Кавитация гидравлического цилиндра

Кавитация гидравлического цилиндра — это кошмар для любой гидравлической системы, приводящий к каскадной серии повреждений, которые в конечном итоге разрушат важные (и дорогостоящие) компоненты вашей гидравлической системы. В то время как большинство людей связывают проблемы кавитации с насосами и двигателями, кавитация также может быть проблемой для гидравлических цилиндров. Чтобы свести к минимуму или устранить кавитационные повреждения, хорошей отправной точкой является знание того, как они работают и к каким повреждениям они приводят. Тем не менее, самый мудрый подход к решению проблем с кавитацией — принять превентивные меры.

Определение кавитации

Простейшим объяснением кавитации является наличие газа, заключенного в пузырьках жидкости. В случае гидравлических систем и компонентов, таких как насосы или цилиндры, используемой жидкостью является гидравлическая жидкость, передающая давление. В гидравлических цилиндрах давление, передаваемое жидкостью, используется для линейного срабатывания, которое может перемещать тысячи фунтов одним нажатием кнопки. Очевидно, что здесь задействовано очень высокое давление.

Пузырьки, заполненные растворенными газами или парами, начинают формироваться и расти, когда давление близко к давлению насыщенного пара для температуры жидкости (например, при локальном кипении жидкости). Для цилиндра все, что нужно сделать жидкости, это упасть ниже атмосферного давления, чтобы образовались пузырьки.

Когда эти пузырьки схлопываются (или взрываются), результатом является шум, тепло, серьезные повреждения поверхности и негативное влияние на эффективность и производительность. По сути, пузырьки создают мощный механический удар, в результате которого микроструи ударяются о ближайший металл. Этот взрыв происходит, когда пузырьки достигают области низкого давления, что приводит к конденсации пара внутри них. Металл начинает изнашиваться в процессе, известном как кавитационная эрозия, кавитационный износ или кавитационная точечная коррозия.

Кавитация также может возникать, когда воздух попадает в гидравлическую жидкость (явление, известное как аэрация). По мере увеличения давления (например, когда шток приближается к торцевой крышке в гидравлическом цилиндре) пузырьки сильно лопаются. В гидравлическом цилиндре кавитация чаще всего возникает на стороне крышки поршня, когда он быстро выдвигается, и особенно когда он пытается остановить чрезмерную нагрузку. Это также происходит, когда стержень направлен вниз, поддерживая большую растягивающую нагрузку на конце. Некоторые эксперты утверждают, что это не настоящая кавитация, но ее эффекты такие же.

Распознавание кавитации

Один из самых простых способов обнаружить кавитацию в гидроцилиндре — по звуку:когда кавитационные пузырьки взрываются, их можно услышать в виде интенсивного дребезжащего звука. Вы также заметите точечную коррозию на поверхности деталей, затронутых кавитацией; в случае гидравлических цилиндров его можно найти на поверхности штока и внутренней поверхности цилиндра.

Проблемы, вызванные кавитацией

Кавитация может привести к многочисленным проблемам в гидравлической системе в целом, а также в гидравлических цилиндрах. К ним относятся ускоренный износ критических поверхностей, выход из строя уплотнений, выделение нежелательного тепла, снижение качества гидравлического масла и проблемы со смазкой.

Ускоренный износ поверхности

Одной из наиболее серьезных проблем, вызванных кавитацией, является поверхностный износ, иногда известный как точечная коррозия. Имейте в виду, что пузырьки пара взрываются почти на молекулярном уровне, высвобождая огромную силу на невероятно малую площадь. Это приводит к высоким напряжениям — напряжениям, достаточно высоким, чтобы удалить металл с поверхностей, прилегающих к этим пузырькам. Результатом является сильно ускоренный износ в виде поверхностной точечной коррозии и внутренних загрязнений. Частицы металла, удаленные с поверхности, останутся внутри системы и могут вызвать образование еще большего количества кавитационных пузырьков.

Преждевременный отказ уплотнения

Кроме того, имейте в виду, что чистота поверхности может быть важным фактором во многих областях применения, особенно в отношении гидравлических цилиндров. При выборе подходящего уплотнения для гидравлического цилиндра качество поверхности штока имеет решающее значение. Если на штоке образовалась точечная коррозия из-за кавитации, это приведет к преждевременному износу уплотнения. Когда уплотнение начинает изнашиваться, гидравлическая жидкость может вытекать (ухудшая производительность), а загрязняющие вещества из окружающей среды, такие как пыль и влага, могут попасть внутрь.

Чрезмерное тепловыделение

Взрывы пузырей также приводят к высоким температурам, иногда достигающим 5000°F. Кроме того, при повреждении поверхности увеличивается трение при перетекании жидкости. Это трение приводит не только к потерям в системе и снижению эффективности, но и к нежелательному выделению тепла. Это одна из причин, по которой чрезмерный нагрев также может быть сильным индикатором кавитации.

