Czystość oleju vs. materiały filtracyjne

 

W olejach hydraulicznych i smarnych często pojawia się pojęcie klasy czystości oleju.

Klasa czystości oleju to informacja na temat zawartości cząstek brudu w określonej jednostce oleju.

W Europie występuje kilka różnych norm opisujących klasę czystości oleju. Najczęściej używaną normą jest ISO4406 (ISO 4406:1999).

Warto zapoznać się z różnica występującymi przy obliczaniu klasy czystości oleju w zależności od zastosowanej normy.

 

ISO 4405

Norma ISO4405 podaje tylko jeden parametr: zawartość cząstek brudu w mg na litr cieczy. Norma ISO4405 nie klasyfikuje zawartości brudu wg wielkości cząstek.

ISO 4406

Norma ISO4406 podaje ilość cząstek brudu w następujących zakresach wielkości cząstek:

Z zastosowanie licznika cząstek dyskretnych:

> 4 μm (c)
> 6 μm (c)
> 14 μm (c)

Z zastosowaniem metody ręcznego zliczania cząstek pod mikroskopem:

> 5 μm (c)
> 15 μm (c).

Norma ISO4406 opisu klasę czystości oleju poprzez podanie trzech zestawów liczb, np. 21/18/15, gdzie każda wartość odpowiada przedziałowi ilości cząstek odpowiednio dla 4, 6 i 14 um.

W przypadku zastosowania metody pomiarowej opartej o mikroskop przykładowy zapis wygląda następująco: -/18/15.

 

Kody ISO4406 opisujące klasę czystości oleju.

ISO4406 Code Particle quantity/100ml  
  from to
1 1 2
2 2 4
3 4 8
4 8 16
5 16 32
6 32 64
7 64 130
8 130 250
9 250 500
10 500 1000
11 1000 2000
12 2000 4000
13 4000 8000
14 8000 16000
15 16000 32000
16 32000 64000
17 64000 130000
18 130000 260000
19 260000 500000
20 500000 1000000
21 1000000 2000000
22 2000000 4000000
23 4000000 8000000
24 8000000 16000000
25 16000000 32000000
26 32000000 64000000
27 64000000 130000000
28 130000000 250000000

Jak czytać przykładowy zapis 21/18/15 ?

W próbce 100ml znajduje się:

- od 1000000 do 2000000 cząstek brudu powyżej 4um

- od 130000 do 260000 cząstek brudu powyżej 6um

- od 16000 do 32000 cząstek brudu powyżej 14um.

 

NAS 1638

Norma NAS1638 podaje ilość cząstek brudu w następujących zakresach wielkości cząstek:

5 – 15 μm
15 – 25 μm
25 – 50 μm
50 – 100 μm
> 100 μm.

 

Klasy opisujące czystość oleju.

Klasy NAS 5–15 μm 15–25 μm 25-50 μm 50-100 μm >100 μm

0

125 22 4 1 0

0

250 44 8 2 0
1 500 89 16 3 1
2 1000 178 32 6 1
3 2000 356 63 11 2
4 4000 712 126 22 4
5 8000 1425 253 45 8
6 16000 2850 506 90 16
7 32000 5700 1012 180 32
8 64000 11400 2025 360 64
9 128000 22800 4050 720 128

10

256000 45600 8100 1440 256

11

512000 91000 16200 2880 512

12

1024000 182400 32400 5760 1024

 

SAE AS 4059

Norma SAE AS 4059 podaje ilość cząstek brudu w następujących zakresach wielkości cząstek:

> 4 μm (c)
> 6 μm (c)
> 14 μm (c)
> 21 μm (c)
> 38 μm (c)
> 70 μm (c).

Warto zauważyć, że dla pierwszych trzech zakresów pomiarowych norma SAE AS 4059 i norma ISO4406 definiuje ten sam zakres wielkości cząstek. Jednakże kodowanie klas jest całkowicie inne.

 

SAE AS4059 Rev. E Tabela - Klasy czystości dla zliczania różnicowego, (cząstek na 100 ml)

code 6-14 µm 14-21 µm 21-38 µm 38-70 µm >70 µm
00 125 22 4 1 0
0 250 44 8 2 0
1 500 89 16 3 1
2 1000 178 32 6 1
3 2000 356 63 11 2
4 4000 712 126 22 4
5 8000 1425 253 45 8
6 16000 2850 506 90 16
7 32000 5700 1012 190 32
8 64000 11400 2025 360 64
9 128000 22800 4050 720 128
10 256000 45600 8100 1440 256
11 512000 91200 16200 2880 512
12 1024000 182400 32400 5760 1024

 

 

 

Rekomendowane klasy czystości oleju.

