Một xi lanh thủy lực có thể hoạt động bình thường khi máy lạnh nhưng bắt đầu rò rỉ sau khi thiết bị đã chạy một thời gian.
Dầu có thể bắt đầu xuất hiện xung quanh con dấu trục piston, lực xi lanh có thể giảm, hoặc hệ thống có thể không còn giữ áp suất hiệu quả như lúc hoạt động lạnh. Đây là một vấn đề phổ biến trong thiết bị thủy lực hoạt động trong mùa hè hoặc trong điều kiện làm việc nặng liên tục.
Nhiệt độ dầu cao không phải lúc nào cũng là nguyên nhân duy nhất của rò rỉ. Trong nhiều trường hợp, nhiệt chỉ làm các vấn đề hiện tại trở nên rõ ràng hơn, chẳng hạn như con dấu mòn, khoảng cách nội bộ quá mức, dầu thủy lực không phù hợp, trục piston hư hỏng, tải bên hoặc dao động áp suất bất thường.
Để giải quyết vấn đề một cách chính xác, cần xác định xem rò rỉ là bên ngoài hay bên trong và xác định tại sao nhiệt độ dầu thủy lực tiếp tục tăng.
Dầu thủy lực trở nên loãng hơn khi nhiệt độ tăng lên
Độ nhớt của dầu thủy lực giảm khi nhiệt độ dầu tăng.
Khi dầu trở nên loãng hơn, nó có thể dễ dàng chảy qua các khoảng cách nhỏ xung quanh con dấu piston, con dấu trục, các thành phần hướng dẫn và van thủy lực.
Trong quá trình hoạt động lạnh, dầu có độ nhớt cao hơn có thể tạm thời bù đắp cho sự mòn con dấu nhẹ hoặc khoảng cách giữa các thành phần quá mức. Khi hệ thống ấm lên, dầu trở nên ít kháng chảy hơn và các con đường rò rỉ hiện có trở nên rõ ràng hơn.
Điều này có thể dẫn đến:
- Dầu rỉ xung quanh trục piston
- Giảm lực tác động của xilanh
- Thay đổi tốc độ xilanh
- Thời gian giữ áp suất ngắn hơn
- Tăng rò rỉ bên trong
Vì lý do này, một xilanh chỉ rò rỉ khi nóng không nhất thiết phải có vấn đề mới. Nhiệt có thể chỉ đơn giản làm lộ ra sự mài mòn hoặc hư hỏng đã có từ trước.
Nhiệt độ cao làm thay đổi độ cứng và độ đàn hồi của con dấu
Các xilanh thủy lực thường sử dụng các loại phớt được làm từ polyurethane, cao su nitrile, cao su fluorocarbon, PTFE hoặc các vật liệu kỹ thuật khác.
Mỗi loại vật liệu có giới hạn nhiệt độ khác nhau, đặc tính độ cứng và khả năng tương thích với chất lỏng thủy lực.
Khi tiếp xúc với nhiệt độ vượt quá phạm vi hoạt động phù hợp của nó, phớt có thể mềm ra, sưng lên, cứng lại, co lại hoặc mất tính đàn hồi.
Nếu phớt trở nên quá mềm, môi chống có thể không giữ được liên lạc ổn định với trục piston hoặc lỗ xilanh. Dưới áp suất cao, vật liệu phớt cũng có thể bị ép vào khoảng trống giữa các thành phần, gây ra hiện tượng tràn ra, cắt, rách hoặc biến dạng vĩnh viễn.
Sự tiếp xúc lâu dài với nhiệt độ cao cũng có thể gây ra hiện tượng nén lại. Khi điều này xảy ra, phớt có thể không khôi phục lại hình dạng ban đầu ngay cả khi nhiệt độ dầu trở lại bình thường, do đó rò rỉ vẫn tiếp diễn.
Sự giãn nở nhiệt làm thay đổi khoảng cách niêm phong
Ống xilanh, piston, trục piston, bushing hướng dẫn, đầu xilanh, phớt và vòng mài mòn đều phản ứng với sự thay đổi nhiệt độ.
Bởi vì các thành phần này có thể sử dụng các vật liệu, kích thước và cấu trúc khác nhau, chúng không luôn mở rộng với cùng một tốc độ.
Sự thay đổi nhiệt độ có thể làm thay đổi khoảng cách thực tế giữa:
- Trục piston và lỗ xilanh
- Trục piston và bushing hướng dẫn
- Phớt và rãnh của nó
- Vòng mài mòn và bề mặt hỗ trợ
Nếu khoảng cách trở nên lớn hơn, dầu thủy lực có thể dễ dàng đi qua khu vực niêm phong hơn.
Nếu một khoảng cách cục bộ trở nên quá nhỏ, ma sát có thể tăng lên. Điều này tạo ra nhiệt bổ sung xung quanh môi chống và có thể làm tăng tốc độ mài mòn phớt.
