قد تعمل أسطوانة الهيدروليك بشكل طبيعي عندما تكون الآلة باردة ولكن تبدأ في التسرب بعد أن تعمل المعدات لبعض الوقت.
قد يبدأ الزيت بالظهور حول ختم قضيب المكبس، وقد ينخفض قوة الأسطوانة، أو قد لا يحتفظ النظام بالضغط بفعالية كما كان عليه أثناء التشغيل البارد. هذه مشكلة شائعة في المعدات الهيدروليكية التي تعمل خلال الصيف أو تحت ظروف العمل الشاقة المستمرة.
درجة حرارة الزيت العالية ليست دائمًا السبب الوحيد للتسرب. في كثير من الحالات، يُظهر الحرارة ببساطة المشاكل الموجودة، مثل الختم الم worn، والفجوات الداخلية الزائدة، وزيت الهيدروليك غير المناسب، وتلف قضبان المكبس، والتحميل الجانبي، أو تقلبات الضغط غير الطبيعية.
لحل المشكلة بشكل صحيح، من الضروري تحديد ما إذا كان التسرب خارجيًا أم داخليًا وتحديد سبب استمرار ارتفاع درجة حرارة زيت الهيدروليك.
زيت الهيدروليك يصبح أرق مع ارتفاع درجة الحرارة
لزوجة زيت الهيدروليك تنخفض مع زيادة درجة حرارة الزيت.
عندما يصبح الزيت أرق، يمكن أن يمر بسهولة أكبر عبر الفجوات الصغيرة حول أختام المكبس، وأختام القضيب، ومكونات الدليل، والصمامات الهيدروليكية.
أثناء التشغيل البارد، قد تعوض زيوت عالية اللزوجة مؤقتًا عن تآكل الختم الطفيف أو الفجوات الزائدة في المكونات. مع ارتفاع درجة حرارة النظام، يصبح الزيت أقل مقاومة للتدفق وتصبح مسارات التسرب الحالية أكثر أهمية.
قد يؤدي هذا إلى:
- تسرب الزيت حول قضيب المكبس
- انخفاض قوة الأسطوانة
- تغييرات في سرعة الأسطوانة
- وقت احتفاظ بالضغط أقصر
- زيادة التسرب الداخلي
لهذا السبب، فإن الأسطوانة التي تتسرب فقط عندما تكون ساخنة لا تعاني بالضرورة من مشكلة جديدة. قد يكشف الحرارة ببساطة عن تآكل أو ضرر كان موجوداً بالفعل.
تغير درجة الحرارة العالية صلابة ومرونة الختم
تستخدم الأسطوانات الهيدروليكية عادةً أختام مصنوعة من البولي يوريثان، أو مطاط النيتريل، أو مطاط الفلوروكربون، أو PTFE، أو مواد هندسية أخرى.
لكل مادة حدود درجات حرارة مختلفة، وخصائص صلابة، وتوافق مع السوائل الهيدروليكية.
عند تعرضها لدرجات حرارة تتجاوز نطاق التشغيل المناسب لها، قد تلين الختم، أو تتورم، أو تتصلب، أو تنكمش، أو تفقد مرونتها.
إذا أصبح الختم ناعماً جداً، قد لا يحتفظ الشفة الواقي باتصال مستقر مع قضيب المكبس أو تجويف الأسطوانة. تحت ضغط عالٍ، قد يضطر أيضًا مادة الختم للدخول في الفراغ بين المكونات، مما يتسبب في الصياغة، أو القص، أو التمزق، أو التشويه الدائم.
يمكن أن يتسبب التعرض الطويل لدرجات الحرارة العالية أيضًا في التسبب في تهيؤ الانضغاط. وبمجرد حدوث ذلك، قد لا يستعيد الختم شكله الأصلي حتى بعد عودة درجة حرارة الزيت إلى طبيعتها، لذا فإن التسرب يستمر.
تغير التمدد الحراري الفجوات في الختم
تستجيب أنبوب الأسطوانة والمكبس وقضيب المكبس وجراب التوجيه ورأس الأسطوانة والأختام وحلقات التآكل جميعها لتغيرات درجة الحرارة.
لأن هذه المكونات قد تستخدم مواد وأبعاد وهياكل مختلفة، فإنها لا-expand دائمًا بنفس المعدل.
يمكن أن تؤدي تغيرات درجة الحرارة إلى تغيير الفجوات الفعلية بين:
- المكبس وتجويف الأسطوانة
- قضيب المكبس وجراب التوجيه
- الختم وتجويفه
- حلقة التآكل والسطح الداعم
إذا أصبحت الفجوة أكبر، قد يمر الزيت الهيدروليكي عبر منطقة الختم بسهولة أكبر.
إذا أصبحت فجوة محلية صغيرة جداً، قد تزداد الاحتكاك. وهذا يخلق حرارة إضافية حول الشفة الواقية ويمكن أن يسرع من تآكل الختم.
