Hydraulinen kavitaatio selitettynä: syyt, oireet ja sen estäminen

Ajoneuvonosturin kuljettaja huomaa vaimean, soraisen vinkumisen hydraulipumpusta kylmäaamukäynnistyksen aikana. Kone käy edelleen normaalisti, mutta kun suodatin avataan seuraavassa huollossa, teknikko löytää öljystä hienoja metallihiukkasia. Tämä sekvenssi osoittaa, kuinka nopeasti hydraulinen kavitaatio siirtyy epätavallisesta melusta järjestelmän laajuiseen vaurioon.

Kavitaatio on saastumisen jälkeen toiseksi yleisin syy hydraulipumpun epäonnistumiseen. Se voi myös kuluttaa pumppukoteloita, venttiilikeloja ja hydraulisylinterien pintoja, mikä johtaa kalliisiin korjauksiin ja suunnittelemattomiin seisokkeihin. Tämä opas selittää, mitä hydraulinen kavitaatio on, mikä sen laukaisee, kuinka se tunnistaa ja miten se voidaan estää.

Mikä on hydraulinen kavitaatio?

Kavitaatio on höyryllä täytettyjen kuplien muodostumista ja romahtamista hydraulinesteessä. Se tapahtuu, kun öljyn paikallinen paine laskee nesteen höyrynpaineen alapuolelle. Siinä vaiheessa liuenneet kaasut ja öljyn kevyemmät jakeet höyrystyvät muodostaen pieniä onteloita tai kuplia. Kun nämä kuplat kulkevat alavirtaan ja paine palautuu, ne romahtavat rajusti. Jokainen romahdus vapauttaa keskittyneen shokkiaallon, joka voi kuluttaa lähellä olevia metallipintoja.

Kavitaatio alkaa melkein aina pumpusta, koska pumpussa nestettä kiihdytetään ja paineen muutokset ovat äärimmäisiä. Hydraulijärjestelmissä tunnetaan kaksi kavitaatiomuotoa:

Mikä aiheuttaa kavitaatiota hydraulijärjestelmissä

Riippumatta siitä, esiintyykö kavitaatiota imu- vai painepuolella, taustalla oleva mekanismi on sama: pumppu ei vastaanota tarvitsemaansa nestettä tai paine poistopuolella käyttäytyy arvaamattomasti. Kenttäkokemus viittaa johdonmukaiseen joukkoon perussyitä.

Imupuolen rajoitukset

• Tukkeutunut tai alikokoinen imusuodatin tai siivilä.
• Muttunut, kokoon painunut tai alimitoitettu imuletku.
• Matala säiliön taso, joka mahdollistaa pyörteen ja ilman mukana kulkeutumisen.
• Rajoitettu säiliön huohotin, joka luo tyhjiön säiliön sisään.

Neste ja käyttöolosuhteet

• Nesteen viskositeetti on liian korkea kylmäkäynnistyksessä.
• Pumpun nopeus ylittää valmistajan ilmoittaman tulovirtauskapasiteetin.
• Nopea kuormitusjakso, joka aiheuttaa jyrkkiä paineenpudotuksia pumpun tuloaukossa.
• Liiallista vaahtoamista, joka johtuu hajonneesta nesteestä tai yhteensopimattomista lisäaineista.

Suurin osa näistä tiloista kehittyy vähitellen. Suodatin latautuu, letku pehmenee ja romahtaa tai kylmä aika sakeuttaa öljyä. Kun melu ilmaantuu, vahinko saattaa olla jo käynnissä.

Hydraulisen kavitaation oireiden tunnistaminen

Kavitaatio on sekä kuuluvaa että näkyvää, jos tiedät mitä tarkistaa. Nämä ovat yleisimmät varoitusmerkit:

• Ääni: vinkuva, poksahtava tai rätisevä ääni, jota usein kuvataan pumpun läpi kulkevaksi marmoriksi tai soraksi.
• Tärinä: korkeataajuinen tärinä pumpussa ja imujohdossa, joka häviää, kun kone sammutetaan.
• Nesteen ulkonäkö: vaahtoavaa tai vaahtoavaa öljyä ja vaikeissa tapauksissa maitomainen tai samea ilme säiliössä.
• Lämpötila: epätavallisen kuuma pumpun kotelo, joka johtuu voitelunestekalvon menetyksestä kuplan romahtamisen aikana.
• Suorituskyky: hitaampi sylinterin liike, paineen epävakaus tai pumppu, joka ei pysty pitämään nimellispainetta.