Rò rỉ nhiệt độ cao do đó không chỉ là một vấn đề về vật liệu phớt. Nó cũng có thể liên quan đến độ chính xác của xilanh, thiết kế hướng dẫn, điều kiện vòng mài mòn và kích thước rãnh phớt.
Con dấu mòn rò rỉ dễ dàng hơn với dầu nóng
Môi đệm bị mài mòn dần dần trong quá trình hoạt động bình thường.
Khi mức độ mài mòn tăng lên, áp suất tiếp xúc của môi đệm giảm xuống. Khi dầu còn lạnh và tương đối đặc, mài mòn nhỏ có thể không gây rò rỉ rõ rệt.
Sau khi dầu trở nên nóng và loãng hơn, nó có thể dễ dàng chảy qua bề mặt môi đệm đã bị mài mòn. Vấn đề rò rỉ nhỏ ở trạng thái lạnh có thể trở thành một sự rò rỉ rõ ràng trong quá trình hoạt động liên tục.
Nếu môi đệm đã bị nứt, cắt, có vùng cứng lại, thiếu cạnh hoặc biến dạng vĩnh viễn, chỉ giảm nhiệt độ dầu sẽ không giải quyết hoàn toàn vấn đề.
Môi đệm cần phải được kiểm tra và thay thế, nhưng lý do cho sự hư hỏng sớm cũng cần được xác định.
Hư hỏng trục piston làm tăng rò rỉ trong trạng thái nóng
Thân piston liên tục tiếp xúc với môi đệm thanh, vì vậy tình trạng bề mặt của nó ảnh hưởng trực tiếp đến việc rò rỉ bên ngoài.
Vết xước, ăn mòn, ăn mòn điểm, nứt mạ chrome, móp méo hoặc độ nhám bề mặt không đúng có thể ngăn cản môi đệm thanh duy trì một lớp dầu ổn định.
Khi dầu trở nên nóng hơn và loãng hơn, nó có thể di chuyển dễ dàng hơn dọc theo các vết xước hoặc khuyết tật trên bề mặt và thoát khỏi môi đệm thanh.
Tải bên thanh, uốn cong, hoặc căn chỉnh xilanh không đúng cũng có thể khiến một bên của môi đệm mài mòn nhanh hơn bên kia. Nhiệt độ cao làm gia tăng quá trình mài mòn này.
Khi thay thế môi đệm thanh, bề mặt của thân piston, khoảng cách hướng dẫn, căn chỉnh xilanh, đinh lắp, và vòng đệm cũng nên được kiểm tra. Nếu không, một môi đệm mới có thể bắt đầu rò rỉ trở lại sau chỉ một khoảng thời gian ngắn hoạt động.
Dao động áp suất làm tăng áp lực lên con dấu
Trong quá trình hoạt động liên tục, việc kéo dài và thu hồi nhanh, các thay đổi hướng thường xuyên, tác động tải, và áp suất hồi lưu có thể tạo ra những biến đổi áp suất bên trong xilanh.
Khi nhiệt độ và đỉnh áp suất dầu cao xảy ra cùng nhau, các môi đệm mềm hơn có khả năng bị biến dạng hoặc ép ra ngoài.
Rủi ro trở nên lớn hơn khi:
- Khe hở rãnh môi đệm quá lớn
- Vòng mài hoặc các bộ phận hướng dẫn bị mài mòn
- Áp suất hồi lưu quá mức
- Van xả được điều chỉnh không đúng
- Hệ thống gặp áp suất đỉnh bất thường
Một số xilanh không bị rò rỉ liên tục dưới áp suất ổn định. Thay vào đó, việc rò rỉ trở nên rõ rệt hơn trong quá trình khởi động, thay đổi hướng, dừng đột ngột, hoặc thay đổi tải nhanh.
Trong những trường hợp này, mạch thủy lực và điều kiện áp suất cần phải được kiểm tra cùng với các môi đệm xilanh.
Dầu bị oxy hóa hoặc ô nhiễm làm hỏng bề mặt niêm phong
Dầu thủy lực bị ôxi hóa nhanh hơn khi hoạt động liên tục ở nhiệt độ cao.
Dầu bị phân hủy có thể hình thành bùn, sơn bóng, cặn giống như carbon, hoặc các chất ô nhiễm khác. Những vật liệu này có thể tích tụ quanh môi gioăng, bề mặt thanh, rãnh gioăng và các lối đi thủy lực.
Các hạt kim loại, bụi và các chất ô nhiễm cứng khác cũng có thể hoạt động như chất mài mòn, làm xước cả gioăng và bề mặt kim loại.
