污染物(包括水分)可能導致液壓旋轉接頭(尤其是密封件)過早失效。極熱或極冷的溫度會帶來額外的挑戰(zhàn)。幸運的是,預測這些情況是處理這些問題的第一步。
無論行業(yè)或應用如何,液壓系統(tǒng)污染物都會造成嚴重問題,而且影響不止一種。污染帶來的挑戰(zhàn)可能導致設備停用、密封件故障和更換需求,所有這些都會影響生產效率。水、灰塵、污垢和金屬等污染物會因行業(yè)和應用而異,但與污染物相關的最常見液壓挑戰(zhàn)是密封件故障。如果不妥善處理,溫度也會損壞液壓系統(tǒng)。
液壓旋轉接頭中的污染物
就接觸到的污染物而言,液壓旋轉接頭與液壓缸類似。主要區(qū)別在于兩者的工作方式。缸體必須容納流體并排除污染物以防止線性運動,而旋轉接頭則密封以防止旋轉運動。當缸體的活塞桿接觸到碎屑時,桿防塵圈可在碎屑到達主活塞桿密封件之前將其清除。由于液壓旋轉接頭是旋轉運動,因此沒有防塵圈。因此,旋轉接頭的設計應使碎屑遠離密封區(qū)域。
可以說,最常見的污染形式是污垢。然而,污垢不一定是最危險的污染物。隨著越來越多的污垢堆積在閥芯和外殼接觸的區(qū)域,污垢通常會慢慢進入轉環(huán)。污垢會開始磨損排污密封件的外緣。如果污垢進入唇緣下方,還會損壞金屬表面,進一步降低密封污垢的能力。污垢還會潛入某些類型的排污密封件的外部。
水是另一種常見的污染物。水侵入可能發(fā)生在液壓系統(tǒng)的任何位置,但最常發(fā)生在潤滑部件的密封表面。由于液壓旋轉接頭通常位于機器結構深處,因此與液壓缸相比,它們與骯臟環(huán)境的隔離程度更高。雖然水本身不會引起磨損和磨損污染物損壞,但水會導致生銹,生銹會變成液壓系統(tǒng)內的磨損碎片。水還會降低油的潤滑能力。
金屬顆粒既可以來自外部,也可以來自內部。外部金屬碎屑會像污垢一樣造成損壞。但是,金屬顆粒的磨損性更強,很容易割傷密封件。金屬顆粒往往比污垢顆粒更大,更難進入容納液壓密封件的腔體。
內部金屬顆??赡苁怯捎谝簤翰考鍧嵒蛉ッ滩划斣斐傻?。此類碎屑的破壞性非常大,不僅會切割密封件,而且如果顆粒進入閥芯和外殼之間的擠壓間隙,還會引起磨損。當金屬顆粒開始磨損過程時,小塊金屬碎屑會變成一個大球,將閥芯和外殼熔合在一起。這會鎖住轉環(huán)并造成災難性的故障。這種情況更常發(fā)生在帶有低碳鋼閥芯和外殼的轉環(huán)中。當使用混合材料時,例如低碳鋼和球墨鑄鐵,球墨鑄鐵通常會在熔合在一起之前分解。
暴露在鹽水中的海上旋轉接頭應采用耐腐蝕材料制造,例如 SAE 316 不銹鋼。需要額外的密封以防止鹽水進入旋轉接頭 - 例如,多個帶有油脂分離器的向外 U 形杯。如果鹽水進入系統(tǒng),對液壓系統(tǒng)其他部件的損害可能比旋轉接頭本身更大。
如何最大限度地減少損壞
最大限度地減少外部污染造成的損壞需要將碎屑遠離敏感區(qū)域。內部污染只能在制造和裝配過程中解決。一家 OEM 發(fā)現歧管加工過程中的碎屑卡在液壓系統(tǒng)的閥門和鑄件中。正如 OEM 所解釋的那樣,“如果系統(tǒng)在保修期內出現故障,液壓系統(tǒng)中的污染會給我們帶來保修成本,并且污染不是在現場引入的?!?br/>
液壓密封件的目標是防止碎屑進入并防止加壓油進入。當密封件與配合面沒有干凈、一致的接觸時,碎屑就會進入,油就會漏出。必須將碎屑遠離旋轉接頭,以保持密封接觸區(qū)域干凈光滑。在旋轉接頭內,向外的排除密封件將碎屑從密封件等敏感區(qū)域轉移開。UEA 使用大型 O 形環(huán)和 V 形環(huán)密封件作為防止碎屑進入的額外屏障。
溫度造成的損壞
溫度本身就帶來了一系列挑戰(zhàn)。彈性密封件具有有效工作的溫度范圍,但高于或低于此范圍的操作都會降低密封件的性能。這可能會導致從小泄漏到密封失效等各種問題。
高的油溫(高于 230°F)會開始損壞許多不同類型的密封件。用作 U 型杯和蓋密封件的增能器的彈性體將開始變硬并變形,從而降低增能器的彈性。一旦增能器變形,其密封效果就會降低。當增能器暴露于低溫或側向載荷時,就會更明顯地發(fā)現增能器已經過熱,這兩種情況都不是密封的最佳環(huán)境。
極冷(?40°F)也會影響密封件的性能。與過熱不同,低溫通常不會對密封件造成持久損壞。在低溫下,密封件通常會變硬變硬,容易使油泄漏。隨著油溫升高,旋轉接頭的密封效果會更好。較軟的密封件在低溫下往往表現更好;然而,較軟的密封件在高溫和高壓下會更難發(fā)揮作用。這是兩個之間的權衡。
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