Неисправности гидроцилиндров
Повреждения штоков поршней или подшипников штоков
На сегодняшний день в промышленности утечки масла через уплотнения гидроцилиндров более не считаются приемлемыми. На штоке поршня больше не должны появляться кольца масла.
В борьбе с утечками масла может помочь понимание происхождения этого явления. Большинство утечек сквозь уплотнения происходят вследствие следующих причин:
1. Повреждения штока поршня или подшипников штока
2. Загрязнение гидравлической жидкости
3. Превышение допустимых пределов температур
4. Воздействие химических веществ
5. Высокое давление
6. Низкое давление
Повреждения штоков поршней или подшипников штоков
Повреждение подшипников штока поршня является наиболее частой причиной отказа уплотнений штока. Обычно причиной таких повреждений является плохое совмещение осей цилиндра и прилагаемой к нему нагрузки, приводящее к чрезмерной нагрузке на одну из сторон, или изгиб штока поршня, возникающий при применении штоков недостаточной для текущего применения длины.
Цилиндры предназначены для приложения линейной движущей силы и перемещения груза. Путь, который проходит груз, не должен превышать определенного значения нагрузки на шток или подшипник штока поршня, иначе произойдет повреждение поверхности подшипника, что в свою очередь вызовет возникновение утечек и сокращение срока службы подшипника. Максимальная сила тяги, которую может обеспечить цилиндр, ограничивается диаметром его штока и общей длиной цилиндра.
При применении цилиндров с большой длиной хода следует убедиться, что поршень штока способен выдержать необходимую нагрузку. Также следует убедиться, что обеспечена должная поддержка тела цилиндра. Т.к. расстояние между точками крепления в поршневой области мало, необходимо убедиться, что крепление цилиндра в ней выдерживает нагрузки большие по величине, чем те, которым подвергается крепление цилиндра со стороны крышки.
Признаки повреждений штоков поршней или подшипников штоков:
1. Уплотнения штока и подшипников изношены только с одной стороны.
2. Штоки поршня и гильзы цилиндра изношены или истерты с противоположных сторон практически на всей длине.
3. Шток поршня должен быть изогнут не более чем на 0,15 мм на 1 метр длины, шероховатость поверхности не должна быть более 0,4 микрон.
Решение:
В проектировании машин ничто не может отменить необходимость обеспечения абсолютной согласования работы всех ее частей. В некоторых применениях может помочь использование выравнивающих соединителей, сферических подшипников и плавающих штоков. К сожалению, при их применении зачастую требуется закладывать при проектировании больший диаметр штока поршня или большую длину для останова. Эти меры предпринимаются для того чтобы цилиндр смог выдерживать большие нагрузки на подшипники, вызванные потерей жесткости между штоком поршня и грузом, на который он воздействует.
Величина нагрузки, которую может выдержать подшипник, зависит от характеристик материала, из которого он изготовлен. Подшипники, изготовленные из более прочного материала с большей вероятностью вызовут повреждения штока, чем сами подвергнутся повреждениям. Близкое расположение уплотнения и подшипника штока поршня приводят к тому, что подшипник работает в условиях практически абсолютной сухости, поэтому некоторые производители используют при изготовлении подшипников очень прочные материалы.
Из вышесказанного следует, что выбор всегда остается делать между риском повреждения штока и риском повреждения подшипника штока.
Загрязнение гидравлических жидкостей
На сегодняшний день в промышленности утечки масла через уплотнения гидроцилиндров более не считаются приемлемыми. На штоке поршня больше не должны появляться кольца масла.
В борьбе с утечками масла может помочь понимание происхождения этого явления. Большинство утечек сквозь уплотнения происходят вследствие следующих причин:
1. Повреждения штока поршня или подшипников штока
2. Загрязнение гидравлической жидкости
3. Превышение допустимых пределов температур
4. Воздействие химических веществ
5. Высокое давление
6. Низкое давление
Загрязнение гидравлических жидкостей
Загрязненные гидравлические жидкости могут вызвать преждевременный отказ уплотнений штока. Абразивные частицы, растворенные в жидкости, повреждают уплотнения и поверхность штока поршня, внутрь цилиндра также попадают частицы загрязнений из окружающего его воздуха, проникая сквозь некачественные или поврежденные грязесъемные манжеты.
