Hidraulinio cilindro kavitacija ir aeracija: neigiamo slėgio ir stūmoklio įdubimo kriminalistikos seminaras

I. Simptomas: kai sklandžiaiHidraulinis cilindrasPasidaro kempinė ir rėkia

Nedaug dalykų nuvilia sunkiosios įrangos techninės priežiūros brigadą labiau nei strėlės ar išmetimo cilindras, kuris staiga pradeda šnibždėti, juda su nepastoviu kebliu vėlavimu ir skleisdamas garsų barškėjimą, kaip rutuliukų kumštis, besiveržiantis per plieninį vamzdelį.

Kai mechanikai nugriauna cilindrą, jie tikisi rasti nešvarią alyvą arba suplyšusį sandariklį. Vietoj to, jie randa tvirtą plieninį stūmoklio vainiko paviršių ir vidines alyvos angų lūpas, išmargintas šiurkščiais, apšalusiais krateriais, kurie atrodo taip, lyg būtų nusprogdinti miniatiūriniu smūgiu.

Tai nėra abrazyvinių dalelių susidėvėjimas. Tai yra hidraulinio cilindro kavitacija ir aeracija – du glaudžiai susiję, bet iš esmės skirtingi skysčių reiškiniai, kurie ardo tikslius metalinius paviršius, iškepa elastomerinius sandariklius ir kelia pavojų mašinos saugai.

II. Kavitacija prieš aeraciją: tikrojo skirtumo supratimas

Vietos priežiūros ataskaitose technikai dažnai sujungia kavitaciją ir aeraciją kartu su bendra etikete „oras linijose“. Norint nustatyti tikrąją pagrindinę priežastį, būtina suprasti, kaip tai vyksta:

2.1 Garų kavitacija (virimas nuo neigiamo slėgio)

Kavitacija atsiranda, kai naftos paklausa vienoje pusėjehidraulinis cilindrasstūmoklis viršija greitį, kuriuo alyva gali fiziškai patekti.

• Kai vietinis slėgis nukrenta žemiau hidraulinės alyvos garų slėgio, skystis tiesiogine prasme užverda aplinkos temperatūroje, sudarydamas milijonus mažyčių mikroskopinių garų burbuliukų.
• Kai šios garų ertmės keliauja iš žemo slėgio zonos į aukšto slėgio alyvą, jos sprogsta per nanosekundes.
• Kiekvienas mikro-implozija sukuria koncentruotus mikro-skysčių srautus, skriejančius viršgarsiniu greičiu, atsitrenkdamos į aplinkinius metalinius paviršius vietinėmis smūgio jėgomis, viršijančiomis dešimtis tūkstančių svarų kvadratiniame colyje. Šis fizinis plaktuko efektas vargina metalą, kol nuo paviršiaus atsiplėšia mikro dribsniai.

 2.2 Vėdinimas (mechaninis oro patekimas)

Aeracija – tai hidraulinės alyvos užteršimas laisvu atmosferos oru, patenkančiu į grandinę iš išorinės aplinkos.

• Oras patenka per nesandarius siurbimo žarnos spaustukus, pažeistus pagrindinio siurblio veleno sandariklius, atsilaisvinusias vamzdžių jungtis, žemą rezervuaro skysčio lygį arba turbulencines bako grįžtamąsias linijas, išleidžiamas virš skysčio paviršiaus.
• Skirtingai nuo garų burbuliukų, laisvas oras akimirksniu nesubyra; ji sudaro pienišką, putojančią emulsiją, kuri santykinai nesuspaudžiamą hidraulinį skystį paverčia minkšta, šokinėjančia pneumatine spyruokle.

III. 4 Įspėjamieji ženklai, kuriuos reikia pastebėti lauke

IV. Kur žala atsiranda cilindro viduje

Kai skysčių energijos sistemos kenčia nuo lėtinės kavitacijos ir aeracijos, fiziniai pažeidimai koncentruojasi į tam tikras didelio greičio zonas:

4.1 Stūmoklinio vainiko paviršiai:Plokščiame apskritame stūmoklio paviršiuje yra gilių, apšalusių mikro duobių, kuriose griūvančios garų tuštumos pakartotinai atsitrenkė į netauriųjų metalų paviršių.

4.2 Alyvos angos vidinės angos:Staigūs stačiakampiai perėjimai, kai hidraulinė alyva patenka į cilindro cilindrą, patiria didelę briaunų eroziją ir apvalinimą.

4.3 Stūmoklio strypo sandarikliai ir susidėvėjimo žiedai:Įtraukti oro burbuliukai greitai suspaudžiami adiabatiškai, sukuriant vietinius karščio šuolius, kurie išdegina, glazūruoja ir paverčia lanksčios poliuretano sandariklio lūpas trapiais, panašiais į anglį.

4.4 Cilindro statinės šlifuotos sienos:Netoli eigos kraštutinumų mikro purkštukai nuplėšia apsauginę tepimo alyvos plėvelę, todėl tarp stūmoklio kreipiančiųjų juostų ir poliruoto vamzdžio kiaurymės gali tiesiogiai susibraižyti metalas į metalą.

