Uvod

Z naglim razvojem znanosti in tehnologije postaja hidravlična oprema vse številčnejša in kompleksnejša. Ker hidravlični sistemi delujejo v zaprtih ohišjih in ceveh, je neposredno opazovanje in merjenje od zunaj oteženo, namestitev pa je neprimerna. Poleg tega so hidravlični sistemi zelo občutljivi na onesnaženje in imajo veliko potencialnih točk okvare. Zato je stopnja okvar hidravličnih prenosnih sistemov relativno višja kot pri mehanskih prenosnih sistemih, in ko pride do napake, je pogosto potrebno precej časa, da se ugotovi vzrok. Kot sestavni del hidravličnega sistema je treba analizirati vzroke in rešitve ... Hidravlični cilinder Okvare lahko zagotovijo metode za diagnosticiranje napak hidravličnega sistema. Hkrati so okvare hidravličnih cilindrov tesno povezane s hidravličnim sistemom kot celoto in jih ne smemo obravnavati ločeno.

Za natančno in hitro odpravo napak hidravličnih cilindrov je ključnega pomena ugotoviti vzrok okvare. Na splošno je verjetnost okvare hidravličnega cilindra veliko manjša kot pri hidravličnih črpalkah, hidravličnih ventilih in cevovodih. Vendar pa lahko nepravilna uporaba, slabo vzdrževanje, nerazumna zasnova sistema ter nepravilna namestitev in nastavitev povzročijo tudi nekatere okvare, vzroki teh okvar pa se razlikujejo. Glede na pojav okvar se okvare hidravličnih cilindrov kažejo predvsem kot počasno gibanje, puščanje olja in poškodbe. Veliko število okvar se kaže kot počasno gibanje. Strukturno so okvare predvsem posledica poškodb konstrukcijskih komponent in tesnilnih komponent.

Težave z gibanjem hidravličnega cilindra

Težave z gibanjem hidravličnega cilindra se kažejo predvsem kot nezmožnost premikanja, počasno gibanje, plazenje in šibko gibanje. Te lahko povzročijo napake v samem hidravličnem cilindru ali težave z usklajevanjem hidravličnega sistema.

Težave lahko odpravite s preverjanjem vhodnega tlaka in pretoka hidravličnega cilindra. Če ni tlaka ali pretoka, kar pomeni, da delovna tekočina ne vstopa v hidravlični cilinder, to kaže na napako v hidravličnem sistemu in ne v samem hidravličnem cilindru. V tem primeru je treba vzrok sistematično raziskati, začenši s hidravličnim cilindrom in nadaljujejoč s hidravlično črpalko. Puščanje, ki ga povzroči slabo tesnjenje med tuljavo varnostnega ventila in sedežem ventila, kar omogoča, da delovna tekočina samodejno teče nazaj v rezervoar za olje, je pogosto glavni razlog za odsotnost delovne tekočine v valju. Upoštevati je treba tudi težave, kot so poškodovane vzmeti magnetnih ventilov, pregorele tuljave magnetnih ventilov in napačno delovanje stikal. Če je tlak, vendar ni pretoka in tlak ne dosega konstrukcijskih zahtev, je težava v tlaku dovoda olja v hidravlični sistem. Če tlak doseže konstrukcijske zahteve, vendar se hidravlični cilinder ne premika, je treba upoštevati pogonsko zmogljivost hidravličnega cilindra glede na obremenitev, trenje samega hidravličnega cilindra ali težave, kot je zatikanje med namestitvijo. Ko hidravlični valj enostransko blokira in se bat zatika, se pojavi tudi pojav, da tlak olja ustreza specifikacijam, vendar se bat ne premika. Zatikanje bata je posledica nastanka majhnih prask in prekomerne kontaktne napetosti, pogosto pa se pojavi med batom in steno valja. Zatikanje je posledica slabe kakovosti izdelave in montaže ter konstrukcijskih težav. Da bi se izognili zatikanju, je treba hidravlični valj pred uporabo pregledati: odstranite obremenitev, zmanjšajte tlak in pustite, da hidravlični valj deluje neodvisno, pri čemer opazujte morebitne nenormalne pojave. Na različnih položajih preverite, ali se obremenitev lahko gladko izvaja. Po obremenitvi izvedite poskusno delovanje pri nizki hitrosti in minimalnem zagonskem tlaku ter opazujte morebitne nepravilnosti. Težave z obremenitvijo, ki jo nosi hidravlični valj, lahko povzročijo tudi, da se hidravlični valj ne premakne. Ekscentrična obremenitev ne vpliva le na togost batne palice, temveč ustvarja tudi vrtilni navor, kar poveča kontaktno napetost drsnih delov in povzroči praske in zatikanje. V tem primeru se tlak v tokokrogu poveča in pride do nenormalnih vibracij ali plazenja. Delo je treba takoj ustaviti, da se prepreči nadaljnje stopnjevanje nesreče. Prekomerno trenje med gibljivimi deli, zlasti tesnila v obliki črke V, ki se za tesnjenje zanašajo na stiskanje, lahko znatno poveča trenje, če je premočno stisnjeno, kar neizogibno vpliva na izhodno silo in hitrost gibanja hidravličnega cilindra. Poleg tega je treba pozornost nameniti prisotnosti in velikosti protitlaka.

