Kasyboje atviroje duobėje Šiaurės Kanadoje, miško ruošoje visoje Skandinavijoje, nerūdinių medžiagų gabenimo šiaurinėje JAV dalyje ir naftos telkinių operacijose Aliaskoje sunkioji technika įprastai paleidžiama esant aplinkos temperatūrai nuo -30 °C iki 50 °C (nuo -22 °F iki 122 °F).
Esant tokiems dideliems minuso temperatūros kraštutinumams, standartiniai komerciniai hidrauliniai cilindrai patiria katastrofiškų gedimų dažnį ankstyvą rytą paleidžiant.
Įrangos operatoriai dažnai praneša apie tris staigaus gedimo režimus:
1. Didelis išorinis strypo verksmas:Hidrauliniai cilindraikurios puikiai išlaikė slėgį rudenį, pradeda tekėti hidraulinės alyvos stūmoklio kotu per kelias minutes nuo pirmojo žiemos šalto užvedimo.
2. Ledo patekimas ir įbrėžtos chromuotos lazdelės: Sušalę ledo lakštai ir sukietėjusi šerkšno glazūra ant ištiesintų strypų perpjauna tiesiai per standartinius elastomerinius valytuvus, traukdami abrazyvinius ledo kristalus ir kelio sūrymą tiesiai į pirminio slėgio sandariklio riebokšlį.
3. Katastrofiškas trapios statinės plyšimas: storasieniai plieniniai vamzdžiai, atlaikantys 25 MPa esant vidutiniam orui, staiga įtrūksta išilgai kaip stiklas, kai ant užšalusios žemės juos veikia staigus slėgio šuolis.
Norint suprasti, kodėl atsiranda šių gedimų, reikia išnagrinėti mikroskopinę hidraulinių sandariklių polimero fiziką ir konstrukcinio plieno plastiškumą ir trapumą.
| Dizaino parametras | Standartinis komercinis cilindras | Arkties šalčio (-40°C iki -50°C) |
|---|---|---|
| Pirminė strypo sandariklio medžiaga | Standartinis liejamas poliuretanas | Žemos temperatūros arktinis HNBR / specialus PU |
| Polimerinio stiklo pereinamoji temperatūra (Tg) | apytiksliai -20°C iki -25°C | Įvertinta iki -45°C iki -55°C |
| Antspaudo energizatoriaus tipas | Standartinis NBR O žiedas | Žemos temperatūros fluoro silikono energizatorius |
| Strypo valytuvo / grandiklio profilis | Vienos lūpos minkštas poliuretanas | Dviejų lūpų metalinis konservuotas grandiklis |
| Statinės plieno klasė ir tvirtumas | Standartinis ST52 / Q355B | Normalizuotas Q355D/E / 20MnV6 lydinys |
| Charpy V formos įpjovos smūgio energija | Neįvertinta esant -40°C (< 15 J) | Sertifikuota ≥ 27 džauliai esant -40°C |
| Stūmoklio strypo kietas chromo storis | 15–20 μm vienas chromo sluoksnis | ≥ 25 μm mikrokrekingo nikelio-chromo |
| Stūmoklio kreipiklio žiedo medžiaga | Standartinis stiklu užpildytas nailonas | Mažos drėgmės PTFE-bronzos junginys |
| Rekomenduojamas hidraulinis skystis | Alyva nuo nusidėvėjimo ISO VG 46 | ISO VG 15/22 sintetinė arktinė alyva |
Kiekviena polimerinė sandarinimo medžiaga turi pagrindinę fizinę savybę, vadinamą stiklo perėjimo temperatūra (Tg). Virš šios temperatūros elastomero polimerinės grandinės išlieka lanksčios, guminės ir gali išsiplėsti, kad išlaikytų nuolatinę radialinę išankstinę apkrovą judančių plieno paviršių atžvilgiu.
Kai aplinkos temperatūra nukrenta žemiau polimero, paprastai apie –20 °C standartiniam poliuretanui ir –25 °C bendrosios paskirties NBR nitrilui, polimero grandinės užšąla ir tampa standžios, stiklinės būsenos. Medžiagos elastingumas staigiai krenta, jos durometro kietumas pakyla iki beveik plastiko lygio, o dėl terminio susitraukimo koeficiento sandariklis fiziškai susitraukia nuo cilindro cilindro ir strypo.
Esant slėgiuihidraulinis cilindrasskystis atsitrenkia į užšalusį sandariklį ryto paleidimo metu, standi lūpa negali susilenkti arba prisitaikyti prie judančio strypo mikroskopinio paviršiaus, todėl per liauką akimirksniu praeina didžiulis skystis.
