Hidrolik Sistem Yağında Verimlilik
Hidrolik Sistem Yağında Verimlilik
Hidrolik Sistem Yağında Verimlilik Nasıl Sağlanır?
Makineler ve makineleri koruyan yağlar genellikle çok çeşitli ortam ve çalışma sıcaklıklarına maruz kalır. Sonuç olarak, çoğunlukla yağların düşük sıcaklıklarda iyi pompalanabilirliği, yüksek sıcaklıklarda ise yeterli film gücünü muhafaza etmesi gerekir. Bu konuda en iyi örnekler, çok çeşitli ortam ve sıcaklıklarda çalışan endüstriyel ve mobil ekipmanların kullanım yerlerinde yararlanılan hidrolik sıvılardır. Bu gereksinimleri karşılayabilecek bir yağ bulmak zor değildir; ancak, sıvı doğru şekilde formüle edilmezse performansla ilgili sorunlar yaşanabilir. Yüksek ve düşük sıcaklıklardaki viskometrik özellikleri iyileştirmek için, geniş bir çalışma sıcaklığı aralığına sahip sıvılar genellikle, viskoziteyi geliştirici özel katkı maddeleriyle formüle edilir ve bu katkı maddeleri, kullanım süresince etkilerini azaltabilecek kesme kuvvetlerine maruz kalır. Viskozite-sıcaklık ilişkisi Yağların viskozitesi sıcaklığa bağlı olarak değişir. Sıcaklık arttıkça viskozite azalır ve sıcaklık düştükçe viskozite artar. Viskozitenin sıcaklığa bağlı olarak değişme oranının ölçümü, sıvının Viskozite İndeksi
Viskozite veya VI olarak bilinir. Viskozite İndeksi, viskozitenin sıcaklığa göre değişimini ölçmek için kullanılan ampirik, birimsiz bir sayıdır. VI’si yüksek olan bir sıvının viskozitesi, sıcaklıkla birlikte, düşük VI’ye sahip bir sıvının vizkositesi kadar hızlı değişmez. Mineral hidrolik sıvılar için tipik VI 90 ile 110 arasındadır.
Viskozite İndeksi Geliştiriciler
Bir sıvının VI’si, Viskozite İndeksi Geliştiriciler olarak bilinen özel katkı maddeleri kullanılarak artırılabilir. Bu katkı maddeleri genellikle, sıcaklığın viskozite üzerindeki etkisini en aza indirmek için tasarlanan, yüksek molekül ağırlığına sahip polimerlerdir. VI geliştiriciler, yükselen sıcaklıkla birlikte şişerek, baz sıvının düşen viskozitesinin etkisini dengeler. Sonuç olarak, yüksek sıcaklıklarda yeterli yağ filmi kalınlığını muhafaza eden bir sıvı elde edilir. Düşük sıcaklıklarda, VI geliştiriciler küçülür ve baz yağının özellikleri sıvının viskozitesi üzerinde belirleyici olur. Hidrolik Sıvının Kesme Dayanımı
VI Nedir? (Viskozite İndeksi) KALIN
Geliştirilmiş Pompalanabilirlik Yüksek Düzeyde Aşınma Önleme Geliştirilmiş VI SOĞUK Sıcaklık SICAK Geliştirilmemiş VI INCEViskozite Düşük Sıcaklık: VI Geliştirici Molekülleri Küçülür Yüksek Sıcaklık: VI Geliştirici Molekülleri Genişler Kesme Dayanımı Ölçümleri Yüksek VI’ye sahip bir sıvının kesme dayanımını belirlemek için yaygın olarak kullanılan üç yöntem vardır.
DIN 51382 – Bosch Enjektör Testinin bu yöntemler arasında en kolayı olduğu düşünülür. Test yağı 2550 psi’de 250 döngüde kullanılır ve viskozitedeki
değişiklik ölçülür. ASTM D5621 – Sonik Kesme yöntemi, örnek hidrolik sıvısının 40 dakika boyunca bir sonik osilatörde kesme kuvvetlerine maruz bırakılması ve viskozitedeki değişikliğin ölçülmesi yoluyla uygulanır. Bu test bazı ABD’li ekipman üreticileri (OEM) tarafından tercih edilse de yerini giderek CEC L45-A-99 KRL Konik Rulmanlı Yatak Testine bırakmaktadır. CEC L45-A-99 – TKRL Konik Rulmanlı Yatak testi, en zorlu test olarak görüldüğü ve gerçek saha performansıyla en çok örtüşen yöntem olduğu için dünya genelinde birçok orijinal ekipman üreticisi (OEM) tarafından tercih edilen test haline gelmektedir. Test yağı, 20 saat boyunca tasarım yükü altında konik rulmanlı yatakta kullanılır. Viskozite kaybı oranı açısından test öncesi ve sonrası viskozite düzeyleri karşılaştırılır. Aşağıdaki grafikte, KRL Konik Rulmanlı Yatak testi sonucuna göre, kesme dayanımı olmayan bir yağda kesmeye bağlı olarak görülen vizkosite kaybının, kesme dayanımına sahip bir yağa kıyasla %12,6 daha fazla olduğu gösterilmiştir.