Če se hidravlični valj premika prepočasi, je mogoče preveriti pretok, da se ugotovi, ali je vzrok hudo notranje puščanje v hidravličnem cilindru; v nasprotnem primeru je vzrok nezadosten pretok, ki ga zagotavlja hidravlični sistem. Prekomerno notranje puščanje je glavni razlog, zakaj hitrost ne izpolnjuje zahtev. Če se hitrost gibanja hidravličnega cilindra zmanjšuje z različnimi položaji hoda, je to posledica zatikanja znotraj cilindra, kar poveča upor gibanja. Geometrijske netočnosti v izvrtini cilindra in plastična ekspanzijska deformacija cilindra lahko prav tako povzročijo zaustavitev ali upočasnitev gibanja bata.

Pojav plazenja hidravličnega cilindra je povezan z veliko razliko med statičnimi in dinamičnimi silami trenja hidravličnega cilindra ter s prisotnostjo plina, pomešanega s hidravličnim oljem. Preden hidravlični cilinder deluje, je treba zrak v cilindru popolnoma odzračiti. Na splošno morajo imeti vsi hidravlični cilindri odzračevalno napravo, odzračevalna odprtina pa mora biti nameščena na najvišji točki cilindra ali na območjih, kjer se lahko nabira zrak.

Alternativni hidravlični cilinder

Težave s puščanjem hidravličnega cilindra

Puščanje hidravličnega cilindra se običajno deli na dve vrsti: notranje puščanje in zunanje puščanje. Notranje puščanje vpliva predvsem na tehnično delovanje hidravličnega cilindra in mu preprečuje doseganje načrtovane delovne sile in hitrosti gibanja. Zunanje puščanje ne le onesnažuje okolje in zlahka povzroči požare, temveč povzroča tudi znatne gospodarske izgube. Notranje puščanje se nanaša na slabo tesnjenje med visokotlačno in nizkotlačno komoro znotraj hidravličnega cilindra, zaradi česar visokotlačno olje pušča iz visokotlačne komore v nizkotlačno komoro. To se zgodi na stičišču med batom in steno cilindra ter na povezavi med izvrtino bata in batnico. Zunanje puščanje se nanaša na puščanje, ki ga povzroči slabo tesnjenje na zunanjih priključnih točkah, kot sta telo cilindra in ... Glava valja, dno valja, oljne odprtine, odzračevalni ventili in ventili za nastavitev blažilnika. Glavni vzrok za obe vrsti puščanja je slabo tesnjenje. Glede na obratovalne pogoje ga lahko razdelimo na puščanje na fiksnih delih in puščanje na gibljivih delih.

