Lunta ja pakkasta - Talvi on hydrauliikalle vaikea aika

Jokaiselle koneiden kanssa työskennelleelle on selvää, että öljy on jäykempää pakkasella. Mutta kuinka paljon paksumpaa se oikeasti on? Ja mitä kaikkea tästä seuraa koneen fysiikassa?

Työkonehydrauliikassa hyvin yleinen ensiasennusöljyn viskositeetti on 46 cSt (cSt on öljyn viskositeetti-indeksin yksikkö). Kyseinen viskositeettiarvo ilmaisee öljyn juoksevuuden +40 asteessa. Jos mennään leudon talvipäivän nollaan asteeseen, muuttuu edellä mainitun hydrauliöljyn viskositeetti arvoon, joka on noin 600 cSt ja siis 13 kertaa suurempi.

Suomessa 20 asteen pakkanen talviaamuina ei ole mitenkään epätavallista edes maan eteläosissa. Näin alhainen lämpötila merkitsee 46-viskositeetin mineraaliöljylle, että se on jo noin sata kertaa paksumpaa kuin +40 asteessa.

Tämä aiheuttaa huomattavasti kasvaneita kuormituksia hydraulijärjestelmän mekaanisille komponenteille. Mutta mitä hydrauliikan komponenttien sisällä itse asiassa tapahtuu, kun moottori pyörähtää käyntiin? Asia selviää, kun öljyn kulkua lähdetään seuraamaan tankilta eteenpäin dieselmoottorin käynnistyttyä.

Vaarallinen alipaine

Kaikkein ensimmäiseksi hydrauliöljyn täytyy päästä tankilta pumpulle, kun pumppu alkaa pyöriä.

Ensimmäinen kulkuvastus on tankin pohjalla ennen imuputkea oleva imusiivilä. Se on kylmälle öljylle iso vaikeus, vaikka kaikki olisi kunnossa. Tilanne huononee oleellisesti, jos imusiivilä on likaantunut. Silloin sen läpäisykyky voi olla laskenut alle puoleen.

Öljyn suuri viskositeetti johtaa väistämättä alipaineen kasvuun, kun liian paksu öljy ei mahdu kulkemaan imulinjan läpi riittävän nopeasti pumpun pesään. Tästä on monia vaarallisia seurauksia.

Alipaine saattaa johtaa kavitaatioon pumpun sisällä, mikä on äärimmäisen vaarallinen ilmiö. Kavitaatiossa metallipintoja vasten tapahtuvat kaasukuplien räjähtämiset kirjaimellisesti irrottavat metallia pumpun osista.

Alipaine saattaa myös vetää imulinjaan kuuluvan letkun kasaan, mikä rajoittaa lisää ölyn virtausta ja voi pahimmillaan johtaa pumpun nopeaan tuhoutumiseen.

Ilmakuplat öljyssä

Öljyn sisällä olevilla mikroskooppisilla ilmakuplilla on kavitaatiota kiihdyttävä vaikutus. Tässä asiassa kylmä öljy on erityisen ongelmallinen, sillä hydraulitankkiin palaava öljy ei hyvin jähmeänä kykene luovuttamaan sen joukkoon päässyttä ilmaa tarpeeksi nopeasti. Myös tästä syystä lämmityskäytön pitää tapahtua tarpeeksi pienillä moottorikierroksilla ja pienellä öljyn virtauksella.

Ilmakuplat lyhentävät öljyn ikää myös hapettamalla öljyä. Toinen öljyn ikään vaikuttava asia on vesi, jota talvella kertyy öljyn joukkoon lämpötilanvaihteluiden aiheuttaman kondensoitumisen seurauksena.

Jos koneessa on mäntäpumppu, joutuu kylmä öljy kulkemaan jakolevyn melko pienien kanavien kautta. Korkea viskositeetti hidastaa virtausta ja pumpun mekaanisiin osiin kohdistuu erittäin suuria kuormia.

Kuormitus kasvaa sitä suuremmaksi, mitä korkeammalla kierrosluvulla pumpun pitäisi pyöriä. Siksi on ensiarvoisen tärkeää pitää kierrokset koneen käynnistyessä ja lämmityskäytön alussa niin alhaisina kuin mahdollista. Liian suuret kierrokset lisäävät imua ja alipainetta ja tekevät näin kavitaation syntymisen aina vain todennäköisemmäksi.

Tee kaikki voitava

Jotta koneen talvikäynnistykset rasittaisivat konetta mahdollisimman vähän, eikä koneen kestoikä lyhenisi haitallisesti, on talven kylmyys pakko huomioida koneen käytössä ja huollossa. Kriittisin vaihe on kylmäkäynnistys, ja sen haitallisia vaikutuksia on pyrittävä pienentämään sekä teknisillä järjestelyillä kuin myös oikeanlaisilla käyttötavoilla.

