phạm vi nhiệt độ vận hành của ứng dụng và khả năng tương thích của gói phụ gia với phớt và kim loại của bạn. Thực hiện đúng những điều này và bộ nguồn thủy lực sẽ hoạt động trơn tru trong hàng nghìn giờ. Nếu làm sai, bạn sẽ phải đối mặt với hiện tượng xâm thực, phồng rộp và hỏng máy bơm sớm.

Các loại dầu thủy lực chính và thành phần của chúng

Hầu hết các loại dầu thủy lực đều thuộc một trong bốn loại. Mỗi loại có một thành phần cụ thể được thiết kế cho các điều kiện hoạt động khác nhau.

Dầu thủy lực gốc khoáng (HL, HM, HV)

Được tinh chế từ dầu thô, đây là những chất lỏng phổ biến nhất được sử dụng trong các bộ nguồn thủy lực tiêu chuẩn. Các cấp ISO HL (chất ức chế rỉ sét và oxy hóa), HM (bổ sung chất phụ gia chống mài mòn) và HV (chỉ số độ nhớt cao cho phạm vi nhiệt độ rộng) chiếm phần lớn các ứng dụng công nghiệp và di động. HM46 và HM68 nằm trong số các loại được chỉ định rộng rãi nhất trên toàn cầu.

Dầu thủy lực tổng hợp (HFDU, gốc PAO)

Polyalphaolefin (PAO) và chất lỏng tổng hợp gốc ester cung cấp phạm vi nhiệt độ hoạt động rộng hơn, thường là −40°C đến 120°C , so với phạm vi thực tế của dầu khoáng là khoảng −20°C đến 90°C. Chúng được sử dụng trong các bộ nguồn thủy lực hoạt động ở điều kiện cực lạnh (thiết bị ngoài trời ở vùng khí hậu Bắc Âu) hoặc các ứng dụng có chu kỳ cao liên tục trong đó sự suy giảm nhiệt là mối lo ngại.

Chất lỏng thủy lực chống cháy (HFA, HFB, HFC, HFDU)

Được sử dụng trong các xưởng đúc, hoạt động đúc khuôn và khai thác mỏ dưới lòng đất, nơi rò rỉ gần nguồn đánh lửa gây ra nguy cơ hỏa hoạn. Chất lỏng nước-glycol (HFC) là chất lỏng phổ biến và thường chạy ở tốc độ Hàm lượng nước 35–50% , làm giảm độ bôi trơn - vì vậy áp suất bơm phải được giảm định mức tương ứng.

Dầu thủy lực phân hủy sinh học (HETG, HEPG, HEES)

Dầu thực vật (HETG) và chất lỏng este tổng hợp (HEES) là cần thiết trong các lĩnh vực nhạy cảm với môi trường - máy móc lâm nghiệp, thiết bị trên boong tàu biển, nông nghiệp gần đường thủy. Chất lỏng HEES thường mang lại độ ổn định oxy hóa tốt hơn HETG và tương thích hơn với các vật liệu bịt kín tiêu chuẩn.

Giải thích về cấp độ nhớt - Ý nghĩa của các con số

Số ISO VG (Cấp độ nhớt) biểu thị độ nhớt động học của chất lỏng tính bằng centistokes (cSt) ở 40°C. Các loại phổ biến được sử dụng trong các bộ nguồn thủy lực được liệt kê dưới đây:

VG 46 là lựa chọn mặc định cho hầu hết các bộ nguồn thủy lực hoạt động ở nhiệt độ môi trường xung quanh từ 20°C đến 50°C. Nếu hệ thống chạy mát hơn liên tục, hãy giảm xuống VG 32. Nếu hệ thống chạy nóng hơn hoặc ở áp suất duy trì cao hơn (trên 250 bar), hãy chuyển lên VG 68.

Các đặc tính chính xác định hiệu suất dầu trong bộ nguồn thủy lực

Cấp độ nhớt là điểm khởi đầu, nhưng một số đặc tính khác ảnh hưởng trực tiếp đến cách hoạt động của dầu bên trong máy bơm, khối van và bộ truyền động của bộ nguồn thủy lực.