Puščanje na fiksnih delih se nanaša predvsem na puščanje na statičnih tesnilih in zvarih. Nepravilna zasnova spodnjega premera, širine in stiskanja tesnilnega utora lahko povzroči poškodbo tesnilnega elementa. Zvijanje tesnilnega elementa v utoru, zareze in odtrganje na tesnilnem utoru ter neustrezne posnete robove, pa tudi praske in poškodbe O-tesnila med montažo in trenutni udarci pod visokim tlakom lahko poškodujejo O-tesnilo in povzročijo puščanje.

Če je razmik tesnilne površine prevelik, tesnilni element pa ima nizko trdoto in ni nameščenega zaščitnega tesnilnega obroča, se bo pod vplivom visokega tlaka in udarne sile iztisnil iz tesnilnega utora in poškodoval. Če ima cev valja nizko togost, se bo pod vplivom trenutne udarne sile elastično deformirala. Ker je hitrost deformacije tesnilnega obroča veliko počasnejša od hitrosti deformacije jeklene cevi valja, ne more slediti povečanju razmika in se stisne v režo, s čimer izgubi svojo tesnilno funkcijo. Ko udarni tlak izgine, se cev valja hitro povrne v prvotno obliko, tesnilni element pa se povrne veliko počasneje. To ponavljajoče se delovanje ne le povzroči luščenje in trganje tesnilnega elementa, temveč tudi resno puščanje. Ko se hidravlični cilindri, povezani z vijaki ali ojnicami, zaradi nezadostne togosti pod pritiskom raztegnejo, se lahko glava valja zrahlja, kar povzroči iztisnitev tesnil.

Gumijasta tesnila slabo odvajajo toploto, med hitrim gibanjem v nihajnem položaju pa se film mazalnega olja zlahka poruši, kar poveča trdnost in odpornost proti trenju ter pospeši obrabo tesnila. Če je tesnilni utor preširok ali ima dno utora prekomerno hrapavo površino, se bo tesnilo s spremembami tlaka premikalo naprej in nazaj, kar bo dodatno poslabšalo obrabo. Poleg tega so vzroki za puščanje nepravilna izbira materiala, prevelik premer prečnega prereza in dolgotrajno skladiščenje, ki vodijo do staranja in razpok, zmanjšane natezne trdnosti in prekomerne globine utora.

Varjeni spoji se pogosto uporabljajo v hidravličnih cilindrih, razpoke pa so pogosta težava pri varjenju in vzrok za zunanje puščanje. Nastanek razpok je predvsem posledica nepravilnih varilnih postopkov. Če material varilne palice ni pravilno izbran, je varilna palica vlažna ali če materiali z visoko vsebnostjo ogljika niso pravilno predgreti pred varjenjem ali če po varjenju ni vzdrževana ustrezna izolacija ali če je hitrost hlajenja prehitra, se bodo pojavile napetostne razpoke. Varjena območja na cilindru so izpostavljena kompleksnim obremenitvam, kot so upogibanje, torzija in nateg, zato mora varilni postopek čim bolj zmanjšati vnos dodatnih napetosti. Po potrebi je treba izvesti ustrezno toplotno obdelavo. Pore, vključki žlindre in nepopolni zvari so drugi vzroki za zunanje puščanje. Pri velikih varilnih šivih je treba uporabiti večplastno varjenje, da se zagotovi trdnost varjenja, zmanjša deformacija varjenja in preprečijo razpoke pri varjenju. Pri večplastnem varjenju, če žlindra iz prve plasti ni popolnoma odstranjena pred varjenjem druge plasti, se bodo med obema plastema neizogibno oblikovali vključki žlindre; v vsaki plasti varjenja mora biti varilni šiv čist in brez olja in vode, sicer se bodo med varjenjem oblikovale pore. Nezadostno predgrevanje varjenega območja in premajhen varilni tok sta glavna razloga za nepopolne zvare in slabo taljenje.