Daugumai konstrukcinių anglies plienų būdinga gerai dokumentuota plastiškumo į trapumą pereinamoji temperatūra (DBTT). Šiltomis sąlygomis plienas sugeria smūgines apkrovas per mikroskopinę plastinę deformaciją (plastiškumą). Tačiau esant žemesnei nei -20 °C temperatūrai, standartinio nenormalizuoto plieno kristalinė gardelė praranda gebėjimą sulaikyti mikroskopinius įtempių įtrūkimus.
Jei ekskavatoriaus kaušas atsitrenkia į sušalusį granitą arba savivarčio guolis svyruoja virš apledėjusių provėžų, per užšalusią alyvą plinta dinaminiai slėgio šuoliai, viršijantys 30 MPa. Pliene, kuriam trūksta sertifikuoto minusinio atsparumo smūgiams, šios slėgio bangos išilgai išilginių suvirinimo siūlių arba grūdelių ribų sukelia momentinį, trapų įtrūkimą, dėl kurio statinė be išankstinio įspėjimo plyšta.
[Šalto oro poveikis (-40°C)] → [Elastomeras pasiekia Tg] → [Sandarinimas susitraukia ir sukietėja iki stiklo]
↓
[Karšto siurblio skysčio (+50°C) įsiveržimas] → [Šiluminis plėtimosi šokas] → [Momentinis rytinis smūgis]
↓
[Ledo kristalai ant strypo paviršiaus] → [Įskilęs trapus valytuvas] → [įbrėžtas chromas ir prarytas dumblas]
Kad būtų išvengta trapios konstrukcijos lūžimo pavojaus, hidrauliniuose cilindruose, skirtuose minusinėms operacijoms, turi būti naudojami specializuoti smulkiagrūdžiai normalizuoti mikro legiruoti plienai:
Projektavimas anesandarus cilindrasesant –40°C temperatūrai, standartinius katalogo sandariklius reikia pakeisti integruota Arkties klasės sandarinimo sistema:
Dažna eksploatavimo klaida atliekant žiemos parko techninę priežiūrą iš kartohidraulinis cilindrasmašina, veikianti visa apkrova, užvedus variklį.
Kai varikliu varomi hidrauliniai siurbliai pradeda cirkuliuoti šiltą skystį (+40°C – +60°C) į neprailgintą cilindrą, kurio storas plieninis cilindras yra -40°C temperatūroje, susidaro stiprus terminis gradientas. Vidinis statinės paviršius greitai plečiasi, o išorinė sienelė lieka susitraukusi, sukurdama vidinį lanko įtempimą. Tuo pačiu metu stūmoklis ir kreipiamieji žiedai plečiasi greičiau nei sunkiasienės cilindro vamzdis, sumažindami vidinį važiavimo tarpą ir sukeldami stūmoklio slinkimą arba įdubimus.
1. Žemo slėgio cirkuliacija: 10–15 minučių paleiskite hidraulinį siurblį žema variklio tuščiąja eiga, leisdami alyvai cirkuliuoti virš pagrindinio apsauginio vožtuvo, kad sistemos skystis pakiltų bent iki 15°C.
2. Dalinis eigos važiavimas dviračiu: ciklas visiemshidrauliniai cilindraidaliniais judesiais žemu slėgiu (be išorinės apkrovos) 3–5 pilnus ciklus, kad šilta alyva tolygiai paskirstytų vidines statinės sieneles ir suminkštėtų sandariklio lūpos prieš taikant dideles darbo apkrovas.
3. Sintetinių arktinių skysčių pasirinkimas: naudokite mažo klampumo, didelio klampumo indekso (VI > 150) hidraulines alyvas, tokias kaip ISO VG 15 arba ISO VG 22, su sintetiniais stingimo tašką mažinančiais preparatais, kad išvengtumėte siurblio kavitacijos.
Kuriate mobilią įrangą, sniego valytuvus, sunkiasvorius savivarčius ar miško kombainus šalto klimato eksporto rinkoms?
HCIC partneris. Mūsų specializuotoje šalto klimato cilindrų linijoje yra sertifikuotos -40 °C Charpy testo legiruotojo plieno statinės, JK Hallite Arctic sandarinimo paketai ir automatizuota mikroįtrūkimų kieto chromo danga, sukurta taip, kad atlaikytų atšiauriausias žiemos darbo vietas.
Susisiekite su mūsų inžinierių komanda elinfo@jnhcic.comarba WhatsApp+86 153 7619 8599kad peržiūrėtumėte minusinius programos reikalavimus ir gautumėte sertifikuotus 3D CAD modelius bei tiesiogiai iš gamyklos pateiktas kainas.
