Když stačí menší rychlost, ale je potřeba nekompromisní síla v lineárním pohybu, odolnost i přesnost, nastupuje olejová hydraulika. Pro naše účely většinou vyhoví modelářská hydraulika vyráběná pro ty, kdo stavějí funkční modely rypadel, stavební, přepravní i vojenské techniky. Výrobců malé hydrauliky není mnoho, v následujícím článku se můžete seznámit s produktem španělské firmy Magom HRC.
Víceméně každý funkční komplet malé hydrauliky musí obsahovat několik základních dílů. Prvním je hydraulické čerpadlo, které se obvykle nechává ve společném bloku s pohonem (elektromotorem), pojistným ventilem a nádrží na olej, druhou základní částí je rozvaděč respektive dvoucestný ventil ovládaný elektromagnetem nebo modelářským servem (ventilů bývá více) a třetí je hydraulický válec (více válců). To vše propojují olejové hadice, které se mohou i větvit pomocí rozdvojek.
Olejové čerpadlo
Olejové čerpadlo vypadá na první pohled velmi dobře. Vlastní zubové čerpadlo je ten malý hranatý díl v sestavě. Součástí čerpadla je i nastavitelný přetlakový kuličkový ventil, který se otevře v případě, že olej nemá kam odtékat a výstupní tlak stoupne nad stanovenou mez (16 barů), tím se uzavře oběh už v těle čerpadla. Čerpadlo má vstup a výstup oleje a šroub pro nastavení ventilu, pod nímž je pružina přitlačující kuličku do sedla.
Při zkouškách se ukázalo, že ventil prakticky není možné nastavit, jakmile se šroub povolil, začal unikat olej. Zjevně by pomohla jen výměna pružiny za tvrdší nebo měkčí, případně výměna šroubu za jinak dlouhý. Vhodnějí by byla konstrukce se dvěma šrouby za sebou, vnitřním („červíkem“) se nastaví přítlak pružiny a nemusí těsnit, vnější přístupný zvenčí se dotahuje na těsnící podložku a jen uzavírá kanál se závitem. Bohužel, zde je jen jeden dlouhý šroub. Pevné nastavení správné činnosti nevadí, jen může zbytečně zvyšovat odběr proudu když jsou všechny ventily uzavřené.
Blok olejového čerpadla
Olejová nádrž má tělo z hliníku, je pevná a výborně těsní. Nádrž má výstup (spojuje se se sáním čerpadla) a vstup, kterým se vrací olej z rozvaděče. Mezi vývody je šroub těsněný „O“ kroužkem, otvorem po jeho vyšroubování se nádrž plní olejem a odvzdušňuje.
Někteří výrobci dělají tělo nádrže z čiré plexi trubky, to pak dovoluje pohledem kontrolovat proudění oleje, množství vzduchu v nádrži a také stav oleje, který se může znečistit otěrem kovových dílů. Součástí nádrže bývá i sací filtr, ani ten zde nenajdeme.
Detail čerpadla a olejové nádrže
Z druhé strany na čerpadlo přisedá spojka, ta musí vyrovnat drobné nesouososti hřídelů čerpadla a pohonu. Díly spojky jsou mosazné, na hřídele se upevňuje šrouby („červíky“). Pracuje bez problémů.
S pohonným motorem je to složitější. Výrobce používá buď stejnosměrný motor Jamara 480 HS (prodloužená verze „čtyřstovky“ s hřídelem 2,3 mm) pro napájení 7,4 V nebo střídavý motor („inrunner“) s 3600 ot/V a doporučeným střídavým jednosměrným (leteckým) regulátorem dimenzovaným na odběr 60 A. Tento motor má hřídel o průměru 4 mm, dle verze se liší spojka. Volba obou motorů je mírně řečeno rozporuplná.
Používaný střídavý motor 3600 KV
Jamara 480 (PRO) HS BB je motor s optimální účinností při proudu 3 – 4 A, v této aplikaci je zatížen mnohem víc a bere 10 – 13 A. Motory Jamara se u nás běžně neprodávají, jeho přibližným ekvivalentem je MIG 480 7,2V. Motor běží přetížený v malých otáčkách s extrémně špatnou účinností, stačí jednou přejet s pístem sem a tam a zahřeje se tak, že se na něm nedá udržet ruka, přitom výkon čerpadla je proti očekávání malý. Magom HRC upozorňuje, že tento motor nesmí běžet trvale, ale musí se zapínat jen na dobu chodu válců. Ani to nestačí. Reálně by měl motor po 0,5 – 1 minutě chodu 3 – 5 minut odpočívat v klidu. Nejméně 3 – 5 minut s možností volného proudění vzduchu.