V. 4 populiariausi mobiliosios ir pramoninės įrangos veikimo paleidikliai

5.1 Viršančios gravitacinės apkrovos (bėgantis cilindras)

Kai sunki ekskavatoriaus strėlė, savivartės priekabos kėbulas arba šakinio krautuvo stiebas greitai nusileidžia nuo savo svorio, gravitacija nutraukia cilindro strypą žemyn greičiau, nei hidraulinis siurblys gali tiekti alyvą į dangtelio pusę. Cilindras tampa milžinišku švirkštu, sukuriančiu intensyvų vidinį vakuumą, kuris užvirina įeinančią alyvos srovę.

5.2 Šalto žiemos ryto paleidimas

Tiršta, didelio klampumo šalta hidraulinė alyva sunkiai teka per siaurus siurbimo filtrus ir ilgas tiekimo žarnas. Kai operatorius iškart po užvedimo įjungia variklį iki pilno greičio, siurblys išalksta, traukdamas didelį vakuumą ir siųsdamas kavituojančio skysčio srovę tiesiai į pavaras.

5.3 Užsikimšę rezervuaro alsavimo dangteliai

Ilgatakiams cilindrams išsiplėtus, skysčio lygis hidraulinio bako viduje žymiai sumažėja. Jei bako alsuoklio dangtelis yra padengtas purvu, dulkėmis ar ledu, atmosferos oras negali patekti, kad išlygintų tūrį. Bako viduje susidaro dalinis vakuumas, užgniauždamas siurblio siurbimo liniją.

5.4 Prastai išdėstytos bako pertvaros ir grąžinimo linijos

Jei grįžtamoji alyva patenka į rezervuarą virš skysčio lygio kaip krioklys, ji suplaka orą į alyvą. Be tinkamų bako pertvarų, leidžiančių oro burbuliukams pakilti į paviršių ir išleisti orą, siurblys nedelsdamas susiurbia šį putų mišinį atgal į cilindrus.

VI. Grandinės lygmens sprendimai kavitacijai ir aeracijai pašalinti

Norint nustatyti cilindro kavitaciją, reikia atsižvelgti į grandinės dinamiką, kuri leidžia susidaryti neigiamam slėgiui:

• Sumontuokite antikavitacinius atbulinius vožtuvus: grandinėse su greitai judančiomis arba slenkančiomis apkrovomis tarp cilindro darbo angos ir bako linijos įstatykite specialų antikavitacijos atbulinį vožtuvą. Jei cilindro prailginimui reikia daugiau alyvos nei siurblys, atbulinis vožtuvas atsidaro laisvai, todėl bako alyva gali užpildyti vakuumą.
• Tinkamo dydžio atsvariniai (percentriniai) vožtuvai: atsvariniai vožtuvai sukuria kontroliuojamą priešslėgį cilindro grįžtamojoje pusėje, neleidžiant gravitacijai nubėgti kartu su apkrova ir užtikrinti teigiamo slėgio palaikymą viso eigos metu.
• Išlaikykite minimalų siurbimo linijos dydį: įsitikinkite, kad siurblio siurbimo linijos yra per didelės, trumpos, tiesios ir skirtos nuolatiniam vakuuminiam darbui, nesugriuvus viduje.
• Leiskite pakankamai rezervuaro deaeracijos trukmę: Alyvos bako dydį nustatykite taip, kad skystis netrukdomas liktų kelias minutes tarp ciklų, kad ištirpę mikro burbuliukai galėtų natūraliai išplaukti.

VII. Priežiūros brigadų lauko diagnostikos kontrolinis sąrašas

Prieš keisdami triukšmingą arba pažeistą cilindrą:

• Patikrinkite alyvos stebėjimo stiklą: ar skystis pieniškas, drumstas ar su stabiliomis putomis?
• Patikrinkite, ar rezervuaro alsuoklio dangteliai neužsikimšę dulkėmis arba neužšalusi drėgmė.
• Patikrinkite, ar siurblio siurbimo žarnų spaustukuose ir jungiamosiose detalėse nėra laisvų jungčių, kurios gali siurbti orą vakuume.
• Patikrinkite, ar grąžinimo linijos išleidžiamos gerokai žemiau nei minimalus alyvos lygis bake.
• Patikrinkite atsvarinio vožtuvo kontrolinius nustatymus, kad įsitikintumėte, jog cilindras negali nukristi greičiau nei siurblio tiekimo galia.
• Apžiūrėkite cilindro stūmoklio paviršių ir angas su boreskopu, ar nėra būdingų apšalusių kavitacijos duobių.

VIII. Techninės ribos ir diagnostikos atsisakymas

Šiame vadove aprašomi standartiniai mechaninės diagnostikos indikatoriai ir geriausia hidraulinės grandinės praktika. Sudėtingoms kelių ašių mašinoms, apkrovos jutimo kintamo poslinkio grandinėms ir uždarojo ciklo hidrostatinėms pavaroms reikalingas specifinis grandinės pereinamojo slėgio registravimas ir skysčių analizė, kad būtų galima išskirti pagrindines priežastis.*

IX. Susisiekite su HCIC dėl didelio našumo individualių hidraulinių cilindrų projektavimo

HCIC projektuoja ir gamina didelio našumo pritaikytus hidraulinius cilindrus su optimizuota prievado geometrija, didelio srauto vidinėmis galerijomis ir integruotais atsvariniais vožtuvais, kad atlaikytų sunkius darbo ciklus.