Puščanje v gibljivih delih se nanaša na puščanje, ki se pojavi na dinamičnih tesnilih med komponentami, ki se relativno premikajo. Puščanje v drsnih delih se nanaša na puščanje, ki se pojavi na tesnilih med batom in izvrtino valja ter med batnico in glavo valja. Pri hidravličnih cilindrih popoln nadzor puščanja na teh območjih ne bo le pospešil segrevanja zaradi trenja, temveč bo tudi skrajšal življenjsko dobo tesnil; hudo puščanje bo vplivalo na delovanje in onesnažilo okolje. Najpomembnejši vidik puščanja v drsnih delih je neenakomerna obraba tesnil. To je še posebej izrazito pri vodoravno nameščenih hidravličnih cilindrih. Razlogi za neenakomerno obrabo so, prvič, prevelika zračnost med gibljivimi deli ali neenakomerna obraba, kar povzroči neenakomerno stiskanje tesnilnega obroča; drugič, ko je batnica popolnoma iztegnjena, upogibni moment, ki ga povzroča lastna teža, povzroči, da se bat nagne v valju. Uporaba batnih obročev kot tesnil bata lahko prepreči prekomerno puščanje, vendar je treba upoštevati naslednje točke. Prvič, natančno preverite dimenzijsko natančnost, hrapavost in geometrijsko natančnost izvrtine valja; drugič, zračnost med batom in steno valja mora biti manjša kot pri drugih metodah tesnjenja, širina bata pa mora biti večja; tretjič, utor batnega obroča ne sme biti preširok, sicer bo njegov položaj nestabilen, kar bo povečalo stranski odmik in povzročilo puščanje; četrtič, število batnih obročev mora biti ustrezno; premajhno število bo povzročilo nezadostno tesnjenje.

Težave z mehanskimi poškodbami hidravličnih cilindrov

Mehanske poškodbe hidravličnih cilindrov so večinoma posledica delovnih sil in tlakov, ki presegajo nosilnost konstrukcijskih komponent, ter plastične deformacije materialov, ki jih povzroča neprekinjen ali visokofrekvenčni izmenični visok tlak. Na primer, nenadna zaustavitev močno obremenjenih ali hitro premikajočih se konstrukcijskih komponent ter prehitro odpiranje in zapiranje krmilnih ventilov v cilindru povzročijo tlačne sunke. Trenutni visok tlak povzroči plastično deformacijo in poškodbe mehanskih konstrukcijskih komponent hidravličnega cilindra. Nenadna preobremenitev zunanjih sil in počasno odpiranje varnostnih ventilov lahko povzročita tudi mehanske poškodbe hidravličnega cilindra. Nekateri hidravlični cilindri so opremljeni s hidravličnimi ključavnicami, zato visokega tlaka hidravličnega olja v zaprti komori ni mogoče sprostiti. Dolgotrajni visok tlak povzroči plastično deformacijo cilindra. Visok tlak, ki ga povzroči dvig temperature olja v zaprti komori, lahko povzroči tudi plastično deformacijo cilindra. Mehanske poškodbe batnice lahko povzročijo neenakomerno obremenitev tesnil, kar pospeši obrabo tesnil in povzroči zunanje in notranje puščanje. Huda deformacija lahko celo prepreči gibanje in povzroči okvaro delovanja. Huda plastična deformacija cilindra poveča notranje puščanje, kar povzroči simptome, kot so počasno gibanje, nezmožnost ustvarjanja tlaka in odpoved hidravlične ključavnice. Da bi preprečili te okvare, je treba med načrtovanjem hidravličnega sistema upoštevati preventivne ukrepe, kot so racionalno načrtovanje hidravličnega blaženja, namestitev varnostnega ventila za hidravlično ključavnico in upoštevanje časa odpiranja varnostnega ventila pri udarnih obremenitvah.