Intensifikasi tekanan disilinder hidrolikadalah masalah desain sirkuit yang tidak terlihat selama pengoperasian normal dan hanya muncul ketika ruang tersumbat, katup tertutup, suhu oli berubah, atau beban memaksa pergerakan ke arah yang tidak terduga.
Penyebab dasarnya adalah luas area yang tidak sama pada kedua sisi piston batang tunggal. Ketika oli terperangkap di satu sisi dan sisi lainnya diberi tekanan atau dipaksa bergerak, piston dapat bertindak sebagai penguat hidrolik. Tekanan yang dihasilkan dalam ruang yang tersumbat mungkin lebih tinggi dari tekanan yang diberikan oleh pompa.
Penguncian termal adalah risiko terkait. Jika oli terperangkap di antara katup yang tertutup dan suhu silinder meningkat, fluida akan memuai di dalam volume yang hampir tetap. Peningkatan tekanan dapat terjadi pada komponen seal, fitting, katup, pipa dan silinder meskipun pompa tidak bekerja.
Bagi pembeli OEM, pertanyaan kuncinya bukan hanya “Berapa tekanan kerja silinder?” Ini juga merupakan “Tekanan apa yang dapat dilihat silinder ketika sirkuit diblokir, dipanaskan, diturunkan, dihentikan, atau digerakkan mundur?”
Sebuah konvensionalsilinder hidrolik batang tunggalmemiliki area piston penuh di sisi tutup dan area melingkar yang lebih kecil di sisi batang. Batang menempati sebagian area piston pada sisi batang.
Jika sisi tutup diberi tekanan sedangkan volume sisi batang tidak dapat keluar, gaya yang ditransmisikan melalui piston bekerja pada luas sisi batang yang lebih kecil. Hubungan lintas pertama adalah:
Hubungan ini adalah alat penyaringan rekayasa. Ini mengasumsikan kondisi statis yang disederhanakan dan tidak menggantikan analisis rangkaian lengkap. Tekanan sebenarnya bergantung pada kebocoran, kandungan udara yang terperangkap, kompresibilitas fluida, kepatuhan struktural, perilaku seal, respons katup, gesekan, suhu, dan arah pergerakan.
Rasio luas inilah yang menyebabkan silinder dapat mengalami tekanan sisi batang yang melebihi tekanan pompa. Silinder tidak menghasilkan energi dari ketiadaan; itu memperdagangkan gaya dan perpindahan melalui geometri piston sementara volume yang diblokir mengalami tekanan yang berbeda.
Asumsikan, hanya untuk mengilustrasikan hubungan area, bahwa:
- Luas piston sisi tutup adalah 10 in²
- Luas lingkaran sisi batang adalah 7 in²
- Tekanan sisi tutup adalah 2.100 psi
- Ruang sisi batang tidak dapat mengeluarkan muatan
Perkiraan intensifikasi yang disederhanakan adalah:
Ini bukan peringkat produk, hasil pengujian, atau persetujuan desain. Ini adalah contoh perhitungan yang menunjukkan mengapa silinder yang diberi nilai tekanan pompa mungkin masih memerlukan tinjauan terhadap ruang berlawanan dan pengaturan katup.
Jika luas sisi batang jauh lebih kecil dibandingkan luas sisi tutup, rasio tekanan teoritis menjadi lebih besar. Mesin sebenarnya dapat mengurangi atau membatasi tekanan melalui kebocoran, katup pelepas, atau pergerakan struktural, namun jalur tersebut harus dirancang dan diverifikasi dengan sengaja.
Kondisi klasiknya adalah tekanan diterapkan pada ujung tutup sementara ujung batang diblokir oleh katup arah tertutup, katup penahan beban, katup periksa yang dioperasikan pilot, atau jalur fluida beku.
Resikonya meningkat bila silinder terdorong ke arah retraksi karena beban atau karena tekanan di ujung tutup. Minyak pada sisi batang tidak dapat mengalir kemana-mana, sehingga tekanan dapat meningkat dengan cepat.
Katup penahan beban digunakan untuk mencegah pergerakan yang tidak terkendali. Ini adalah komponen keselamatan yang penting, namun sirkuit tetap harus menyediakan jalur terkendali bagi oli yang terperangkap selama pemanjangan, retraksi, penghentian, dan perubahan termal.