Työkoneen dieselmoottorille on yleensä järjestetty jonkinlainen esilämmitys, sillä muuten käynnistyminen kovimmilla pakkasilla ei olisi mahdollista. On hyvä selvittää, voisiko myös hydrauliöjylle saada esilämmitystä vaikkapa moottorin jäähdytysnestekierron kautta.

Tärkeintä, mitä kuljettaja voi tehdä koneen suojelemiseksi, on koneen mahdollisimman rauhallinen lämmityskäyttö. Lämmityskäytön on aina myös kestettävä riittävän pitkään. Varttitunti on ehdoton minimi, jos pakkasta on yli 10 astetta.

Kevyttä pyöritystä

Niissä koneissa, joissa on kiinteätilavuuksinen pumppu, käynnistyy hydrauliöjyn kierto tietysti välittömästi, sillä yleensä pumppu käynnistyy samaan aikaan kuin moottori. Tässä tapauksessa ei lämmityskäytön alkuvaiheessa ole tarpeen tehdä mitään ylimääräisiä toimia hydrauliikan kanssa.

Tilanne on aivan erilainen säätötilavuushydrauliikan kyseessä ollessa. Jotta öljy lähtisi järjestelmässä liikkeelle, on jokin koneen hydraulisista toiminnoista otettava käyttöön. Kannattaa valita aina toiminto, joka ei vaadi kovin suurta tehoa. Pyöritä esimerkiksi kouraa tai kauhaa. Metsäkoneissa syöttörullien pyörittäminen on yleinen tapa.

Kaivinkoneissa kannattaa myös aina pyörittää vuorotellen molempia teloja niiden ollessa ilmaan nostettuina. Tämä on tehtävä ensimmäisen kerran jo sopivan varhaisessa vaiheessa ennen kuin öljy on ehtinyt vielä kovin lämpimäksi.

Tämä siksi, että eri puolilla konetta olevat hyvin kylmät hydrauliikan komponentit – erityisesti venttiilit – on saatava lämpenemään tasaisesti, ennen kuin kuuma öljy tulee niihin.

Kuuma öljy nimittäin saa ensimmäiseksi komponenttien sisällä olevat liikkuvat osat laajenemaan. Venttiilien karojen ympärillä olevat välykset eivät aina riitä, jos lämpötilaerot ovat suuret ja seurauksena voi olla kiinnileikkautuminen.

Jotkin konevalmistajat ovat varautuneet tähän ja käyttävät siksi suuntaventtiileitä, joiden karojen välykset ovat normaalia suurempia. Suuremmasta välyksestä seuraa kuitenkin se, että esimerkiksi kuormaimen kauha pyrkii laskeutumaan itsestään. Ongelman poistamiseksi on näiden koneiden sylintereihin yleensä asennettu lukkoventtiilit.

Epätahtisen lämpölaajenemisen ongelmat koskevat luonnollisesti myös hydraulimoottoreita ja niiden yhteydessä olevia venttiileitä. Myös sähkövastuksella tai moottorin nestekierrolla toteutetun hydrauliöljyn esilämmityksen kanssa täytyy olla tarkkana, ettei öljy ehdi lämmetä liikaa ennen kuin lämpöä on saatu siirrettyä kaikkialle järjestelmään.

Pari tärkeää varotointa

Myös yön jäljiltä huurteinen kone saattaa aiheuttaa veden pääsyä öljyn joukkoon. Kun sylinterien varret ovat voimakkaasti huurtuneet tai pahimmassa tapauksessa niiden pintaan on kertynyt jääkerros, siirtyy osa tästä vedestä sylinterin sisäpuolelle silloin, kun sylinteriä ensi kerran liikutetaan.

Kova jääkerros saattaa rikkoa sylinterin pyyhintätiivisteen huulen, jolloin lialle muodostuu vapaa kulkureitti öljyn joukkoon. Ei siis ole liioittelua vetää koneen kaikki sylinterit niin sisään kuin mahdollista koneen jäädessä yöksi tai viikonlopuksi seisomaan.

Jos kone seisoo talvella pidemmän aikaa, on hydraulisäiliön huohottimen päälle kertyvä lumi mahdollinen tankkiin joutuvan veden lähde. Lumen sulaessa ja ilman lämmetessä voivat vuorokauden mittaan tapahtuvat lämpötilan vaihtelut imeä sulamisvettä säiliön sisään. Huohottimen suojaus ylösalaisin käännetyllä ämpärillä on helppo varotoimi.

Kiinnostuitko aiheista?