Мало что так расстраивает бригаду по техническому обслуживанию тяжелого оборудования, как стрела или самосвальный цилиндр, которые внезапно начинают трястись, двигаться с беспорядочной губчатой задержкой и издавать громкий дребезжащий звук, словно горсть шариков падает сквозь стальные трубы.
Когда механики разбирают цилиндр, они ожидают обнаружить грязное масло или порванное уплотнение. Вместо этого они обнаруживают, что твердая стальная поверхность головки поршня и внутренние кромки масляных отверстий покрыты шероховатыми матовыми кратерами, которые выглядят так, будто в них взорвалась миниатюрная картечь.
Это не абразивный износ. Это кавитация и аэрация гидравлического цилиндра — два тесно связанных, но принципиально различных явления в жидкости, которые разрушают прецизионные металлические поверхности, разрушают эластомерные уплотнения и ставят под угрозу безопасность машины.
В отчетах по эксплуатации технические специалисты часто объединяют кавитацию и аэрацию под общим ярлыком «воздух в трубопроводах». Понимание того, как происходит каждый из них, важно для устранения истинной основной причины:
Кавитация возникает, когда потребность в масле с одной стороныгидравлический цилиндрпоршень опережает скорость, с которой масло может физически проникнуть.
Аэрация – это загрязнение гидравлического масла свободным атмосферным воздухом, затянутым в контур из внешней среды.
| Диагностическая проверка | Кавитация | Аэрация |
|---|---|---|
| Звуковая подпись | Резкий, резкий стук или скрежет (например, стук рыхлого гравия или шариков внутри цилиндра или блока клапанов). | Пронзительный вой или стонущий шум, который становится громче по мере нагревания масла. |
| Качество движения | Нерешительность при первоначальном изменении направления, за которой следует резкое покачивание под нагрузкой. | Непрерывное губчатое, пружинящее или упругое расширение цилиндра; дрейф под статической нагрузкой. |
| Внешний вид жидкости | Проба масла в баке выглядит прозрачной, но на компонентах имеются локальные точечные изъязвления. | Проба масла внутри смотрового стекла выглядит молочной, пенистой или мутной с видимой пеной. |
| Рабочая температура | Сильные локальные горячие точки на блоках клапанов или коленях отверстий цилиндров. | Быстрый перегрев всего резервуара-резервуара из-за постоянного сжатия воздуха. |
Когда гидроэнергетические системы страдают от хронической кавитации и аэрации, физические повреждения концентрируются в определенных зонах высокой скорости:
4.1 Поршневые поверхности короны:На плоской круглой поверхности поршня видны скопления глубоких матовых микроямок, из которых разрушающиеся пустоты пара неоднократно ударяли по основному металлу.
4.2 Внутренние отверстия нефтяного порта:Острые переходы под прямым углом, где гидравлическое масло попадает в цилиндр цилиндра, страдают от сильной эрозии кромок и закруглений.
4.3 Уплотнения штока поршня и компенсационные кольца:Захваченные пузырьки воздуха подвергаются быстрому адиабатическому сжатию, создавая локальные тепловые всплески, которые обжигают, глазуруют и превращают гибкие полиуретановые уплотнительные кромки в хрупкие угольноподобные хлопья.
4.4 Хонингованные стенки цилиндра:В районе крайних точек хода микроструи снимают защитную смазочную масляную пленку, обеспечивая прямое затирание металла по металлу между направляющими лентами поршня и полированным отверстием трубки.
Когда тяжелая стрела экскаватора, кузов самосвального прицепа или мачта вилочного погрузчика быстро опускается под собственным весом, сила тяжести тянет шток цилиндра вниз быстрее, чем гидравлический насос успевает подавать масло к крышке. Цилиндр превращается в гигантский шприц, создающий интенсивный внутренний вакуум, который кипятит поступающий поток масла.
Густое холодное гидравлическое масло высокой вязкости с трудом проходит через узкие сетчатые фильтры на всасывании и длинные подводящие шланги. Когда оператор сразу после запуска набирает обороты двигателя на полную мощность, насос умирает, создавая сильный вакуум и направляя поток кавитирующей жидкости прямо к приводам.
По мере выдвижения длинноходовых цилиндров уровень жидкости внутри гидробака значительно падает. Если крышка сапуна бака покрыта грязью, пылью или льдом, атмосферный воздух не сможет проникнуть в бак для выравнивания объема. Внутри резервуара возникает частичный вакуум, перекрывающий всасывающую линию насоса.
Если возвратное масло водопадом падает в резервуар выше уровня жидкости, в масло попадает воздух. Без соответствующих перегородок бака, позволяющих пузырькам воздуха подниматься на поверхность и выходить наружу, насос немедленно всасывает эту пенистую смесь обратно в цилиндры.
Устранение кавитации в цилиндре требует устранения динамики контура, которая позволяет формировать отрицательное давление:
Перед заменой шумного или поврежденного цилиндра:
В этом руководстве описаны стандартные механические диагностические индикаторы и передовые методы работы с гидравлическими контурами. Сложные многоосные машины, контуры с регулируемым рабочим объемом, чувствительные к нагрузке, и гидростатические приводы с обратной связью требуют регистрации переходного давления для конкретного контура и анализа жидкости для выявления коренных причин.*
HCIC проектирует и производит сверхмощные специальные гидравлические цилиндры с оптимизированной геометрией портов, внутренними каналами с высокой пропускной способностью и встроенными уравновешивающими клапанами, способными выдерживать тяжелые рабочие циклы.