Po několika zkouškách jsme tento pohon nahradili stejně velkým motorem MIG 480 3Li na napětí 11 – 12 V a doplnili souosou celokovovou převodovkou 3:1 (modře eloxovaný díl). Otáčky na čerpadle stouply (na motoru stouply víc než 3x), úměrně se zvýšil průtok oleje a rychlost pohybu pístů. To vše při odběru proudu ze zdroje kolem 3,5 A, v oblasti optimální účinnosti. Motor se hřeje jen mírně, je schopen pracovat i bez přestávek, k běžnému provozu dokonce stačí snížení napájecího napětí na 7 – 8 V.
Střídavý motor 3600 KV jsem nezkoušel. Nepochybně dodá válcům svižný pohyb i sílu (tlak či následně síla záleží na těsnosti pumpy, ne na otáčkách, naopak rychlost pohybu záleží na průtoku čili na otáčkách), ale požadavek na 60 A regulátor (a napájecí zdroj) nebude přehnaný. Motor bude pracovat v krajně nepříznivém režimu s malou účinností. Ostatní výrobci používají motory s jinou koncepcí (ne inrunner, ale outrunnery, čili motory s rotujícím pláštěm), které mají podstatně větší moment při nižších otáčkách, odhadem kolem 800 – 1000 ot/V. A vědí proč.
Rozvaděč
Rozvaděč zkoušené sestavy byl kompaktní, trojnásobný (pro tři válce). Výrobce nabízí různé typy pro 1 – 7 válců. První dojem zanechal … řekněme rozpačitý. Všechny šrouby pro upevnění serv měly výrazně křivě vyvrtané otvory a seděly šikmo. Nicméně toto není funkční vada, třícestné ventily pracovaly správně a netekly, ale taková nedbalost dojem prostě zkazí.
Rozvaděč pro 3 válce bez serv
Ventily jsou dimenzovány až na tlak 30 barů, pracovní výchylka je ±30º od neutrální polohy, v níž je ventil uzavřen. Serva se připevňují na hliníkový rámeček a jejich oříznuté dvouramenné páky musí přesně zapadnout do výřezu v otočném unašeči na hřídeli ventilu. Tato koncepce má výhodu v tom, že je velmi prostorově úsporná a kompaktní, ale musí se použít přesně ta serva, na která je to navrženo. Nejde jen o úhel výchylky, ale o přesnou délku i šířku krytu, průměr upevňovacích otvorů, polohu výstupu vůči krytu, výšku páky proti upevňovacím patkám atd. Nikde přitom nebylo napsané, pro jaká serva úchyt je navržený!
Zkoušením s mnoha typy serv vyšlo najevo, že vhodná serva jsou levné devítigramové typy z Číny, například Hextronik HXT900, Turnigy TG9e nebo Hobbyking HK15178.
V rozsahu asi 5% výchylky na každou stranu dovolí ventil proporcionální řízení průtoku respektive rychlosti pohybu válce. V neutrální poloze se ventil uzavře a válec pevně drží polohu i při silném vnějším tlaku. Všechny ventily pracovaly tak jak měly.
Plně osazený rozvaděč se servy
Hydraulické válce
Nabízené hydraulické válce jsou dvojčinné, jen ty umožňují pracovat s konstantním množstvím oleje v oběhu a (téměř) odvzdušněnou nádrží. Kromě toho samozřejmě mají tyto válce stejnou sílu v obou směrech pohybu. Průměr válců byl 15 mm, dodávají se také menší 12 mm nebo větší s průměrem 22 mm.
Tělo válců je z měděné trubky, mosazné nástavce jsou připájené, což je nekompromisně pevné i těsné. Vývody pro olejové hadice jsou standardně osazeny úhlovými koncovkami. Koncovky jsou našroubované a pojištěné i utěsněné zalepením. A to je tak trochu problém. Pokud s vývodem nechtěně pootočíme, lepidlo praskne a přestane těsnit. Únik oleje je malý, nicméně vytrvalý. Koncovky je možné vyšroubovat, očistit závit mosazným kartáčkem a zašroubovat s vhodně silnou těsnící podložkou. Pokud by bylo potřeba udělat vývod hadice kolmý, může se úhlový díl vypustit a hadicová koncovka našroubovat přímo do válce.
Jeden z kratších válců
Pístní tyč je na konci vybavena okem, to vyplývá z určení pro modely rypadel. Koncovka se dá vyměnit. Píst je těsněný jedním „O“ kroužkem, pístní tyč na výstupu dvěma (jsou pod tím víkem upevněným šesti šrouby). Pohyb pístu je relativně pomalý, při úsporném napájení stejnosměrného motoru (10 V) jede bez zatížení rychlostí asi 20 mm/s, ale síla může být značná, až kolem 200 N (cca 15 kg závaží zvedne a prsty ho těžko udržíte). Válce až na drobný problém s těsností kolem koncovek pracovaly naprosto podle očekávání.
