Peningkatan suhu tertentu adalah hal yang normal ketika sistem hidrolik beroperasi.
Pompa hidrolik, katup kendali, pipa, selang, dan aktuator semuanya menghasilkan gesekan, kebocoran internal, dan kehilangan tekanan saat mentransmisikan tekanan dan aliran. Sebagian dari daya yang disuplai oleh motor listrik atau mesin akan dikonversi menjadi panas.
Kekhawatiran utama adalah apakah sistem menghasilkan lebih banyak panas daripada yang dapat dihilangkan oleh reservoir, pipa, dan pendingin.
Ketika produksi panas tetap lebih tinggi daripada pelepasan panas, suhu minyak hidrolik terus naik. Mesin kemudian dapat mengalami alarm suhu tinggi, gerakan yang lebih lambat, efisiensi yang menurun, tekanan yang tidak stabil, penuaan minyak yang dipercepat, atau penghentian otomatis.
Sebagian besar masalah overheating sistem hidrolik dapat dibagi menjadi tiga kategori:
- Produksi panas yang berlebihan di dalam sistem
- Pelepasan panas yang tidak memadai
- Pemilihan minyak hidrolik yang salah atau kondisi minyak yang buruk
Memahami kategori mana yang bertanggung jawab adalah langkah pertama menuju solusi yang efektif.
Kruk Pengaman Beroperasi Secara Terus-Menerus
Katup pelepas adalah salah satu sumber panas yang paling umum dalam sistem hidrolik.
Ketika tekanan sistem mencapai pengaturan katup pelepas, aliran pompa yang berlebihan mengalir dari sisi tekanan tinggi kembali ke reservoir. Penurunan tekanan yang besar di antara katup mengubah energi hidrolik menjadi panas.
Dalam kondisi normal, katup pelepas seharusnya terutama melindungi sistem dari tekanan berlebih. Katup ini tidak seharusnya terus-menerus mengendalikan atau membuang aliran pompa penuh.
Aliran pelepas yang terus-menerus dapat terjadi ketika:
- Silinder mencapai ujung langkahnya sementara pompa terus menyuplai minyak
- Beban melebihi kapasitas sistem
- Tekanan pelepas diatur terlalu rendah
- Spool katup terkontaminasi, aus, atau tidak dapat menutup sepenuhnya
- Sistem pompa dengan pemindahan tetap tidak memiliki sirkuit pembuangan yang efektif
- Operator menahan katup kontrol dalam posisi operasi terlalu lama
Jika katup pelepas dan saluran kembali terdekat jauh lebih panas daripada sisa sistem, aliran pelepas yang terus-menerus harus diselidiki.
Pengetatan Berlebihan Menyebabkan Panas
Sistem hidrolik sering mengendalikan kecepatan aktuator melalui katup throttle, katup pengendali aliran, katup proporsional, atau orifice kontrol kecil.
Setiap kali minyak melewati bukaan yang dibatasi, tekanan hilang. Jika aliran tinggi, bukaan katup kecil, atau perbedaan tekanan besar, sejumlah besar energi hidrolik diubah menjadi panas.
Sebagai contoh, jika pompa memberikan aliran jauh lebih banyak dari yang dibutuhkan aktuator, aliran yang berlebihan harus melewati katup throttle atau katup pelepas. Kecepatan aktuator dapat dikendalikan, tetapi efisiensi sistem secara keseluruhan menjadi buruk.
Penyebab umum meliputi:
- Pompa hidrolik yang terlalu besar
- Katup pengendali aliran yang disesuaikan terlalu jauh tertutup
- Katup proporsional yang mengendalikan aliran besar melalui bukaan kecil
- Beberapa pembatas katup yang bekerja secara seri
- Kurangnya pompa pemindahan variabel atau sistem kontrol penginderaan beban
Jika satu blok katup jauh lebih panas daripada komponen di sekitarnya, mungkin terdapat titik throttling yang terus menerus.
Kebocoran Internal pada Pompa dan Katup
Pompa hidrolik dan katup kontrol mengandung celah internal yang terkontrol.
Ketika komponen aus, atau saat minyak hidrolik menjadi lebih tipis pada suhu tinggi, lebih banyak minyak dapat bocor secara internal dari area tekanan tinggi ke area tekanan rendah.
Pompa mungkin terus mengkonsumsi daya motor atau mesin sambil menghasilkan aliran keluaran yang kurang efektif. Energi yang hilang dikonversi menjadi panas di dalam pompa atau katup.
Gejala umum meliputi:
- Operasi normal saat dingin tetapi gerakan lebih lambat saat panas
- Suhu casing pompa atau blok katup yang secara abnormal tinggi
- Performa penahan tekanan yang buruk
- Gerakan aktuator lemah meskipun pompa beroperasi terus-menerus
- Keluaran pompa aktual di bawah laju aliran yang diharapkan
Jika aliran pompa turun secara signifikan setelah sistem hangat, efisiensi pompa dan kebocoran katup harus diperiksa.