Kun nämä merkit näkyvät yhdessä, kavitaatio on todennäköinen syyllinen. The yleisiä merkkejä hydraulisylinterin toimintahäiriöstä usein päällekkäisiä kavitaatiooireiden kanssa, koska molemmat viittaavat samaan saastuneeseen ja huonosti toimitettuun nesteeseen.

Kavitaatio vs. ilmastus: kuinka erottaa ne toisistaan

Kavitaatio ja ilmastus sekoitetaan usein, koska molemmat tuottavat melua ja vaahtoavaa öljyä. Kavitaatio on paineeseen liittyvä prosessi: itse hydraulinesteestä muodostuu kuplia, kun paine laskee höyrynpaineen alapuolelle. Ilmastus on tunkeutumisongelma: ulkoilmaa vuotaa järjestelmään löystyneiden liitosten, vaurioituneen akselitiivisteen tai säiliön alhaisen pinnan kautta, mikä antaa pumpun imeä ilmaa.

Kuinka kavitaatio vaurioittaa pumppuja ja sylintereitä

Kavitaatiovaurio on mekaanista, ei kemiallista. Jokainen romahtava kupla vapauttaa iskuaallon, joka voi ylittää yleisten rakennemetallien myötörajan. Toistuva romahdus halkeilee ja kuoppaa pintaan jättäen eroosiokuvioita, jotka näyttävät sieneltä tai karkealta hiekkapinnalta.

Pumpuissa eroosiota esiintyy hammaspyörien hampaissa, siipien kärjissä tai aluslevyissä. Todellinen ongelma on se, mitä tapahtuu seuraavaksi. Erodoituneet metallihiukkaset pääsevät kiertävään nesteeseen ja kulkevat venttiilien, letkujen ja hydraulisylinterien läpi. Sylinterissä nämä hiukkaset lyövät männän varren ja reiän, leikkaavat dynaamisia tiivisteitä ja nopeuttavat sisäistä vuotoa. Sylinteri, jossa on uurrettu sauva, vuotaa lopulta ulospäin; sylinteri, jonka männän tiiviste on kulunut, ajautuu kuormituksen alaisena ja menettää nostovoiman.

Liikkuville työkoneille, kuten nostureille, nostolavalle ja hinausautolle, seuraukset ovat välittömiä: hitaammat sykliajat, kuorman pitoongelmat ja kiinnittyneet toimilaitteet. Paalutuskoneissa samat eroosiokuviot näkyvät pyörivien porauslaitteiden sylintereissä ja putkennostinsylintereissä, joissa suuret voimat ja likaiset ympäristöt lisäävät vaurioiden määrää.

Kuinka estää hydraulinen kavitaatio

Ennaltaehkäisy alkaa pumpun tuloaukosta. Useimmat kavitaatiotapaukset ratkaistaan ​​varmistamalla, että pumppu saa keskeytymättömän puhtaan nesteen oikean lämpötilan ja viskositeetin. Nämä käytännöt ovat osoittautuneet tehokkaiksi rakentamisen, materiaalinkäsittelyn ja mobiililaitteiden kalustoissa:

1. Pidä imujohdot lyhyinä, suorina ja oikean kokoisina pumpun virtausta varten; Vältä jyrkkiä mutkia ja rajoituksia.
2. Vaihda imusuodattimet aikataulun mukaan ja tarkkaile painehäviön ilmaisimia, jotta saat kiinni lataussuodattimen ennen kuin se vaikuttaa tuloaukkoon.
3. Valitse nestelaatu, joka vastaa ympäristön lämpötila-aluetta, ja esilämmitä järjestelmä tarvittaessa kylmällä säällä.
4. Pidä säiliön nestetaso valmistajan ohjeiden mukaisesti ja tarkista se koneen ollessa käyttöasennossa.
5. Tarkista, ettei säiliön huohotin ole tukkeutunut; tukkeutunut tuuletin luo tyhjiön, joka edistää kavitaatiota.
6. Pidä pumpun nopeus nimellisalueella; imuaukon yläpuolella käyvä pumppu kavitoituu jopa puhtaalla imuletkulla.
7. Asenna alipainemittari pumpun tuloaukkoon nähdäksesi kehittyvät rajoitukset ennen kuin ne aiheuttavat äänimerkkejä.
8. Käytä oikeita vaahtoamista estäviä lisäaineita ja vaihda neste, joka on hajonnut liialliseen vaahtoamiseen.