• Chỉ số độ nhớt (VI): Đo độ nhớt thay đổi bao nhiêu theo nhiệt độ. VI cao hơn có nghĩa là hiệu suất ổn định hơn khi thay đổi nhiệt độ. Dầu khoáng HM tiêu chuẩn nằm trong khoảng VI 95–105. Dầu HV và dầu tổng hợp đạt VI 150.
• Phụ gia chống mài mòn (AW): Kẽm dialkyldithiophosphate (ZDDP) là phổ biến nhất. Nó tạo thành một lớp màng hy sinh trên cánh bơm, răng bánh răng và guốc piston. Cần thiết cho máy bơm cánh gạt và bánh răng hoạt động trên 100 bar.
• Độ ổn định oxy hóa: Dầu thủy lực bị phân hủy do quá trình oxy hóa, tạo thành bùn và axit. Dầu HM chất lượng có tuổi thọ oxy hóa từ 2.000–4.000 giờ trong chu kỳ làm việc tiêu chuẩn. Chất tổng hợp kéo dài thời gian này lên 8.000 giờ.
• Khả năng khử nhũ tương: Khả năng tách dầu khỏi ô nhiễm nước. Khả năng khử nhũ tương kém dẫn đến hiện tượng nhũ hóa, phá hủy màng dầu và đẩy nhanh quá trình ăn mòn bên trong bể chứa bộ nguồn thủy lực.
• Thoát khí và chống tạo bọt: Không khí bị cuốn vào gây ra hiện tượng xâm thực. Dầu thủy lực phải giải phóng không khí hòa tan nhanh chóng - giá trị thử nghiệm tốt là thời gian giải phóng không khí dưới 5 phút ở 50°C theo ISO 9120.

Cách kết hợp dầu thủy lực với loại máy bơm bộ nguồn thủy lực của bạn

Các thiết kế bơm khác nhau đặt ra những yêu cầu khác nhau đối với chất lỏng thủy lực. Sử dụng sai loại dầu cho máy bơm có thể gây ra tỷ lệ mài mòn cao hơn nhiều so với mong đợi về thiết kế.

Bơm bánh răng

Bơm bánh răng có khả năng chịu được nhiều loại dầu thủy lực. HM46 là khuyến nghị tiêu chuẩn. Chúng có thể xử lý mức độ ô nhiễm cao hơn một chút so với máy bơm cánh gạt hoặc máy bơm piston, nhưng vẫn nên làm sạch theo tiêu chuẩn ISO 4406 cấp 18/16/13 hoặc cao hơn.

Máy bơm cánh gạt

Máy bơm cánh gạt là loại máy bơm nhạy cảm nhất với chất lượng dầu. Họ yêu cầu bảo vệ chống mài mòn tốt bởi vì các đầu cánh gạt chạm vào vòng cam dưới tác dụng của lò xo và lực ly tâm. Một số nhà sản xuất máy bơm cánh gạt (ví dụ như Vickers/Eaton) chỉ định chất lỏng đáp ứng thử nghiệm chống mài mòn của riêng họ (thử nghiệm Vickers 35VQ25) thay vì chỉ phân loại ISO.

Bơm Piston hướng trục

Bơm piston hướng trục áp suất cao (hoạt động ở 250–450 bar) trong các bộ nguồn thủy lực dùng cho máy ép, ép phun và cần cẩu di động đòi hỏi độ bôi trơn và độ sạch tuyệt vời. Mục tiêu mã sạch ISO 4406 của 14/16/11 hoặc tốt hơn. HV46 hoặc HV68 thường được chỉ định để xử lý sự thay đổi nhiệt độ trong các ứng dụng di động.

Ô nhiễm: Nguyên nhân thực sự của hầu hết các lỗi dầu thủy lực

Các nghiên cứu từ các nhà sản xuất linh kiện thủy lực lớn luôn cho thấy rằng hơn 70% lỗi hệ thống thủy lực là do ô nhiễm chất lỏng chứ không phải chỉ do sự thoái hóa của dầu. Sự ô nhiễm có ba dạng:

• Ô nhiễm hạt: Các hạt mài mòn kim loại, cát đúc, vết hàn và bụi bẩn ăn vào qua ống thở hoặc vòng đệm thanh xi lanh. Được kiểm soát bằng cách lọc ngược dòng và ngoại tuyến, nhắm mục tiêu các bộ lọc tuyệt đối 10 micron hoặc mịn hơn.
• Ô nhiễm nước: Ngưng tụ trong các bể chứa có chu kỳ nhiệt lớn hoặc xâm nhập từ bên ngoài. Hàm lượng nước trên 0,1% bắt đầu làm giảm khả năng chịu tải của dầu và thúc đẩy sự phát triển của vi khuẩn trong chất lỏng có khả năng phân hủy sinh học. Theo dõi bằng phép chuẩn độ Karl Fischer.
• Ô nhiễm hóa chất: Trộn các chất lỏng thủy lực không tương thích - ví dụ, thêm dầu không chứa kẽm (không tro) vào hệ thống chứa dầu AW gốc kẽm - có thể gây ra kết tủa phụ gia và tắc bộ lọc trong vòng vài giờ.