Producenci części hydraulicznych rekomendują utrzymywanie minimalnych klas czystości oleju. Montując układ hydrauliczny należy zadbać o zastosowanie takich rozwiązań filtracyjnych, które dopasowane będą na najlepszej (najbardziej rygorystycznej) klasy oleju wśród zebranych informacji od poszczególnych dostawców podzespołów.

 

  niskie i średnie ciśnienie   wysokie ciśnienie  
Wymagana klasa czystości oleju ISO4406 jakość filtracji µm Beta=200 ISO4406 jakość filtracji µm Beta=200
Pompy i silniki        
zębate lub łopatkowe 20/18/15 20 19/17/14 10
tłokowe 19/17/14 10 18/16/13 5
opatkowe o zmiennej geometrii 18/16/13 5 17/15/12 3
tłokowe o zmiennej geometrii 18/16/13 5 17/15/12 3
         
Napędy        
Cylindry 20/18/15 20 19/17/14 10
napędy hydrostatyczne 16/15/12 3 16/14/11 3
         
Zawory        
zawory zwrotne 20/18/15 20 20/18/15 20
zawory kierunkowe 20/18/15 20 19/17/14 10
zawory regulacyjne 20/18/15 20 19/17/14 10
zawory grzybkowe 19/17/14 10 18/16/13 5
zawory proporcjonalne 17/15/12 3 17/15/12 3
serwo-zawory 16/14/11 3 16/14/11 3
         
Łożyska        
łożyska ślizgowe 18/16/13 10 18/16/13 10
łożyska kólkowe 15/13/10 3 15/13/10 3
łożyska rolkowe 16/14/11 5 16/14/11 5

 

 

Kalkulacja jakości filtracji vs. klasy czystości oleju.

W przypadku wkładów filtracyjnych z włókniną szklaną jako materiałem filtracyjnym w przybliżeniu możliwe jest dopasowanie jakości filtracji do oczekiwanej klasy oleju. Warto jednak zauważyć, że na jakość oleju wpływa wiele czynników, niewchodzących w zakres badawczy normy, w szczególności normy ISO4406. Warunki pracy systemu i/lub warunki środowiskowe mogą znacząco wpłynąć na wynik kalkulacji.

Włóknina szklana Beta=200 (um) Przewidywana klasa czystości wg ISO4406 możliwy zakres zmiany klasy czystości oleju
20 20/18/15 18/15/12 – 21/18/15
16 20/18/15 17/14/11 – 20/17/14
10 19/17/14 15/12/9 – 19/16/13
6 17/15/12 12/9/6 – 17/14/11
3 15/13/10 10/7/4 – 15/12/9

 

Zdarzenia wpływające na zużycie oleju:

1. Ścieranie materiału – powodowane przez cząstki zawarte w oleju w wyniku ruchu posuwisto-zwrotnego dwóch powierzchni
2. Erozjaspowodowana ruchem cząstek brudu z jednoczesną dużą prędkością płynu
3. Adhezja – wytrącanie cząstek materii spowodowane tarciem metal-metal, przede wszystkim w wyniku braku filmu olejowego
4. Zmęczenie powierzchnipowierzchnie zostają uszkodzone przez cząstki brudu lub samoczynnie wytrącają cząstki materiału w wyniku poddawania materiału wielokrotnego naciskowi lub zginaniu
5. Korozja – proces chemiczny spowodowany przez wodę lub chemikalia reagujące z powierzchnią materiału.

 

Konsekwencje:

Zanieczyszczenie w systemie i związane z nim uszkodzenia mechaniczne powodują:
– Słaba klasa czystości systemu
– Awarie systemu
– Wysoki poziom zużycia komponentów
– Kawitację
– Tworzenie szlamu (w wyniku starzenia starzenia oleju)
Zmniejszenie grubości filmu olejowego do dynamicznego smarowania
– Krótszy okres eksploatacji oleju w wyniku przyspieszonego starzeniu się oleju