Susunan katup yang menahan beban tersuspensi di satu kondisi dapat menciptakan perangkap tekanan di kondisi lain. Tinjauan tersebut harus mencakup penyalaan, pergerakan normal, penghentian darurat, kegagalan selang, penghentian energi katup, dan isolasi pemeliharaan.
Silinder yang digerakkan dengan berhenti keras dapat menyebabkan lonjakan tekanan atau memerangkap cairan jika katup terus menyuplai aliran. Penghentian mekanis tidak menghilangkan energi hidrolik; itu mentransfer beban ke dalam struktur, silinder, dudukan dan sirkuit.
Oleh karena itu, kontrol akhir langkah, pengaturan bantalan, jalur pelepasan, dan penghentian alat berat harus ditinjau bersama-sama. Bantalan bukanlah pengganti jalur pembatas tekanan yang dirancang dengan benar.
Beberapa sirkuit sengaja menyambungkan port silinder sedemikian rupa sehingga mengubah kecepatan atau menggunakan oli sisi batang yang dipindahkan. Sirkuit tersebut dapat menciptakan hubungan tekanan dan aliran yang tidak biasa. Perhitungan silinder standar mungkin tidak menggambarkan tekanan port sebenarnya.
Skema harus mengidentifikasi setiap koneksi antara ruang ujung-tutup dan ujung-batang, termasuk jalur regenerasi, jalur pilot, katup urutan, dan kontrol aliran.
Oli hidrolik memuai ketika suhunya naik. Jika minyak terperangkap dalam volume yang kaku atau hampir kaku, pemuaian tidak akan terjadi dan tekanan meningkat.
Kenaikan tekanan dipengaruhi oleh sifat fluida, volume yang terperangkap, perubahan suhu, kandungan udara, elastisitas komponen dan adanya kebocoran atau relief. Perkiraan ekspansi termal yang disederhanakan dapat membantu menunjukkan arah risiko, namun tidak boleh digunakan sebagai prediksi tekanan akhir tanpa data fluida dan kepatuhan sistem.
Penguncian termal dapat terjadi ketika:
- Sebuah silinder diisolasi oleh dua katup tertutup
- Pemeriksaan yang dioperasikan pilot menjebak kedua port
- Quick coupler terputus karena oli terperangkap di antaranya
- Sebuah mesin dipindahkan dari kondisi dingin ke bengkel yang hangat
- Sinar matahari atau sumber panas lainnya menghangatkan silinder yang terisolasi
- Sirkuit penahan beban mencegah pemerataan tekanan normal
Pompa mungkin mati saat tekanan meningkat. Inilah sebabnya mengapa personel pemeliharaan tidak boleh berasumsi bahwa sirkuit hidrolik yang tidak diberi energi adalah bebas tekanan.
Identifikasi volume yang terperangkap dan hitung atau uji jalur tekanan untuk ujung tutup dan ujung batang. Termasuk kebocoran katup, ekspansi termal, udara terperangkap, dan kepatuhan struktural.
Sebuah sirkuit mungkin memerlukan perangkat pelepas, volume ekspansi, pengaturan akumulator, atau jalur make-up yang terkontrol. Solusi yang tepat bergantung pada beban, bahaya, arsitektur katup, dan persyaratan desain mesin yang berlaku.
Jangan menambahkan katup pelepas tanpa memeriksa pengaturan tekanan, kapasitas aliran, rute pembuangan, dan interaksinya dengan fungsi penahan beban.
Periksa tabung silinder, piston, batang, seal, port, selang, fitting, katup, manifold, dan struktur pemasangan. Pengaturan relief pompa tidak secara otomatis merupakan tekanan maksimum yang terlihat di setiap ruang yang diblokir.
Tinjau penghentian normal, penghentian darurat, hilangnya daya listrik, kegagalan selang, kembalinya spul katup, kehilangan tekanan pilot, dan isolasi perawatan manual. Kondisi penahan yang aman masih memerlukan jalur pelepas tekanan.
Tentukan kondisi start dingin, suhu pengoperasian, kondisi parkir, suhu penyimpanan, dan paparan panas langsung. Jika silinder dapat diisolasi ketika fluida terperangkap, tekanan termal harus dipertimbangkan dalam tinjauan risiko.
