Kavitácia a prevzdušňovanie hydraulického valca: Forenzná dielňa o podtlaku a prehĺbení piestu

I. Symptóm: Keď hladkýHydraulický valecOtočí hubovitý a kričí

Len málo vecí frustruje posádku ťažkej techniky viac ako valec výložníka alebo vyklápacieho valca, ktorý sa zrazu začne chveť, pohybuje sa s nepravidelným špongiovým oneskorením a vydáva hlasný rachotivý zvuk ako päsť guľôčok padajúcich cez oceľové rúrky.

Keď mechanici roztrhajú valec, očakávajú, že nájdu špinavý olej alebo roztrhnuté tesnenie. Namiesto toho nájdu pevnú oceľovú plochu koruny piesta a vnútorné okraje olejových otvorov posiate drsnými, matnými krátermi, ktoré vyzerajú, ako keby boli odstrelené miniatúrnym brokom.

Toto nie je opotrebovanie abrazívnymi časticami. Je to kavitácia a prevzdušňovanie hydraulického valca – dva úzko súvisiace, ale v zásade odlišné fenomény tekutín, ktoré ničia presné kovové povrchy, tesniace elastomérové ​​tesnenia a ohrozujú bezpečnosť stroja.

II. Kavitácia vs. prevzdušňovanie: Pochopenie skutočného rozdielu

V správach z terénnej služby technici často spájajú kavitáciu a prevzdušňovanie pod všeobecným označením „vzduch v potrubí“. Pochopenie toho, ako sa to deje, je nevyhnutné na odstránenie skutočnej základnej príčiny:

2.1 Parná kavitácia (var z podtlaku)

Kavitácia nastáva, keď je dopyt po rope na jednej stranehydraulický valecpiest prekonáva rýchlosť, ktorou môže olej fyzicky vstúpiť.

• Keď lokálny tlak klesne pod tlak pár hydraulického oleja, kvapalina doslova vrie pri okolitej teplote a vytvára milióny malých mikroskopických bubliniek pár.
• Keď tieto parné dutiny prechádzajú z nízkotlakovej zóny do vysokotlakového oleja, implodujú v nanosekundách.
• Každá mikroimplózia generuje koncentrované mikroprúdy tekutiny pohybujúce sa nadzvukovou rýchlosťou a narážajúce na okolité kovové povrchy s lokalizovanými nárazovými silami presahujúcimi desiatky tisíc libier na štvorcový palec. Tento efekt fyzikálneho kladiva unavuje kov, kým sa mikrovločky neodtrhnú z povrchu.

 2.2 Prevzdušňovanie (mechanické požitie vzduchu)

Prevzdušňovanie je kontaminácia hydraulického oleja voľným atmosférickým vzduchom vťahovaným do okruhu z vonkajšieho prostredia.

• Vzduch vstupuje cez netesné svorky nasávacej hadice, poškodené tesnenia hriadeľa na hlavnom čerpadle, uvoľnené potrubné armatúry, nízke hladiny kvapaliny v nádrži alebo turbulentné spätné vedenie nádrže vytekajúce nad hladinu kvapaliny.
• Na rozdiel od parných bublín voľný vzduch neskolabuje okamžite; tvorí mliečnu penovú emulziu, ktorá premieňa relatívne nestlačiteľnú hydraulickú kvapalinu na mäkkú, pružiacu pneumatickú pružinu.

III. 4 varovné signály na mieste v teréne

IV. Kde dôjde k poškodeniu vo vnútri valca

Keď fluidné energetické systémy trpia chronickou kavitáciou a prevzdušňovaním, fyzické poškodenie sa sústreďuje v špecifických vysokorýchlostných zónach:

4.1 Čele korunky piestu:Plochá kruhová plocha piestu vykazuje zhluky hlbokých, matných mikrojamiek, kde kolabujúce dutiny pary opakovane narážali na základný kov.

4.2 Vnútorné otvory olejového portu:Ostré pravouhlé prechody, kde hydraulický olej vstupuje do valca, trpia silnou eróziou hrán a zaoblením.

4.3 Tesnenia a oterové krúžky piestnej tyče:Unášané vzduchové bubliny podliehajú rýchlej adiabatickej kompresii, čím sa vytvárajú lokalizované tepelné špičky, ktoré sa pripaľujú, glazujú a menia pružné polyuretánové tesniace pery na krehké vločky podobné drevenému uhliu.

4.4 Honované steny valca:V blízkosti extrémov zdvihu odstraňujú mikrotrysky ochranný film mazacieho oleja, čo umožňuje priame odieranie kov na kov medzi vodiacimi pásmi piestu a lešteným otvorom rúrky.

V. 4 najlepšie spúšťacie spúšťače mobilných a priemyselných zariadení

5.1 Prekročenie gravitačných zaťažení (Utečený valec)

Keď výložník ťažkého rýpadla, korba sklápacieho prívesu alebo stožiar vysokozdvižného vozíka rýchlo klesá pod vlastnou váhou, gravitácia stiahne tyč valca dole rýchlejšie, ako môže hydraulické čerpadlo dodať olej na stranu uzáveru. Z valca sa stáva obrovská striekačka, ktorá vytvára intenzívne vnútorné vákuum, ktoré varí prichádzajúci prúd oleja.

