Pourquoi est-il crucial de comprendre la viscosité des fluides hydrauliques
Afin d'avoir un système hydraulique fonctionnel, le fabricant ou le concepteur doit prendre en compte différentes propriétés du fluide hydraulique telles que la viscosité, la compressibilité, la désémulsibilité, l'ignifugation, etc. !
Viscosité du fluide hydraulique est la plus importante de ces propriétés, car elle réduit l'usure de la machine et améliore la précision en réduisant les frottements !
Comprendre la viscosité des fluides
C'est le sujet le plus crucial à saisir pour mieux comprendre les fluides hydrauliques !
Scientifiquement, la viscosité est une expression qui caractérise la résistance d'un fluide à l'écoulement. Il est courant d'appeler cela l'épaisseur du fluide, bien que ce ne soit pas la terminologie précise. La viscosité du miel, par exemple, est nettement supérieure à celle de l'eau.
Voici une comparaison visuelle entre le miel et l'eau ! Parce que le miel a une meilleure résistance à l'écoulement autour de la cuillère que l'eau, il faut plus de force pour déplacer une cuillère à travers un pot de miel. La résistance d'un fluide au mouvement d'un objet et la pression nécessaire pour le forcer à traverser un tube ou un tuyau sont déterminées par la quantité de friction produite par les molécules du fluide.
Facteurs influençant la viscosité du fluide
La taille et la structure des molécules, les interactions (force de liaison) et la température affectent la viscosité.
Seule la température peut varier dans un système hydraulique car le fluide a déjà été défini. Le fluide hydraulique ne doit pas s'épaissir ou se fluidifier de manière significative sur une large plage de températures. L'indice de viscosité d'un fluide augmente en proportion directe avec le changement de température.
L'importance de l'indice de viscosité
L'ISO fournit une spécification dans laquelle plusieurs qualités d'huile sont mentionnées. ISO 3348 est une norme pour déterminer la viscosité ou la fluidité d'une substance. L'épaisseur ou la finesse du fluide hydraulique peut être déterminée par l'indice de viscosité, qui mesure le frottement entre les couches de fluide.
La relation entre les systèmes hydrauliques et la viscosité des fluides
1. Productivité des mécaniciens
La capacité du fluide hydraulique à réduire le frottement mécanique des pièces mobiles intérieures est considérée comme une efficacité mécanique. Il est plus difficile de lubrifier les pièces mobiles lorsque la viscosité du fluide est trop élevée, ce qui réduit l'efficacité mécanique.
2. Efficacité en termes de volume
La perte de puissance due aux fuites internes est mesurée par une métrique appelée « efficacité volumétrique ». Il est plus simple pour le fluide de s'écouler à travers ces espaces minuscules entre les pièces mobiles si la viscosité est trop faible et que le fluide est "plus fin", ce qui signifie que plus d'énergie est perdue. En conséquence, la réactivité du système diminue et son efficacité volumétrique chute. Il réduit également la durée de vie des composants en augmentant la chaleur, l'usure et les dommages.
3. Lubrification
La capacité du fluide hydraulique à lubrifier les pièces mobiles en formant un mince film d'huile entre deux surfaces est connue sous le nom de lubrification hydrodynamique, ou « film fluide ». C'est un peu comme quand une voiture aquaplane sur une route glissante. La viscosité du lubrifiant doit être précisément calibrée dans cette application. Plus la viscosité est faible, plus les deux surfaces sont susceptibles d'entrer en contact. La viscosité augmente l'épaisseur du film hydrodynamique, mais elle augmente également le coefficient de frottement du film. La viscosité diminue en raison de la friction accrue.
4. Cavitation
Bien que la cavitation puisse se produire dans n'importe quel système, elle est plus fréquente dans ceux à basse pression et à alimentation en huile insuffisante. Il provoque l'érosion et l'usure du métal ainsi qu'une réduction de la lubrification à l'huile. Cela est dû à la nature plus lourde de l'huile, ce qui signifie qu'il faut plus de temps pour pomper. L'huile épaisse est plus sensible à la cavitation à cause de cela.
5. Dissipation de la chaleur
Le transport de chaleur est l'une des fonctions les plus importantes des fluides hydrauliques. Le fluide hydraulique, dans le processus de faire son travail, génère de la chaleur. En conséquence, les composants essentiels tels que les pompes et les actionneurs surchauffent maintenant car la chaleur est évacuée d'eux. Cela signifie, cependant, que lorsqu'il est chauffé à la température de fonctionnement, il perdra certaines de ses propriétés critiques, telles que la viscosité ; l'indice de viscosité du fluide doit être suffisamment élevé pour absorber autant de chaleur que nécessaire sans perdre trop de viscosité.
6. Diffusion
La capacité du fluide hydraulique à libérer l'air emprisonné est appelée « libération d'air ». La cavitation et la faible efficacité du système peuvent résulter de l'air emprisonné. Les fluides à viscosité plus élevée, comme le miel, peuvent retenir les bulles d'air plus longtemps que les huiles plus fluides en raison de leur viscosité, mais les bulles d'eau éclatent rapidement. Les concepteurs de systèmes utilisent des réservoirs de capacités variables lorsque des huiles à haute viscosité sont nécessaires pour contourner ce problème.
7. Capacité de filtration
La capacité du fluide hydraulique à filtrer les débris et autres impuretés est appelée sa « filtrabilité ». Lorsque le fluide s'écoule à travers un élément filtrant, il fonctionne comme une limitation. Pour déterminer la pression nécessaire pour faire passer le fluide à travers un filtre, les fabricants de filtres utilisent le terme « chute de pression ». Une pression plus élevée avant l'élément et une pression plus faible après l'élément sont les résultats d'une restriction de débit (une chute de pression). Les huiles à viscosité plus élevée perdent en pression car elles sont plus difficiles à filtrer.