Nếu nước xâm nhập vào hệ thống thủy lực, nhiệt độ cao có thể góp phần làm emulsification dầu và ăn mòn bên trong. Các thanh piston và lỗ xy lanh bị ăn mòn có thể liên tục làm hư hại các gioăng mới, dẫn đến rò rỉ tái diễn.
Do đó, việc thay thế gioăng nên được kết hợp với việc kiểm tra tình trạng dầu, hệ thống lọc, van thông hơi, bể chứa và mức độ ô nhiễm.
Sự khác biệt giữa rò rỉ bên ngoài và bên trong là gì?
Rò rỉ bên ngoài thường có thể nhìn thấy trực tiếp.
Các ví dụ phổ biến bao gồm dầu quanh gioăng thanh, đầu xy lanh, gioăng tĩnh, các cổng thủy lực, phụ kiện, ống dẫn, mối hàn, hoặc các kết nối có ren.
Rò rỉ bên trong xảy ra bên trong xy lanh thủy lực. Dầu có thể chảy từ bên áp suất cao của piston đến buồng đối diện qua gioăng piston.
XY lanh có thể vẫn khô bên ngoài, nhưng thiết bị có thể trải qua lực giảm, tốc độ không ổn định, áp suất giữ kém hoặc sự trôi của xy lanh.
Cả hai loại rò rỉ có thể tăng lên khi nhiệt độ dầu tăng. Tuy nhiên, chẩn đoán trôi xy lanh và rò rỉ bên trong yêu cầu kiểm tra riêng biệt và không nên chỉ dựa vào dầu nhìn thấy xung quanh xy lanh.
Rò rỉ trong trạng thái nóng nên được kiểm tra như thế nào?
Khi một xy lanh thủy lực rò rỉ sau khi làm nóng, so sánh hiệu suất của nó trong trạng thái lạnh và trạng thái nóng trước khi tháo rời.
Kiểm tra nhiệt độ dầu thực tế, độ nhớt của dầu thủy lực, vị trí rò rỉ, bề mặt thanh, thời gian sử dụng gioăng, áp suất làm việc, áp suất hồi và lắp đặt xy lanh.
Làm sạch bên ngoài của xy lanh trước khi vận hành thiết bị một lần nữa. Điều này giúp dễ dàng xác định dầu đến từ gioăng thanh, đầu xy lanh, kết nối cổng, ống dẫn, phụ kiện hoặc một thành phần gần đó.
Nếu nghi ngờ có rò rỉ bên trong, thực hiện thử nghiệm giữ áp suất hoặc thử nghiệm rò rỉ bên trong dưới điều kiện kiểm soát.
Làm thế nào để giảm rò rỉ ở xi lanh thủy lực ở nhiệt độ cao?
Giảm rò rỉ trong trạng thái nóng yêu cầu kiểm soát nhiệt độ dầu và khắc phục các vấn đề hiện có của xy lanh.
Sử dụng loại dầu thủy lực có độ nhớt phù hợp với nhiệt độ môi trường và điều kiện hoạt động thực tế. Thể tích bể chứa, bộ làm mát, lưu lượng gió, lọc và khả năng tản nhiệt cũng phải phù hợp cho hoạt động liên tục.
Đối với thiết bị hoạt động thường xuyên ở nhiệt độ cao, chọn vật liệu gioăng tương thích với chất lỏng thủy lực và phù hợp với cả nhiệt độ dầu liên tục và cực đại.
Thanh piston, vòng mòn, ổ hướng, rãnh gioăng và khe hở của các thành phần cũng nên được kiểm tra. Tải bên, ô nhiễm, áp suất hồi quá mức và đột biến áp suất phải được khắc phục.
Chỉ đơn giản lắp đặt một gioăng cứng hơn hoặc tăng áp lực của gioăng không phải lúc nào cũng giải quyết rò rỉ. Áp lực quá mức có thể làm tăng ma sát, gây nhiệt và làm mòn gioăng.
Kết luận
Các xy lanh thủy lực dễ rò rỉ hơn khi dầu nóng vì độ nhớt của dầu giảm, tính chất của gioăng thay đổi, khe hở của các thành phần dịch chuyển và sự mòn hoặc hư hại bề mặt hiện có trở nên đáng kể hơn.
Rò rỉ trong trạng thái nóng thường là kết quả của nhiều yếu tố liên quan chứ không phải chỉ một gioăng bị hỏng.
Một cuộc kiểm tra toàn diện nên xem xét nhiệt độ dầu, độ nhớt dầu, tình trạng gioăng, chất lượng thanh pit-tông, độ thẳng của xi lanh, khoảng cách bên trong, ô nhiễm, dao động áp suất và mạch thủy lực.
AiSoar Hydraulics cung cấp các xi lanh thủy lực và giải pháp niêm phong tùy chỉnh cho thiết bị hoạt động trong điều kiện nhiệt độ cao, tải nặng và chu kỳ thường xuyên.