Снижение качества жидкости

Из-за высоких температур, которые могут возникнуть в результате кавитации, гидравлическая жидкость, скорее всего, подвергнется деградации (общее снижение качества жидкости). Чрезмерное нагревание и высокие температуры вызывают более быстрое старение жидкости, чем обычно, серьезно влияют на имеющиеся присадки и снижают вязкость жидкости.

Отсутствие смазки

Наличие пузырьков в гидравлической жидкости также может привести к недостатку смазки, что приведет к контакту металла с металлом и преждевременному износу. Этот тип износа принимает форму, отличную от той, что возникает непосредственно в результате кавитационного имплозии и взрыва:он будет выглядеть как ссадины, соответствующие движению металлических деталей, а не точечная коррозия.

Предотвращение кавитации

Одним из средств предотвращения кавитации является регулирование температуры. Если гидравлическая жидкость слишком вязкая, перепады давления станут более серьезной проблемой; это увеличение вязкости может быть результатом температуры гидравлической жидкости ниже идеальной. Кроме того, высокие температуры в сочетании с низким давлением также могут вызывать кавитацию, поэтому необходимо позаботиться о том, чтобы температура гидравлической жидкости была как можно ближе к идеальной рабочей температуре. В некоторых случаях это может быть так же просто, как изолировать гидравлические трубы от прямого солнечного света.

Потери в трубопроводе могут способствовать кавитации и возникать в результате таких проблем, как использование слишком большого количества фитингов, деформация обшивки трубы или всасывающей трубы, прокладка, выступающая в трубы, сменный насос, производительность которого слишком велика для системы, или скопление твердые частицы на внутренней поверхности труб.

Еще один способ предотвращения кавитации, который особенно применим к гидравлическим цилиндрам, заключается в предотвращении попадания воздуха в гидравлическую систему. Например, после заполнения (или повторного заполнения) гидравлических систем и некоторых компонентов следует надлежащим образом удалить воздух, чтобы выпустить воздух, оставшийся в системе. Когда в систему добавляется дополнительная жидкость, ее следует вводить осторожно, чтобы предотвратить разбрызгивание и перемешивание, которые могут привести к захвату воздуха вместе с жидкостью. Кроме того, неправильно спроектированные гидравлические резервуары могут непреднамеренно привести к попаданию воздуха в гидравлическую жидкость.

Присутствие загрязняющих частиц в гидравлической жидкости может служить отправной точкой для образования кавитационных пузырьков, поэтому поддержание чистоты гидравлической жидкости и отсутствия загрязняющих веществ в системе может быть отличной отправной точкой. Это включает в себя замену гидравлических фильтров по мере необходимости, фильтрацию любой гидравлической жидкости, попадающей в систему, и устранение утечек сразу после их обнаружения.

Устранение повреждений, вызванных кавитацией

Когда детали испытывают поверхностное повреждение из-за кавитации, ремонт часто является безнадежным делом. Для деталей с круглой геометрией, таких как стержни и цилиндры, точечная коррозия часто бывает слишком глубокой к тому времени, когда она обнаруживается, чтобы полировка работала, потому что стержни и цилиндры должны соответствовать очень строгим условиям поверхности и геометрическим допускам. Если повреждение не было обнаружено быстро, было бы разумнее заменить поврежденные компоненты. Для уплотнений, которые были повреждены в результате побочного эффекта кавитации, замены кромки уплотнения может быть достаточно.

Заключение

Кавитация вызывает очень много повреждений:ускоренный износ поверхности в виде точечной коррозии, преждевременный выход из строя уплотнения, выделение нежелательного тепла, ухудшение качества гидравлической жидкости и отсутствие смазки, что приводит к дополнительному износу. Лучший способ справиться с кавитацией — это принять меры для ее предотвращения, потому что, как только она наносит ущерб поверхностям оборудования (включая гидравлические цилиндры), ее ремонт может быть чрезвычайно трудным, если не невозможным. Профилактические меры против кавитации являются наиболее разумным направлением действий и часто могут включать основные принципы обслуживания (например, удаление воздуха из системы, фильтрация гидравлической жидкости). Как только гидравлические цилиндры начинают издавать дребезжащие звуки или нагреваются сильнее, чем обычно, пора проверить их.

Гидравлика MAC

В MAC Hydraulics наша высококвалифицированная команда может обслуживать, устранять неисправности и ремонтировать гидравлические системы и компоненты, включая гидравлические цилиндры. Наши услуги по ремонту включают в себя замену уплотнений, полировальных стержней и хонинговальных трубок, а также у нас есть круглосуточная служба повторного пломбирования и доставки. MAC Hydraulics может производить цилиндры, трубы и штоки по индивидуальному заказу на наших современных производственных мощностях и обслуживать оборудование любой марки в таких отраслях, как строительство, переработка, производство, аренда, авиация и обработка отходов. Если вы испытываете симптомы, характерные для кавитации, мы поможем вам отследить причину и предотвратить ее повторение. Свяжитесь с MAC Hydraulics сегодня для всех ваших потребностей в гидроцилиндрах!