5.2 Startupy v studených zimných ranách

Hustý, vysokoviskózny studený hydraulický olej ťažko preteká cez úzke sacie sitá a dlhé prívodné hadice. Keď operátor okamžite po naštartovaní zapne motor na plný plyn, čerpadlo hladuje, vytvorí silný podtlak a pošle prúd kavitačnej kvapaliny priamo do ovládačov.

5.3 Upchaté odvzdušňovacie uzávery zásobníka

Keď sa valce s dlhým zdvihom vysúvajú, hladina kvapaliny vo vnútri hydraulickej nádrže výrazne klesá. Ak je odvzdušňovací uzáver nádrže zanesený blatom, prachom alebo ľadom, atmosférický vzduch nemôže vstúpiť na vyrovnanie objemu. Vo vnútri nádrže vzniká čiastočné vákuum, ktoré dusí sacie potrubie čerpadla.

5.4 Zle umiestnené usmerňovače nádrže a spätné vedenia

Ak sa vratný olej ponorí do nádrže nad hladinu kvapaliny ako vodopád, vyšľahne vzduch do oleja. Bez adekvátnych prepážok nádrže, ktoré umožňujú vzduchové bubliny stúpať na povrch a odvzdušňovať, čerpadlo okamžite nasáva túto penovú zmes späť do valcov.

VI. Riešenia na úrovni okruhu na odstránenie kavitácie a prevzdušňovania

Upevnenie kavitácie valca vyžaduje riešenie dynamiky okruhu, ktorá umožňuje vytvárať podtlak:

• Nainštalujte spätné ventily proti kavitácii: Na okruhoch s rýchlo sa pohybujúcimi alebo prekračujúcimi záťažami pripojte medzi pracovný port valca a potrubie nádrže špeciálny spätný ventil proti kavitácii. Ak predĺženie valca vyžaduje viac oleja, ako poskytuje čerpadlo, spätný ventil sa voľne otvorí a umožní olejom v nádrži doplniť vákuum.
• Správna veľkosť vyvažovacích (overcenter) ventilov: Vyvažovacie ventily vytvárajú riadený spätný tlak na vratnej strane valca, čím zabraňujú gravitácii, aby utiekla so záťažou a zaisťujú udržiavanie pretlaku počas celého zdvihu.
• Dodržiavajte minimálnu veľkosť sacieho potrubia: Uistite sa, že sacie potrubia pumpy sú príliš veľké, krátke, rovné a dimenzované na nepretržitú prevádzku vákua bez toho, aby sa vnútorne zrútili.
• Umožnite primeranú dobu zotrvania na odvzdušnenie zásobníka: Nádrž na olej dimenzujte tak, aby kvapalina zostala nerušene niekoľko minút medzi jednotlivými cyklami, aby rozpustené mikrobubliny mohli prirodzene vyplávať.

VII. Kontrolný zoznam terénnej diagnostiky pre posádky údržby

Pred výmenou hlučného alebo poškodeného valca:

• Skontrolujte priezor oleja: Je kvapalina mliečna, zakalená alebo pokrytá stabilnou penou?
• Skontrolujte odvzdušňovacie uzávery nádrže, či nie sú zanesené prachom alebo zamrznutou vlhkosťou.
• Skontrolujte svorky a armatúry sacej hadice čerpadla, či nemajú uvoľnené spojenia, ktoré by mohli nasávať vzduch pod vákuom.
• Overte, či spätné vedenie vypúšťa dostatočne pod minimálnu hladinu oleja v nádrži.
• Otestujte nastavenia pilota vyvažovacieho ventilu, aby ste sa uistili, že valec nemôže klesať rýchlejšie, ako je čerpacia kapacita čerpadla.
• Pomocou boroskopu skontrolujte čelo piesta valca a hrdlá portov, či neobsahujú charakteristické matné kavitačné jamky.

VIII. Vyhlásenie o technických hraniciach a diagnostike

Táto príručka popisuje štandardné mechanické diagnostické indikátory a osvedčené postupy hydraulického okruhu. Komplexné viacosové stroje, obvody s premenlivým objemom snímania záťaže a hydrostatické pohony s uzavretou slučkou vyžadujú zaznamenávanie prechodného tlaku a analýzu tekutín špecifických pre daný okruh, aby sa izolovali základné príčiny.*

IX. Konzultujte s HCIC pre Heavy-Duty Custom Hydraulic Cylinder Engineering

HCIC navrhuje a vyrába vysokovýkonné vlastné hydraulické valce s optimalizovanou geometriou portov, vnútornými galériami s vysokým prietokom a integrovanými vyvažovacími ventilmi, aby vydržali náročné pracovné cykly.