Гидравлические манжеты – эксплуатация и причины выхода из строя

Качественные гидравлические манжеты – основа правильной работы гидравлического цилиндра. Знание характеристик гидравлических манжет и того, что в конечном итоге приводит к их отказу, помогает достичь безотказной работы гидроцилиндра на протяжении всего срока службы.

Манжеты играют важную роль в гидравлических цилиндрах — они удерживают жидкость и предотвращают ее утечку между компонентами гидроцилиндра. Манжеты делятся на две основные категории: динамические и статические. Динамические манжеты используются между частями, которые находятся в движении относительно друг друга. Манжеты для системы уплотнения штока защищают динамическое возвратно-поступательное движение штока, поршня и головки. Возвратно-поступательное движение поршня относительно цилиндра является еще одной областью гидравлического цилиндра, в котором используются динамические манжеты.

Статические уплотнения используются между неподвижными компонентами. В гидравлическом цилиндре статические уплотнения обычно используются между поршнем и штоком, а также между головкой и цилиндром.

Ниже приведен список динамических уплотнений и особая функция, которую выполняет каждое уплотнение в отношении производительности цилиндра:

Поршневые манжеты

• функционируют как барьер для давления;
• предотвращают прохождение жидкости через поршень и необходимы для поддержания положения в покое и управления движением цилиндра.

Штоковые манжеты

• являются барьером для давления и удерживают рабочую жидкость внутри цилиндра;
• регулируют пленку рабочей жидкости, которая образуется на поверхности штока поршня (это важно для предотвращения коррозии штока, смазывания грязесъемника и смазывания самой манжеты)
• собирают смазочную пленку, когда она возвращается в цилиндр после втягивания штока.

Буферные манжеты

• защищают уплотнение штока от повышенного давления, при возникновении пиков давления в системе;
• улучшают характеристики штоковой манжеты, ослабляя колебания давления в системе; позволяют штоковой манжете работать с более постоянными или постепенными изменениями давления;
• действуют как фильтр загрязнений, которые могут повредить штоковую манжету.

Грязесъемная манжеты

• важны благодаря их способности блокировать попадание внешних загрязнений в гидравлическую систему и непосредственно в цилиндр;
• собирают смазочную пленку в цилиндре, когда шток втягивается.

Направляющие кольца

• предотвращают контакты метал-метал между компонентами цилиндра;
• держат положение штока и поршня точно по центру (это имеет решающее значение для производительности системы уплотнений штока и поршня);
• реагируют на радиальную нагрузку, вызванную боковыми нагрузками, действующими на узел гидроцилиндра.

Причины выхода из строя гидравлических манжет

Ниже показаны типичные примеры выхода из строя гидравлической манжеты и способы их устранения. Неисправности могут быть вызваны, помимо прочего, превышением допустимой температуры, неправильной установкой, загрязнением и скачками избыточного давления.

Общий износ

ИДЕНТИФИКАЦИЯ

Уплотнение потеряло свою эластичность, растрескалось и легко крошиться.

УСЛОВИЯ 

Превышение температуры рабочей жидкости. Долгое воздействие солнечного света или озона.

РЕШЕНИЕ 

Снизить температуру масла (рабочей жидкости). Удостовериться, что уплотнения хранятся вдали от источников озона и прямого солнечного света.

Экструзия

ИДЕНТИФИКАЦИЯ

Динамическая сторона манжеты имеет следы выдавливания.

УСЛОВИЯ

Зазоры на соприкасающихся поверхностях превышают допустимые. Изношенные подшипники/кольца. Излишнее давление в системе.

РЕШЕНИЕ

Использовать опорное кольцо. Инспектировать и вовремя менять изношенные подшипники и кольца.

Экструзия

ИДЕНТИФИКАЦИЯ

Статическая сторона манжеты имеет следы выдавливания.

УСЛОВИЯ

Опорная поверхность неровная. Используемое опорное кольцо имеет неправильные размеры.

РЕШЕНИЕ

Проверьте поверхности и машину по спецификации. Используйте правильные размеры опорного кольца.