Detail provedení válce
Hadice
Hadice se mohou jevit jako okrajová a nepodstatná část, ale opak bývá pravdou, často jsou zdrojem závad. Výrobce dodává polyuretanové černé hadice kalibrované na vnější průměr 3 mm, ty jsou vhodné do rychloupínacích koncovek Festo. Mají vnitřní průměr kolem 1,8 mm. Tyto hadice jsou současně dost tvrdé, při navlečení na (vnitřní) mosazné hadicové koncovky po čase ztratí pružnost, „vytáhnou“ se a přestávají těsnit. Doporučil bych místo nich použít spíš průhledné a měkčí hadice, které jasně ukážou jakoukoli bublinku a pomohou při odvzdušnění celého systému.
Vzorky hadic a záslepek
Mají-li být hadice používány při maximálním tlaku oleje, je potřeba je na koncích zajistit. Toto zajištění výrobce zjevně zná, protože bylo v podobě dvou převlečných trubiček z tvrdého kovu na hadici mezi výstupem z nádrže a vstupem do čerpadla, tedy kupodivu na jednom ze dvou míst, kde kvůli tlaku zesílení není potřeba. Trubičky jsou vidět na fotografii detailu čerpadla a nádrže výše. Na další spoje už pojišťovací trubičky v sadě nebyly, dají se ale poměrně snadno nahradit převrtáním matic M3. Správný průměr vrtáku je třeba vyzkoušet a záleží i na konkrétních hadicích, bývá to asi 2,6 až 2,8 mm. Zbytky závitu v matici se zaříznou do povrchu hadice a dovolí pojistku našroubovat do polohy proti středu koncovky. Tyto pojistky se nenasunují, opravdu se šroubují. Závitu v matici nezbyde tolik, aby hadici poškodil. V každém případě doporučuji hadice po určité době (podle zatížení a prostředí po roce až třech) preventivně měnit, mají omezenou životnost a ušetříme si tak problémy s funkcí i spoustu rozlitého oleje.
Je praktické si před oživováním hydrauliky připravit několik kousků drátu o průměru 2,0 až 2,2 mm se zaoblenými hranami. Tyto dráty se dají použít jako zátky do hadic naplněných olejem nebo s malou nasunutou hadičkou jako zátky na vývody válců. Válec pak odvzdušníme snadno tak, že hadičky z obou jeho konců ponoříme do nádobky s olejem a několika pohyby pístem od dorazu k dorazu zaplavíme obě strany pístu. Při pohybu vždy držíme ten z konců, z něhož vytéká olej do nádobky, výš než druhý. Odvzdušněný válec zazátkujeme a po pospojování sestavy už bude vzduchu výrazně méně. Podobně se s krátkými hadičkami spojujícími oba vývody k jednomu válci odvzdušní i rozvaděč, tentokrát ale už přes čerpadlo a nádrž.
Optimální viskozitu hydraulického oleje výrobce neudává. Podle zkušeností modelářů by měl být vzhledem k miniaturním rozměrům hydrauliky optimální turbínový olej Mogul TB 32, ten je dostatečně řídký a prakticky nepění.
Závěr
Už na začátku jsem psal, že výrobců malé modelářské hydrauliky není mnoho, a žádný nedělá absolutně dokonalé výrobky. Ostatně co je dokonalé pro jedno použití, nemusí být ani vhodné pro jiné použití.
Výhodou je, že firma Magom HRC nabízí široký a relativně ucelený sortiment, nejen jednotlivé varianty konstrukčních bloků, ale také náhradní díly včetně drobných. Přiložené stručné návody na jednotlivých listech A4 jsou graficky úhledné a názorné, ale současně dost skoupé na technické informace. Kromě volby motorů a jejich činnosti ve zcela nevhodném režimu bych neměl závažnější připomínky. Komunikace s firmou ovšem nebyla zrovna bez problémů a jazyková bariéra v tom nehrála roli, angličtina jako univerzální jazyk fungovala dobře. Objednané zboží v rámci Evropy dojde brzy a bez celních průtahů, tedy když vám jej firma jaksi nezapomene po zaplacení poslat. Ono to zkrátka nakonec všechno chodí jak má, jen se při zkoušení člověk až příliš často nemohl ubránit dojmu, že výrobce v rozhodující chvíli myslel víc na siestu, než na pečlivou práci.