Rutiininomaisella nesteen laatuun kiinnityksellä on myös keskeinen rooli. Sama öljy kiertää pumpun ja sylintereiden läpi, joten periaatteet takana oikea voitelu ja nesteenhallinta tukee suoraan koko koneen kavitaation estoa.

Miksi sylinterin spesifikaatiot ovat tärkeitä kavitaatioalttiissa koneissa

Kavitaatio on järjestelmätason ongelma, mutta vauriot näkyvät usein ensin sylintereissä. Kuorma-autonosturissa luffing- ja teleskooppisylinterit käsittelevät raskaimmat kuormat ja yleisimmät peruutukset. Kun kavitoiva pumppu lähettää saastunutta nestettä näihin sylintereihin, tangot uurtuvat, tiivisteet menettävät pyyhkimiskykynsä ja kone menettää nostovarmuutensa. Tällaisissa sovelluksissa sylinterin valinnassa tulee ottaa huomioon sauvan pinnan kovuus, tiivisteen kestävyys ja hiukkaskontaminaation sietokyky.

Kuorma-autoon asennettu nosturin täyttösylinteri raskaaseen puomin ohjaukseen Tämä sylinteri hallitsee puomin kulman säätöä kuorma-autonostureissa. Sen tangon kovuus ja tiivistyskyky vaikuttavat, kun kavitaatio aiheuttaa epäpuhtauksia, joten se kannattaa tarkistaa sovelluksissa, jotka vaativat luotettavaa nostoa ja vähäistä kulumista. Näytä tuote →

Työtasot ovat samankaltaisessa vaarassa. Tasoitus- ja tasoitussylinterit säätelevät koria jatkuvasti, kun lava liikkuu epätasaisessa maastossa. Kavitaation aiheuttamat hiukkaset kiihdyttävät tiivisteiden kulumista näissä sylintereissä aiheuttaen ajautumista ja nykivää liikettä korkeudessa, mikä on sekä vaarallista että kallista korjata.

Ilmatyöajoneuvon täyttösylinteri puomin korkeusvakautta varten Tämä sylinteri säätää puomin korkeutta työtasoilla. Kavitaation aiheuttamien hiukkasten aiheuttaman tiivisteen kulumisen ja nykimisen riskin vuoksi sen vakaa toiminta on kriittistä turvalliselle korkeudelle sijoittamiselle, joten se on keskeinen arvioitava komponentti. Näytä tuote →

Zhejiang Huanfeng Machinery Co., Ltd. valmistaa hydraulisylintereitä nostureille, työtasoille, hinausautoille, siltatarkastusajoneuvoille ja paalutuslaitteille. Kun koneenrakentajat kysyvät meiltä sylintereitä, yksi ensimmäisistä kysymyksistämme on, onko kavitaatio ollut ongelma heidän konekannassaan. Tämä yksittäinen kysymys kertoo, kannattaako suositella kovempaa kromausta, päivitettyjä tiivistesarjoja vai tiukempia sisäisiä välyksiä, jotta sylinteri pysyy toiminnassa huonoissa nesteolosuhteissa.

Bottom Line

Kavitaatio ei ole mysteeri. Se on ennustettava, paineeseen liittyvä prosessi, jolla on selkeät syyt, selkeät oireet ja todistetut ehkäisymenetelmät. Sen huomiotta jättäminen maksaa paljon enemmän kuin ennaltaehkäisy: pumppu epäonnistuu, kone pysähtyy ja jos kulunut metalli pääsee sylintereihin, korjauslasku moninkertaistuu.

Kuuntele huutoa. Tarkista öljy. Tarkista imupuoli. Pidä neste oikealla tasolla, viskositeetissa ja puhtaudessa. Nämä tavat alentavat pumppujen vikaantumista, pidentävät sylinterin käyttöikää ja pitävät hydraulilaitteet toiminnassa ennen kuin kavitaatio saa mahdollisuuden tuhota ne.