لذا فإن تسرب الحرارة العالية ليس فقط مشكلة في مادة الختم. قد يتعلق أيضًا بتحمل الأسطوانة، وتصميم التوجيه، وحالة حلقة التآكل، وأبعاد تجويف الختم.
الختم الم worn يرتشح بسهولة أكبر مع الزيت الساخن
تتآكل شفاه الأختام تدريجياً أثناء التشغيل العادي.
مع زيادة التآكل، تنخفض ضغط الاتصال للختم. عندما يكون الزيت بارداً وكثيفاً نسبياً، قد لا يتسبب التآكل الطفيف في تسرب مرئي.
بعد أن يصبح الزيت ساخنًا وأرفع، يمكنه المرور بسهولة أكبر عبر سطح الختم المتآكل. قد تتحول مشكلة تسرب صغيرة في حالة البرودة إلى تسرب ملحوظ أثناء التشغيل المستمر.
إذا كان الختم يحتوي بالفعل على شقوق أو قطع أو مناطق متصلبة أو حواف مفقودة أو تشوه دائم، فإن خفض درجة حرارة الزيت وحده لن يحل المشكلة بالكامل.
يجب فحص الختم واستبداله، ولكن يجب أيضًا تحديد سبب التلف المبكر.
زيادة تلف قضيب المكبس يزيد من تسرب الحالة الساخنة
يبقى قضيب المكبس في اتصال مستمر مع ختم القضيب، لذا فإن حالة سطحه تؤثر مباشرة على التسرب الخارجي.
يمكن أن تمنع الخدوش والتآكل والنتوءات والشقوق الناتجة عن الطلاء بالكروم والخصائص السطحية غير الصحيحة ختم القضيب من الحفاظ على فيلم زيت مستقر.
عندما يصبح الزيت أكثر سخونة وأرفع، يمكنه التنقل بسهولة أكبر على طول الخدوش أو عيوب السطح والهروب من ختم القضيب.
يمكن أن يؤدي تحميل جانب القضيب، والانحناء، أو المحاذاة غير الصحيحة للأسطوانة إلى تآكل جانب واحد من الختم بسرعة أكبر من الجانب الآخر. تساعد الحرارة العالية في تسريع هذه العملية.
عند استبدال ختم القضيب، يجب أيضًا فحص سطح قضيب المكبس، وفتحة التوجيه، ومحاذاة الأسطوانة، ودبابيس التثبيت، والمفاصل. Otherwise, قد يبدأ الختم الجديد في التسرب مرة أخرى بعد فترة قصيرة من التشغيل.
تتقلبات الضغط تزيد من إجهاد الختم
أثناء التشغيل المستمر، قد تؤدي التمدد والانكماش السريع، والتغييرات المتكررة في الاتجاه، وتأثيرات الحمولة، والضغط العائد إلى تقلبات الضغط داخل الأسطوانة.
عندما تحدث درجة حرارة زيت عالية وارتفاعات ضغط معًا، فإن الختم المُلين من المرجح أن يتشوه أو يتم دفعه.
تزداد المخاطر عندما:
- تكون فراغات الختم غير مناسبة كبيرة جدًا
- تآكل حلقات التآكل أو مكونات التوجيه
- يكون الضغط العائد مفرط
- يكون صمام الفائض مضبوطًا بشكل غير صحيح
- يتعرض النظام لارتفاع ضغط غير طبيعي
بعض الأسطوانات لا تتسرب باستمرار تحت ضغط ثابت. بدلاً من ذلك، يصبح التسرب أكثر وضوحًا خلال عملية البدء، والتغييرات الاتجاهية، والتوقف المفاجئ، أو التغييرات السريعة في الحمولة.
في هذه الحالات، يجب فحص الدائرة الهيدروليكية وظروف الضغط معًا مع أختام الأسطوانة.
الزيت المؤكسد أو الملوث يضر بأسطح الختم
تؤكسد زيت الهيدروليك بسرعة أكبر عندما يعمل بشكل مستمر عند درجات حرارة مرتفعة.
قد يشكل الزيت المتدهور طينًا، أو ورنيش، أو رواسب شبيهة بالفحم، أو ملوثات أخرى. يمكن أن تتجمع هذه المواد حول شفاه الختم، وأسطح القضبان، ومجاري الختم، والممرات الهيدروليكية.
يمكن أن تعمل جزيئات المعدن والغبار والملوّثات الصلبة الأخرى كمواد كاشطة، مما يخدش كلاً من الأختام والأسطح المعدنية.
إذا دخل الماء إلى النظام الهيدروليكي، فقد تساهم درجة الحرارة المرتفعة في استحلاب الزيت والتآكل الداخلي. يمكن أن تتسبب قضبان المكبس والاسطوانات التالفة في تكرار تلف الأختام الجديدة، مما يؤدي إلى تسرب متكرر.