Peningkatan tekanan atau penguncian termal dapat dicurigai jika mesin menunjukkan:
- Selang di sisi batang atau fitting rusak meskipun tekanan pompa normal
- Pola ekstrusi segel tanpa kejadian tekanan berlebih pompa yang cocok
- Silinder yang menjadi sulit digerakkan setelah pemanasan atau pendinginan
- Katup penahan beban yang mengunci lebih rapat dari yang diharapkan
- Tekanan yang tersisa setelah pompa dimatikan
- Fitting yang tidak dapat dilonggarkan dengan aman selama perawatan
- Katup pelepas yang terbuka hanya setelah berhenti atau perubahan suhu
- Lonjakan tekanan yang tidak dapat dijelaskan ketika silinder mencapai penghentian mekanis
Gejala-gejala ini bukanlah bukti dari satu mekanisme. Mereka menunjukkan bahwa tekanan port dan perilaku volume yang diblokir harus diukur dan dipetakan.
1. Jadikan mesin aman. Ikuti prosedur isolasi dan penyimpanan energi dari produsen mesin. Jangan melonggarkan fitting untuk “melihat apakah ada tekanan”.
2. Catat kedua tekanan port. Ukur tekanan pada lubang silinder pada kondisi beban dan suhu yang relevan, tidak hanya pada pompa.
3. Telusuri logika katup. Identifikasi pemeriksaan yang dioperasikan pilot, katup penyeimbang, katup urutan, kontrol aliran, dan sambungan regenerasi apa pun.
4. Identifikasi volume yang terperangkap. Tandai setiap bagian yang dapat diisolasi dengan katup tertutup atau skrup terputus.
5. Periksa riwayat suhu. Catat suhu cairan dan lingkungan sebelum, selama, dan setelah kejadian tekanan.
6. Periksa lokasi kegagalan. Bandingkan seal, fitting, selang, dan rongga katup di sisi batang dan sisi tutup untuk mengetahui adanya kerusakan akibat tekanan.
7. Tinjau revisi gambar. Pastikan bahwa modifikasi lapangan tidak menghilangkan jalur pelepas atau mengubah pipa katup.
8. Uji ulang dalam kondisi terkendali. Gunakan instrumentasi yang sesuai dan rencana pengujian yang terdokumentasi sebelum mengembalikan alat berat ke layanan.
Pabrikan dapat memberikan jawaban yang lebih berguna jika pertanyaannya meliputi:
- Lubang silinder, diameter batang, langkah dan pengaturan pemasangan
- Ukuran port ujung tutup dan ujung batang serta rute selang
- Skema hidrolik dengan simbol katup dan garis pilot
- Tekanan pelepas pompa dan tekanan terukur pada setiap port silinder
- Arah beban, kondisi beban tersuspensi, dan penghentian mekanis
- Katup penahan beban, katup penyeimbang, dan nomor komponen katup periksa
- Jenis cairan, kisaran suhu dan kondisi volume terperangkap
- Perilaku berhenti normal, berhenti darurat, dan mati listrik
- Foto segel, fitting, selang atau katup yang rusak
- Fungsi penahan yang diperlukan dan persyaratan keselamatan mesin yang berlaku
Nilai tekanan pompa tunggal jarang cukup untuk mendiagnosis intensifikasi tekanan.
Perhitungan luas ilustratif bukanlah peringkat tekanan. Artikel ini tidak menetapkan pengaturan relief universal, ukuran katup, kisaran suhu yang diijinkan atau tekanan kerja yang aman untuk silinder yang tidak ditentukan.
Batas tekanan yang benar harus berasal dari gambar silinder terkini, spesifikasi material dan segel, desain sirkuit, data katup, bukti pengujian, dan penilaian risiko mesin. Katalog Parker, artikel hidrolika umum, atau formula dapat menjelaskan mekanismenya, namun tidak ada satupun yang dapat menggantikan tinjauan aplikasi akhir.
HCIC, juga dikenal sebagai Jinan Huachen Industrial Co., Ltd., mengembangkan dan memproduksi silinder hidrolik dan unit tenaga hidrolik untuk kendaraan, penanganan limbah, konstruksi dan peralatan industri. Untuk tinjauan intensifikasi tekanan, sediakan sirkuit lengkap dan kondisi pengoperasian terukur sehingga silinder dapat dinilai sebagai bagian dari alat berat, bukan secara terpisah.