20 Saatlik KRL Testi (CEC L-45-A-99) Kesme Dayanımı Uygulama Testi: Hidrolik Pompalar Laboratuar testleri hidrolik sıvıların kesme dayanımıyla ilgili faydalı veriler sağlar; bununla ilgili bir diğer yöntem ise kesme dayanımının çalışan bir hidrolik pompada ölçülmesidir. Hidrolik pompa üzerinde yapılan testte, günlük kullanımda karşılaşılan güçlerin ve koşulların aynısı mevcuttur. Aşağıdaki örnekte, 138 bar’da (2000 psi) ve 52°C’de 168 saat süreyle çalıştırılan bir Vickers 25 VQ Kanatlı Pompanın donanım testinden alınan iki sıvıyla ilgili veriler sunulmaktadır. Bu örnekte, kesme dayanımı olmayan, yüksek VI’li hidrolik sıvı sadece iki gün içinde viskozitesinin yaklaşık yüzde 30’unu kaybetmiş ve pompa daha bir günlük çalışmasını tamamlamadan ISO viskozite sınıfının dışında kalmıştır. Diğer taraftan, kesme dayanımına sahip bir formülasyon test süresi boyunca tutarlı bir viskoziteyi korumuştur. Bu farkın, kritik önem taşıyan bir hidrolik sistemin yağlanması ve çalışması üzerinde önemli sonuçları olacaktır. Kesme Dayanımının Etkisi: Çalışma Sıcaklığı Aralığı (ÇSA) ve “İkindi Gevşemesi” Aşırı derecede sürekli kesme kuvvetleri, yukarıda da gösterildiği gibi, hidrolik sistemleri ciddi ölçüde
etkileyebilir. Kesme arttıkça sıvının Çalışma Sıcaklığı Aralığı (ÇSA) düşer. Bir hidrolik sıvının ÇSA’ı minimum ve maksimum çalışma sıcaklığı
aralığının ölçümüdür. Hidrolik sıvının ÇSA’ı, başlangıç viskozitesine ve VI’sine bağlıdır. Sahada görülen gerçek, ÇSA’nın sıvının kesme dayanımına bağlı olduğu; aşağıdaki örnektede gösterildiği gibi kesme dayanımına sahip bir sıvı, kesme dayanımı daha düşük ancak VI’sı daha yüksek bir sıvıya kıyasla daha geniş bir ÇSA değerine sahip olabildiğidir. Artan kesme etkisi, viskoziteyi düşürerek sıvının yüksek sıcaklık özelliklerini azaltır. Örnek olarak, pompa testinde kullanılan iki sıvıyı düşünün. Ekipman üreticileri, beklenen çalışma sıcaklıkları için bir ISO VG 46 hidrolik sıvısını önerir. Kanatlı
pompa donanım testine göre, bir gün içinde, kesme dayanımı olmayan ISO VG 46 sıvısı ISO VG 32’ye düşmüş; iki günden daha kısa bir sürede ise
yağ ISO VG 32 derecesinin de altına düşmüştür. Bu viskozite kaybı yüksek bir sıcaklıkta çalışırken muhtemelen aşınmayı artıracak, dolayısıyla
ekipmanın arızalanmasına yol açabilecektir.
Viskozite kaybı (%)
Kesme Dayanımı Var 5,8 18,4 Kesme Dayanımı Yok Başlangıç ve Çalışma Viskozitesi 60% 70% 80% 90% 100% 110% 0 1 2 345 6 7 VG 46 VG 32
VG 22 Başlangıç Viskozitesinin %’si Viskozite Sınıfı Dışı Süre (Gün) Kesme Dayanımı Var Kesme Dayanımı Yok Hidrolik Sıvının Kesme Dayanımı
Ayrıca, düşük viskozite, birçok operatörün “ikindi gevşemesi” olarak andığı durumla sonuçlanabilir. Makine çalışırken öğleden sonraları sistem ve
ortam sıcaklıklarında genellikle bir artış meydana gelir. Sıcaklık arttığında viskozite düşer ve sistem pompalarının hacimsel verimliliği azalır. Sonuç
olarak pompalardan daha az hacim çıkışı olur, sistemin tahrik mekanizmasının tepkileri yavaşlar. Yüksek miktarda kesme kaybı olan sıvılar, daha
yüksek kesme dayanımına sahip sıvılara kıyasla “ikindi gevşemesi”ne daha fazla maruz kalır ve sonuçta makinenin verimliliği düşer. Sonuç
Bir hidrolik yağın geniş bir çalışma sıcaklığı aralığında optimum viskoziteyi koruma becerisi, kesme dayanımına ve yüksek VI’ye sahip bir hidrolik
sıvıyla temin edilebilir. İyi formüle edilmiş, kesme dayanımına ve yüksek VI’ye sahip hidrolik sıvıların, optimum yağ viskozitesini koruyarak geniş bir
çalışma sıcaklık aralığını muhafaza ettiği ve hacimsel verimliliğin düşmesini önlediği testlerle gösterilmiştir. Burada kullanılan tüm ticari markalar aksi belirtilmedikçe Exxon Mobil Corporation’ın veya alt şirketlerinden birinin ticari markaları veya kayıtlı ticari markalarıdır. Çalışma Sıcaklığı Aralığı (ÇSA)
Etkin Çalışma Sıcaklığı Aralığı Kesme kuvvetleri öncesi viskozite Min Visk 13 cSt - kesme sonrası 65°C -31,4°C -37,9°C 78°C 109,4°C Maks Visk
9,300 cSt - Yüksüz Kesme Dayanımı Var Sıcaklık Kesme Dayanımı Yok 102,5°C