Penurunan Tekanan Pipa yang Berlebihan dan Tekanan Kembali
Minyak hidrolik mengalami resistensi saat melewati pipa, selang, sambungan, filter, penggandeng cepat, katup, dan pendingin.
Jika saluran terlalu kecil, terlalu panjang, tajam dibengkokkan, atau sebagian terblokir, pompa harus menghasilkan tekanan tambahan untuk mempertahankan aliran yang diperlukan. Kehilangan tekanan ekstra ini menjadi panas.
Area masalah mungkin termasuk:
- Saluran tekanan atau kembali yang tidak cukup besar
- Selang yang panjang atau tajam dibengkokkan
- Penggandeng cepat dengan kapasitas aliran yang tidak memadai
- Filter yang terblokir atau kelebihan beban
- Pendingin dengan resistensi aliran yang berlebihan
- Selang yang pipih atau rusak secara internal
- Sambungan atau adaptor yang membatasi
Tekanan balik saluran kembali yang tinggi juga dapat meningkatkan resistensi aktuator dan mempengaruhi operasi motor hidrolik, katup, dan silinder.
Tekanan kembali dan perbedaan tekanan filter harus diukur di bawah aliran kerja aktual mesin.
Frekuensi Siklus Tinggi atau Operasi Tekanan Tinggi Secara Terus-Menerus
Semakin sering sistem hidrolik beroperasi, semakin banyak energi hidrolik yang ditransfer per unit waktu.
Kondisi operasi berikut dapat menyebabkan suhu minyak meningkat secara terus-menerus:
- Perpanjangan dan penarikan silinder yang sering
- Beberapa aktuator beroperasi pada saat yang sama
- Periode penahanan tekanan yang panjang
- Operasi mesin yang berkelanjutan
- Percepatan dan perlambatan yang sering
- Frekuensi siklus lebih tinggi dari persyaratan desain asli
- Kecepatan aktuator yang meningkat tanpa memperbarui sistem pendingin
Beberapa sistem hidrolik tetap dingin selama pengujian singkat tetapi menjadi panas setelah operasi berkelanjutan.
Ini biasanya berarti bahwa sistem dapat memenuhi tekanan dan kebutuhan aliran seketika, tetapi keseimbangan termal jangka panjangnya tidak memadai.
Ukuran atau Desain Reservoir Tidak Memadai
Sebuah reservoir hidrolik tidak hanya menyimpan minyak. Ini juga membantu melepaskan panas, memisahkan udara, mengendapkan kontaminan, dan menyediakan kondisi hisap pompa yang stabil.
Jika reservoir terlalu kecil, minyak akan bersirkulasi terlalu cepat dan tidak tetap di dalam cukup lama untuk melepaskan panas atau udara terperangkap.
Desain internal yang buruk juga dapat memungkinkan minyak panas kembali mengalir langsung ke area hisap pompa.
Masalah umum pada reservoir meliputi:
- Volume minyak efektif yang tidak mencukupi
- Port kembali dan hisap yang diposisikan terlalu dekat satu sama lain
- Baffle internal yang dirancang dengan buruk
- Tingkat minyak yang rendah
- Instalasi dekat dengan mesin atau sumber panas eksternal
- Debu atau minyak yang menutupi permukaan reservoir
Menambahkan lebih banyak minyak saja mungkin tidak menyelesaikan masalah. Jalur aliran kembali, pengaturan hisap, pemisahan udara, dan ventilasi reservoir juga harus diperiksa.
Kapasitas Pendinginan Tidak Cukup
Ketika dissipasi panas alami dari reservoir dan pipa tidak cukup, sistem memerlukan penukar panas yang didinginkan dengan udara atau air.
Pada musim panas, perbedaan suhu antara minyak dan udara sekitar menjadi lebih kecil, mengurangi kinerja pendingin udara.
Efisiensi pendinginan juga dapat menurun karena:
- Pendingin minyak yang terlalu kecil
- Debu atau minyak yang menghalangi sirip pendingin
- Putaran kipas yang tidak benar
- Aliran udara yang tidak cukup
- Kegagalan motor kipas atau saklar suhu
- Ventilasi yang buruk di sekitar pendingin
- Udara buang yang panas kembali ke saluran masuk pendingin
- Skala di dalam penukar panas yang didinginkan dengan air
- Suhu air pendingin yang tinggi atau aliran air yang tidak cukup
Sebuah pendingin hanya dapat menghilangkan panas yang sudah dihasilkan.
Jika sistem mengandung aliran pelepasan terus-menerus, kebocoran internal yang parah, atau penyempitan yang berlebihan, memasang pendingin yang lebih besar mungkin akan menurunkan suhu tetapi tidak akan memperbaiki masalah efisiensi yang mendasarinya.
Minyak Hidrolik Salah atau Berkualitas Rendah
Viscositas oli yang terlalu tinggi dan terlalu rendah dapat berkontribusi pada overheating.
Oli yang terlalu kental menciptakan tahanan tambahan di saluran hisap, filter, katup, dan pipa kembali. Oli yang terlalu tipis meningkatkan kebocoran internal di pompa, katup, motor, dan silinder.