Образование канавок

ИДЕНТИФИКАЦИЯ

Динамическая сторона имеет признаки осевых порезов и канавок.

УСЛОВИЯ

В жидкости системы присутствуют острые инородные частицы. Может также быть вызвано взрывающимися пузырьками воздуха.

РЕШЕНИЕ

Удалить воздух из системы и/или очистить систему от загрязнений.

Растрескивание

ИДЕНТИФИКАЦИЯ

На динамической стороне манжеты отсутствует часть материала.

УСЛОВИЯ

Чрезмерное обратное давление.

РЕШЕНИЕ

Проверить клапаны, отвечающие за давление в системе.

Растрескивание

ИДЕНТИФИКАЦИЯ

Поверхности, подвергающиеся давлению, обожжены или повреждены.

УСЛОВИЯ

Работа при выключенном зажигании или взрыв остаточного воздуха под высоким давлением

РЕШЕНИЕ

Правильная настройка параметров максимального давления. Откачка воздуха из системы.

Растрескивание

ИДЕНТИФИКАЦИЯ

V-образная часть манжеты имеет длинные трещины или разломы.

УСЛОВИЯ

Слишком низкая температура в начале работы. Частые удары от чрезмерных скачков давления.

РЕШЕНИЕ

Увеличить начальную температуру.

Растрескивание

ИДЕНТИФИКАЦИЯ

Динамическая сторона манжеты оторвалась.

УСЛОВИЯ

Разрушение материала и/или рабочей жидкости.

РЕШЕНИЕ

Заменить рабочую жидкость.

Отвердение

ИДЕНТИФИКАЦИЯ

Динамическая сторона манжеты затвердевает, на ней появляются трещины, и происходит стеклование материала уплотнения.

УСЛОВИЯ

Высокая частота хода производит чрезмерное тепло.

РЕШЕНИЕ

Уменьшить частоту хода или использовать материал, предназначенный для высоких температур.

Отвердение

ИДЕНТИФИКАЦИЯ

Вся манжета затвердевает, появляются трещины и признаки стеклования с потерей эластичности материала.

УСЛОВИЯ

Чрезмерная температура рабочей жидкости. Выход из строя рабочей жидкости. Несоответствие материала уплотнения и рабочей жидкости.

РЕШЕНИЕ

Снизить температуру масла. Заменить рабочую жидкость. Использовать жидкость совместимую с материалом уплотнения.

Рубцевание

ИДЕНТИФИКАЦИЯ

Манжета имеет порезы или зазубрины.

УСЛОВИЯ

Повреждения могут быть вызваны неправильной установкой (некачественный инструмент) или неправильными условиями хранения манжеты (висячими на шпильке или гвозде).

РЕШЕНИЕ

Хранить манжеты в пластиковых пакетах, упакованные в картонные коробки. Проверять инструменты установки, чтобы они имели гладкие грани, без зазубрин.

Рубцевание

ИДЕНТИФИКАЦИЯ

Динамическая сторона манжеты имеет многочисленные царапины.

УСЛОВИЯ

Вызваны повреждениями штока или цилиндра. Присутствие инородных материалов в рабочей жидкости.

РЕШЕНИЕ

Хонинговка цилиндра или полировка штока. Очистить систему от загрязнений.

Набухание

ИДЕНТИФИКАЦИЯ

Материал уплотнения становится мягким и бесформенным.

УСЛОВИЯ

Рабочая жидкость поглощается материалом уплотнения. Несовместимая жидкость или наличие воды в рабочей жидкости.

РЕШЕНИЕ

Использовать жидкость совместимую с материалом уплотнения.

Износ

ИДЕНТИФИКАЦИЯ

Только одна сторона манжеты имеет чрезмерный износ.

УСЛОВИЯ

Чрезмерная боковая нагрузка, вызванная износом компенсационного кольца или подшипников.

РЕШЕНИЕ

Проверить и заменить изношенные подшипники и компенсационные кольца. Поверхность подшипника или кольца может быть увеличена.

Износ

ИДЕНТИФИКАЦИЯ

Динамическая сторона манжеты изношена до зеркального блеска.