لذلك، يجب أن يترافق استبدال الأختام مع فحص حالة الزيت، ونظام الترشيح، وصمام التنفيس، والخزان، ومستوى التلوث.
ما الفرق بين التسرب الخارجي والداخلي؟
يمكن عادة رؤية التسرب الخارجي مباشرة.
تشمل الأمثلة الشائعة الزيت حول ختم القضيب، ورأس الأسطوانة، والأختام الساكنة، والمنافذ الهيدروليكية، والتجهيزات، والخرطوم، واللحامات، أو الوصلات الملولبة.
يحدث التسرب الداخلي داخل الأسطوانة الهيدروليكية. يمكن أن يمر الزيت من الجانب العالي الضغط للمكبس إلى الغرفة المقابلة عبر ختم المكبس.
قد تبقى الأسطوانة جافة من الخارج، لكن المعدات قد تعاني من انخفاض القوة، وعدم استقرار السرعة، وسوء احتفاظ الضغط، أو انحراف الأسطوانة.
قد يزيد كلا نوعي التسرب مع ارتفاع درجة حرارة الزيت. ومع ذلك، فإن تشخيص انحراف الأسطوانة والتسرب الداخلي يتطلب اختبارات منفصلة ولا ينبغي الحكم عليه فقط من خلال الزيت المرئي حول الأسطوانة.
كيف يجب فحص تسرب الحالة الساخنة؟
عندما تسرب أسطوانة هيدروليكية بعد التسخين، قارن بين أدائها في الحالة الباردة والحالة الساخنة قبل تفكيكها.
تحقق من درجة حرارة الزيت الفعلية، ودرجة لزوجة الزيت الهيدروليكي، وموقع التسرب، وسطح القضيب، ومدة خدمة الختم، والضغط العامل، والضغط العكس المرتجع، وتركيب الأسطوانة.
نظف الجزء الخارجي من الأسطوانة قبل تشغيل المعدات مرة أخرى. فهذا يسهل تحديد ما إذا كان الزيت يأتي من ختم القضيب، أو رأس الأسطوانة، أو وصلة المنفذ، أو الخرطوم، أو التجهيزات، أو مكون آخر قريب.
إذا كان هناك اشتباه في التسرب الداخلي، قم بإجراء اختبار مقاومة الضغط أو اختبار التسرب الداخلي في ظل ظروف مضبوطة.
كيف يمكن تقليل تسرب أسطوانة الهيدروليك عند درجات حرارة عالية؟
يتطلب تقليل التسرب في الحالة الساخنة التحكم في درجة حرارة الزيت وتصحيح المشاكل الحالية في الأسطوانة.
استخدم درجة لزوجة زيت هيدروليكي مناسبة لدرجة الحرارة المحيطة وظروف التشغيل الفعلية. يجب أن يكون حجم الخزان، والمبرد، وتدفق الهواء، والترشيح، وسعة تبديد الحرارة مناسبة أيضًا للتشغيل المستمر.
بالنسبة للمعدات التي تعمل بانتظام في درجات حرارة عالية، اختر مواد الأختام التي تتوافق مع السائل الهيدروليكي وتناسب كلاً من درجات حرارة الزيت المستمرة وذروة.
يجب أيضًا فحص قضيب المكبس، وحلقات التآكل، وقضبان التوجيه، وأخاديد الأختام، والفجوات بين المكونات. يجب تصحيح التحميل الجانبي، والتلوث، وارتفاع الضغط المفرط، وارتفاع ضغط الهزات.
لا يؤدي مجرد تثبيت ختم أكثر صلابة أو زيادة ضغط الختم دائمًا إلى حل التسرب. قد يزيد الضغط المفرط من الاحتكاك وتوليد الحرارة وتآكل الختم.
الخاتمة
تتسرب الأسطوانات الهيدروليكية بسهولة أكبر عندما يسخن الزيت لأن لزوجة الزيت تنخفض، وتتغير خصائص الختم، وتتحرك الفجوات بين المكونات، وتصبح الأضرار أو التآكل الحالي أكثر وضوحًا.
لذلك، يكون التسرب في الحالة الساخنة غالبًا نتيجة لعدة عوامل ذات صلة بدلاً من ختم واحد معطل.
يجب أن يأخذ الفحص الشامل في الاعتبار درجة حرارة الزيت، ولزوجة الزيت، وحالة الختم، وجودة قضيب المكبس، ومحاذاة الأسطوانة، والفجوات الداخلية، والتلوث، وتقلبات الضغط، والدائرة الهيدروليكية.
تقدم شركة AiSoar Hydraulics أسطوانات هيدروليكية وحلول مانعة للتسرب مخصصة للمعدات التي تعمل في ظروف الحرارة العالية والأحمال الثقيلة والدورات المتكررة.