Khi thay đổi loại hoặc nhãn hiệu dầu trong bộ nguồn thủy lực hiện có, luôn xả hệ thống bằng dầu khoáng có độ nhớt thấp và xả hết nước trước khi đổ đầy lại. Việc làm sạch bình chứa giữa các lần thay dầu không phải là tùy chọn — nó loại bỏ bùn làm ô nhiễm dầu mới ngay lập tức.

Giám sát tình trạng và khoảng thời gian thay dầu

Thay dầu thủy lực theo lịch trình cố định bất kể tình trạng thực tế như thế nào sẽ gây lãng phí dầu và có nguy cơ làm chất lỏng bị thoái hóa quá mức hoặc loại bỏ dầu có thể sử dụng được. Quản lý dầu dựa trên tình trạng là cách tiếp cận tốt hơn cho các bộ nguồn thủy lực sử dụng liên tục trong công nghiệp.

Theo cơ sở, khoảng thời gian thay dầu điển hình đối với dầu khoáng HM trong bộ nguồn thủy lực được bảo trì tốt là:

• Nhiệm vụ nhẹ nhàng, môi trường được kiểm soát: 2.000–4.000 giờ
• Hoạt động trung bình, đạp xe ở nhiệt độ vừa phải: 1.000–2.000 giờ
• Nhiệm vụ cao, nhiệt độ cao hoặc tiếp xúc với ô nhiễm: 500–1.000 giờ

Các chỉ số điều kiện cần kiểm tra trong quá trình lấy mẫu dầu theo lịch trình bao gồm: độ nhớt ở 40°C (độ lệch ±10% so với đánh giá kích hoạt dầu mới), chỉ số axit (TAN trên 2,0 mg KOH/g đối với dầu khoáng cho thấy quá trình oxy hóa), hàm lượng nước (trên 0,1% cần hành động ngay lập tức) và số lượng hạt theo ISO 4406.

Hướng dẫn lựa chọn thực tế: Nên sử dụng loại dầu thủy lực nào

Nếu hướng dẫn sử dụng bộ nguồn thủy lực của bạn chỉ định loại dầu và độ nhớt - hãy làm theo chính xác. Thông số kỹ thuật đó tính đến độ hở của máy bơm, vật liệu bịt kín và áp suất hệ thống. Khi không có hướng dẫn sử dụng hoặc chỉ đưa ra phạm vi rộng, hãy sử dụng đường dẫn quyết định này:

1. Xác định loại máy bơm của bạn (bánh răng, cánh gạt, piston) và áp suất vận hành tối đa của nó.
2. Xác định phạm vi nhiệt độ hoạt động bình thường của bạn tại bình chứa.
3. Nếu nhiệt độ môi trường ổn định và vừa phải (15°C–45°C): sử dụng HM46 cho máy bơm bánh răng và cánh gạt, HM68 cho máy bơm piston áp suất cao.
4. Nếu nhiệt độ môi trường xung quanh dao động mạnh hoặc thiết bị di động: hãy sử dụng HV46 vì chỉ số độ nhớt cao hơn.
5. Nếu ứng dụng ở gần nước hoặc các khu vực nhạy cảm về mặt sinh thái: hãy sử dụng chất lỏng phân hủy sinh học este tổng hợp HEES với cấp độ nhớt chính xác.
6. Nếu có nguy cơ hỏa hoạn: hãy tham khảo ý kiến ​​nhà sản xuất máy bơm của bạn để biết loại chất lỏng chống cháy đã được phê duyệt và áp dụng mức giảm áp suất liên quan.

Không bao giờ trộn lẫn các nhãn hiệu hoặc loại dầu thủy lực mà không xác nhận khả năng tương thích phụ gia với cả hai nhà sản xuất. Ngay cả hai loại dầu HM46 từ các nhà cung cấp khác nhau cũng có thể chứa hóa chất phụ gia không tương thích.