Masalah terkait minyak yang umum meliputi:
- Kelas viskositas yang tidak tepat untuk suhu ambien
- Mencampur berbagai jenis atau kelas minyak hidrolik
- Minyak yang teroksidasi atau sudah tua
- Kontaminasi air, bahan bakar, atau bahan kimia
- Indeks viskositas yang tidak sesuai untuk perubahan suhu yang besar
- Filtrasi yang buruk atau kontaminasi partikel yang berlebihan
Minyak hidrolik harus dipilih sesuai dengan jenis pompa, suhu operasi yang diharapkan, kondisi lingkungan, tekanan kerja, dan rekomendasi produsen peralatan.
Minyak tidak boleh diganti hanya berdasarkan musim tanpa mempertimbangkan kebutuhan sistem secara keseluruhan.
Sumber Panas Eksternal Mempengaruhi Sistem
Suhu ambien yang tinggi mengurangi kemampuan reservoir dan pendingin untuk mengeluarkan panas.
Suhu aktuall di sekitar sistem hidrolik mungkin jauh lebih tinggi dibandingkan suhu luar ruangan ketika peralatan dipasang di dalam kompartemen tertutup atau dekat sumber panas.
Sumber panas eksternal yang umum termasuk:
- Mesin dan saluran pembuangan
- Perapian dan peralatan pemanas
- Bahan panas atau proses produksi
- Cahaya matahari langsung
- Udara panas terperangkap di dalam mesin yang tertutup
- Udara panas yang dikeluarkan dari pendingin
Solusi yang mungkin termasuk meningkatkan ventilasi, memasang pelindung panas, memindahkan komponen, menambah isolasi, atau merancang ulang jalur aliran udara.
Bagaimana Mengidentifikasi Sumber Panas Utama
Investigasi praktis terhadap overheat harus membandingkan suhu, tekanan, aliran, dan kinerja mesin.
Suhu
Ukur suhu reservoir, casing pompa, blok katup, saluran tekanan, saluran kembali, dan suhu inlet dan outlet pendingin. Titik panas lokal sering menunjukkan kebocoran internal, penghambatan, atau kehilangan tekanan yang berlebihan.
Tekanan
Periksa tekanan outlet pompa, tekanan beban aktual, tekanan saluran kembali, dan tekanan diferensial filter. Ini dapat mengungkap aliran pelepas yang terus-menerus, penghambatan yang berlebihan, tekanan balik yang tinggi, atau penyumbatan.
Aliran
Ukur output pompa yang sebenarnya dan bandingkan laju aliran dingin dan panas. Pengurangan signifikan setelah pemanasan dapat menunjukkan keausan pompa atau kebocoran katup.
Kinerja
Bandingkan kecepatan aktuator, waktu siklus, kemampuan menahan tekanan, kebisingan, dan arus motor sebelum dan setelah minyak memanas.
Jika tekanan pompa jauh lebih tinggi daripada tekanan yang dibutuhkan oleh beban, periksa untuk throttling, tekanan balik, dan kehilangan katup ventile.
Jika aliran, kecepatan, atau kinerja penahanan menurun setelah pemanasan, periksa viskositas minyak, efisiensi pompa, dan kebocoran internal pada katup dan aktuator.
Kesimpulan
Panas berlebih pada sistem hidraulik jarang disebabkan oleh satu komponen saja.
Aliran pelepasan yang berkelanjutan, throttling yang berlebihan, kebocoran pompa dan katup, perpipaan yang membatasi, tekanan balik yang tinggi, kapasitas reservoir yang tidak mencukupi, kinerja pendinginan yang buruk, dan minyak hidraulik yang terdegradasi semuanya dapat menghasilkan atau mempertahankan panas yang berlebihan.
Suhu musim panas semakin mengurangi pembuangan panas, membuat sistem yang sudah beroperasi dekat dengan batas desainnya lebih mungkin untuk mengalami overheating.
Solusi yang benar bukan hanya memantau suhu reservoir atau memasang pendingin yang lebih besar.
Pemecahan masalah yang efektif harus terlebih dahulu mengidentifikasi di mana panas dihasilkan, menentukan mengapa tidak dapat dihilangkan, dan membandingkan tekanan, aliran, dan kinerja aktuator dalam kondisi operasi dingin dan panas.
Setelah sumber panas utama diidentifikasi, pompa, katup, pipa, reservoir, minyak hidraulik, dan sistem pendingin dapat dioptimalkan untuk mengurangi suhu operasi dan meningkatkan keandalan jangka panjang.
AiSoar Hydraulics menyediakan unit tenaga hidraulik, manifold katup, silinder hidraulik, dan layanan desain dan optimisasi sistem hidraulik lengkap untuk peralatan mobile dan industri.
Untuk evaluasi teknis, pelanggan dapat memberikan skema hidraulik, tekanan kerja, aliran pompa, daya motor, kapasitas reservoir, siklus tugas, suhu lingkungan, suhu minyak normal, suhu minyak maksimum, dan deskripsi gejala overheating.