Вода является широко распространенным загрязнителем для гидросистем, работающих на минеральных маслах, она ухудшает смазывающие свойства масла и вызывает эффект старения материала уплотнений при температуре около 65оС. Полиуретановые уплотнения подвергаются эффекту гидролиза в жидкостях на основе воды при температуре свыше 50оС, это воздействие вызывает уменьшение их жесткости и развитие внутренних напряжений в структуре уплотнения, что в свою очередь приводит к возникновению утечек сквозь уплотнения штока.
Воздух часто пропускают, называя различные загрязнители гидравлических жидкостей, однако, следует иметь в виду, что насыщенные воздухом гидравлические масла могут вызвать физическое разрушение уплотнений поршня штока. Скачки давления в гидросистеме вызвают образование воздушных пузырьков в гидравлической жидкости, которые лопаются, высвобождая накопленную энергию. Такой эффект часто наблюдается в гидросистемах с цилиндрами, расположенными вертикально. Наличие пузырьков воздуха в гидросистеме вызвает возникновение вибрации во всем устройстве, что приводит к возникновению неполадок и в других частях всей системы.
Признаки загрязнения гидравлической жидкости:
Наличие загрязнений в гидравлической жидкости можно определить по характерным отметинам на поверхности уплотнений и на поверхности подшипников штока. Присутствие воды в масле вызывает крошение и расслаивание уплотнений при высоких температурах. Воздушные пузырьки при высоком давлении вызывают появление характерных отметин на внутренней поверхности уплотнений, также они могут вызывать отщепление небольших участков уплотнений. Отметины в форме воронки на поверхности уплотнения вызваны расширением воздушного пузырька. Воздушные пузырьки также могут атаковать внешний диаметр уплотнения штока или вызывать образование отверстий в задней части уплотнений.
Решение:
Загрязнение различными частицами может быть уменьшено с помощью фильтрации. Для того чтобы определить эффективность сброса масла и загрязнителей в резервуар, необходимо сравнить объем масла, содержащегося в цилиндре и объем масла в шланге между цилиндром и гидрораспределителем. Если в шланге содержится больше масла, чем в цилиндре, то загрязнитель вероятнее всего не попадет в резервуар, где его можно отфильтровать. Вместо этого он останется в цилиндре и будет воздействовать на уплотнения. Одним из решений этой проблемы является перемещение гидрораспределителя ближе к гидроцилиндру, позволяющее сократить объем масла в шланге по сравнению с объемом масла в цилиндре. Это позволит маслу попадать в резервуар, где оно будет отфильтровываться и охлаждаться.
Другим решением проблемы загрязнений является установка уплотнений скребкового типа и сильфонов штока, сокращающих количество загрязнителей в жидкости.
При установке гидроцилиндра необходимо следить за тем, чтобы ось цилиндра была строго совмещена с осью груза, который он перемещает, это позволит сократить количество металлических частиц загрязнения, образующихся при работе гидроцилиндра.
Все гидравлические жидкости содержат растворенный воздух. Растворенный воздух не может быть удален из них, сам по себе он не представляет проблему. Проблемы начинаются только тогда, когда воздух начинает покидать жидкость, организуясь в воздушные пузырьки. Условия, при которых воздух начинает покидать жидкость, следующие: быстрая разгрузка гидросистемы, слишком большие потоки сквозь отверстия недостаточного диаметра (турбулентные потоки) или чрезмерные нагрузки на гидросистему в целом. Если после установки гидроцилиндра происходит образование воздушных пузырьков, это явление происходит вследствие присутствия одного из описанных выше факторов. Это утверждение особенно верно для гидросистем, работающих на основе водно-гликолевых жидкостей, так как в них обычно растворяется больше воздуха, чем в гидравлических маслах.