УСЛОВИЯ

Недостаточно смазки.

РЕШЕНИЕ

Проверить вязкость масла.

Износ

ИДЕНТИФИКАЦИЯ

Динамическая часть манжеты изношена до закругленных краев.

УСЛОВИЯ

Шток и цилиндр не отцентрированы, центр смещен.

РЕШЕНИЕ

Проверьте и замените изношенный шток или цилиндр.

Из-за срока использования или неправильной эксплуатации гидравлические манжеты со временем выходят из строя и требуют замены. Инженер-проектировщик может уменьшить ущерб, нанесенный гидравлическим манжетам, если он будет помнить о том, что обычно приводит к отказам, и пытаться предотвратить негативное воздействие.

Отвердение

Гидравлические манжеты становятся твердыми при воздействии высоких температур. Это может быть вызвано либо высокой температурой рабочей жидкости, либо высокой скоростью выделения тепла от операций хода. Когда манжеты затвердевают, они растрескиваются и теряют эластичность, что приводит к повреждению уплотнения.

Износ

Из-за недостаточной смазки или чрезмерной боковой нагрузки износ динамической поверхности кромки уплотнения может привести к значительным повреждениям.

Рубцевание

Монтажные инструменты и процессы очень важны для сохранения срока службы уплотнений. Неправильная установка может привести к порезам или вмятинам динамической кромки манжеты, что влияет на эффективность гидравлической манжеты, а также приводит к попаданию посторонних элементов в гидравлическую жидкость.

Растрескивание

Растрескивание — это состояние, приводящее к обгоранию, разрывам, длинным трещинам и полному разрыву динамической стороны манжеты. Это происходит из-за чрезмерного обратного давоения, ударов/скачков высокого давления или использования материалов низкого качества в процессе изготовления манжеты.

Неправильная установка

Как упоминалось ранее, неправильная установка может создать проблемы с гидравлическими манжетами. Это может привести к загрязнению и неправильной калибровке выбранной манжеты. Выбор манжеты до сборки очень важен, чтобы удостовериться, что конструкция сделана правильно и гарантировать надлежащее уплотнение.

Загрязнение

Попадание внешних обломков к гидравлическому штоку вызывает загрязнение. Когда частицы грязи или порошка, или другие крошечные элементы, прилипают к поршню, они загрязняют манжету. Чем грязнее уплотнение, тем больше оно теряет способность герметично предотвращать загрязнение из области поршня.

Химическая эрозия

Материал уплотнения разрушается, когда он сталкивается с едкой жидкостью. Это происходит, когда для рабочей среды выбирают неподходящий материал уплотнения. Использование несовместимых материалов приводит к химическому воздействию присадок к маслам, гидролизу и/или уменьшению степени окисления элементов уплотнения. Это приводит к нарушению поверхности контакта на кромке манжеты, размягчению, набуханию и/или усадке манжеты. Изменение цвета манжеты является показателем химической эрозии.

Гидравлические манжеты — критерии выбора 

При выборе подходящей манжеты существуют особые конструктивные соображения. Правильное уплотнение для требуемого применения будет зависеть от параметров и информации, полученной из условий эксплуатации гидравлических цилиндров. Прежде чем выбирать манжету, следует изучить следующие моменты:

Диапазон давления жидкости: сюда входит не только рабочий диапазон давления жидкости в системе, но также сила и частота пиков давления в системе.

Температурный диапазон: диапазон температуры покоя и рабочей температуры жидкости важен при выборе уплотнения.

Скорость хода: скорость хода штока поршня будет влиять на срок службы уплотнения.

Тип жидкости: рабочая жидкость и ее вязкость важны для эффективной работы манжеты.

Габаритные размеры: размер манжеты будет определяться размером цилиндра. Сюда входят размеры штока и диаметр цилиндра, размеры канавки уплотнения, зазоры, общая длина цилиндра, характеристики чистоты поверхности и длина хода.

Применение цилиндра: способ использования цилиндра влияет на срок службы манжет при определенных условиях эксплуатации. Оно включает установку гидроцилиндров, факторы окружающей среды и воздействие суровых условий.