Paineistetun hydraulijärjestelmän öljyn kunnossapito
Virtanen, Markus (2012)
2012
Automaatiotekniikan koulutusohjelma
Automaatio-, kone- ja materiaalitekniikan tiedekunta - Faculty of Automation, Mechanical and Materials Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2012-06-06
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201206071169
http://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201206071169
Tiivistelmä
Säiliö ja hydraulinesteen kunnossapito ovat olennainen osa toimivaa ja laadukasta hydraulijärjestelmää. Pumppujen, venttiilien ja toimilaitteiden virheetön toiminta kaikissa olosuhteissa edellyttää onnistunutta hydraulinesteen kunnossapitoa. Myös säiliö osallistuu hydraulinesteen kunnossapitoon poistamalla epäpuhtauksia ja jäähdyttämällä hydraulinestettä. Sen päätehtävänä on kuitenkin kompensoida muun hydraulijärjestelmän tilavuusvaihteluita ja pieniä vuotoja toimimalla nestevarastona.
Digitaalihydrauliikan tutkimus on kehittänyt hydraulijärjestelmien komponentti- ja ohjauspuolta. Kehityksen päämääränä on ollut mm. parantaa hydraulijärjestelmien energiatehokkuutta ja toimintavarmuutta sekä laskea järjestelmien hintaa. Kehitys edellyttää parannuksia hydraulijärjestelmien jokaisella osa-alueella; myös säiliön ja hydraulinesteen kunnossapidon tulee kehittyä.
Tämän työn tavoitteena on tutkia uutta säiliö- ja hydraulinesteen kunnossapitojärjestelmää erityisesti digitaalihydraulisten järjestelmien tarpeisiin. Uudella säiliöjärjestelmällä toivotaan saavutettavan parempi energiatehokkuus ja hydraulinesteen puhtaustaso sekä pienempi fyysinen koko ja hinta, verrattuna perinteiseen toteutukseen. Työssä keskitytään säiliöjärjestelmän suunnitteluun ja mitoitukseen. Sen toiminta varmennetaan dynaamisten simulointien avulla. Lisäksi säiliöjärjestelmää verrataan simuloimalla perinteiseen toteutukseen erityisesti energiatehokkuuden ja hydraulinesteen kunnossapidon osalta. Työssä vertaillaan eri järjestelmätoteutuksissa saavutettavia ISO-4406 (1999) puhtaustasoja ja tätä varten kehitetään tapa dynaamisesti simuloida likahiukkasten käyttäytymistä hydraulijärjestelmissä.
Työn tuloksena saavutettiin uudenlainen paineistettu säiliöjärjestelmä, joka simulointien perusteella tuottaa paremman puhtaustason ja parantaa huomattavasti hydraulijärjestelmän energiatehokkuutta, verrattuna perinteiseen säiliöön ja suodattimen sijoitustapaan. Työssä suunniteltu paineistettu säiliöjärjestelmä parantaa sitä käyttävän hydraulijärjestelmän energiatehokkuutta syöttämällä paineistettua hydraulinestettä järjestelmän pumpulle ja toimilaitteille, samalla itse kuluttaen verrattain vähän energiaa. Parempi puhtaustaso ja pienempi fyysinen koko saavutetaan pienentämällä paineistetun säiliöjärjestelmän nestetilavuutta ja sijoittamalla suodatin sen paineistetulle puolelle.
Digitaalihydrauliikan tutkimus on kehittänyt hydraulijärjestelmien komponentti- ja ohjauspuolta. Kehityksen päämääränä on ollut mm. parantaa hydraulijärjestelmien energiatehokkuutta ja toimintavarmuutta sekä laskea järjestelmien hintaa. Kehitys edellyttää parannuksia hydraulijärjestelmien jokaisella osa-alueella; myös säiliön ja hydraulinesteen kunnossapidon tulee kehittyä.
Tämän työn tavoitteena on tutkia uutta säiliö- ja hydraulinesteen kunnossapitojärjestelmää erityisesti digitaalihydraulisten järjestelmien tarpeisiin. Uudella säiliöjärjestelmällä toivotaan saavutettavan parempi energiatehokkuus ja hydraulinesteen puhtaustaso sekä pienempi fyysinen koko ja hinta, verrattuna perinteiseen toteutukseen. Työssä keskitytään säiliöjärjestelmän suunnitteluun ja mitoitukseen. Sen toiminta varmennetaan dynaamisten simulointien avulla. Lisäksi säiliöjärjestelmää verrataan simuloimalla perinteiseen toteutukseen erityisesti energiatehokkuuden ja hydraulinesteen kunnossapidon osalta. Työssä vertaillaan eri järjestelmätoteutuksissa saavutettavia ISO-4406 (1999) puhtaustasoja ja tätä varten kehitetään tapa dynaamisesti simuloida likahiukkasten käyttäytymistä hydraulijärjestelmissä.
Työn tuloksena saavutettiin uudenlainen paineistettu säiliöjärjestelmä, joka simulointien perusteella tuottaa paremman puhtaustason ja parantaa huomattavasti hydraulijärjestelmän energiatehokkuutta, verrattuna perinteiseen säiliöön ja suodattimen sijoitustapaan. Työssä suunniteltu paineistettu säiliöjärjestelmä parantaa sitä käyttävän hydraulijärjestelmän energiatehokkuutta syöttämällä paineistettua hydraulinestettä järjestelmän pumpulle ja toimilaitteille, samalla itse kuluttaen verrattain vähän energiaa. Parempi puhtaustaso ja pienempi fyysinen koko saavutetaan pienentämällä paineistetun säiliöjärjestelmän nestetilavuutta ja sijoittamalla suodatin sen paineistetulle puolelle.