Miksi hydraulipumppu värähtelee voimakkaasti?

Miksi hydraulipumppu värähtelee voimakkaasti?

Hydraulijärjestelmien hydraulipumppujen voimakas värinä on yleinen, mutta silti haastava ongelma laitteiden kunnossapidossa. Tämä voimakas värinä ei ainoastaan aiheuta ärsyttävää melua, vaan myös kiihdyttää komponenttien kulumista, aiheuttaa putkiliitosten löystymistä tai jopa halkeamista, ja vakavissa tapauksissa johtaa hydraulikomponenttien vioittumiseen, mikä heikentää tuotannon turvallisuutta ja tehokkuutta. Pumppujen värinä ei ole harvinaista rakennustyömailla, eikä sen haittoja tulisi aliarvioida. Siksi vakavan pumppuvärinän syiden ymmärtäminen ja nopea vianmääritys ovat erityisen tärkeitä hydraulijärjestelmien insinööreille ja laitteiden huoltohenkilöstölle. Alla analysoimme syitä voimakkaalle pumppuvärinälle teknisen periaatteen näkökulmasta yhdistettynä hammaspyöräpumppien, lapapumppien ja männänpumppien käytännön sovelluksiin

 

 

• Ilman tunkeutuminen ja kavitaatioilmiö

 

Kun ilma sekoittuu hydraulijärjestelmään, hydraulineulon kokoonpuristumattomuus heikkenee, mikä aiheuttaa usein kavitaatiota ja johtaa epäsäännöllisiin voimakkaisiin värähdyksiin hydraulipumpun toiminnan aikana. Kavitaatio viittaa öljyssä muodostuneiden ilmakuplien nopeaan romahtamiseen, kun ne siirtyvät korkeapaineiseen alueeseen, jolloin syntyy paikallisia iskuja. Kavitaatio aiheuttaa ei ainoastaan terävää melua pumpussa, vaan myös syövyttää metallipintoja jättäen niille sammalmaisia kuoppia, mikä edelleen pahentaa laitteiston värähtelyä ja vaurioita. Ilman tunkeutumisreittejä ovat: imuvirtapiirin vuoto, matala öljytaso hydraulitankissa, palautusletkun pää ei ole upotettu öljypinnan alle ja pumpun rungon huono tiiviste. Kun hammaspyöräpumpun rungon ja päätykannen tasomaisuus on riittämätön tai öljytiiviste vanhenee, ilma imeytyy toiminnan aikana sisään. Levypumput, joilla on huonompi itseimeytymiskyky verrattuna hammaspyöräpumppuihin (erityisesti pienitehoisiin levypumppuihin), vaativat erityistä huomiota sileälle öljyn imuilulle ja tiiviille tiivistävyydelle. Syrjäytyspumput pelkäävät myös ilmansaantia imupuolella vaativissa käyttöolosuhteissa; heti kun ilma pääsee sisään ja aiheuttaa polttoaineen syötön katkeamisen, se voi johtaa vakavaan kavitaatioiskuun ja värähdyksiin. Siksi hydraulijärjestelmän hyvä tiiveys ja oikea öljytaso ovat ratkaisevan tärkeitä. Jos epäillään kavitaatiota, sitä voidaan arvioida äänen ja painemittarin perusteella: jos painemittarin osoitin heilahtelee poikkeuksellisen voimakkaasti yhdessä hiekkaista \"sandy\"-ääntä muistuttavan äänen kanssa, se viittaa usein huonosta öljyn imusta johtuvaan kavitaatioon, ja pumpun imuaukkoa sekä suodatinta tulisi tarkastaa välittömästi tukkeutumisen tai ilmavuodon varalta.

 

• Ongelmia öljyn imeytymisessä ja epäasianmukaiset työolot.

 

Hydraulipumppujen virheelliset käyttöolosuhteet voivat myös johtaa voimakkaisiin tärinöihin, ja kaksi yleistä tilannetta ovat pumppu, joka ei saa tarpeeksi öljyä, sekä ylikuormitustila. Kun hydraulipumpun nopeus on liian suuri, öljyn imuprosessi ei ehkä pysy ajan tasalla öljyn poistamisen tahtiin, mikä johtaa riittämättömään öljyn imemiseen, osittaiseen tyhjiöön pumppuaukossa ja painevaihteluihin, jotka lopulta aiheuttavat voimakkaan pumpputärinän. Yksinkertaisesti sanottuna, jos pumppu pyörii liian nopeasti mutta ei saa öljyä, se pyörii tyhjäkäynnillä ja aiheuttaa värähdyksiä. Tämä koskee erityisesti hammaspyöräpumppuja: korkealla nopeudella toimittaessa, jos öljyn imeminen ei tapahdu ajallaan, hampaiden välinen tiivisteputki kokee toistuvasti nopean paineen nousun ja äkillisen tyhjiön, mikä aiheuttaa voimakasta värinää ja melua. Siksi hammaspyöräpumppujen rakenteeseen on yleensä jyrsitty purkaurouret lievittämään hammaspyörissä syntyvän öljyn karkottamisesta aiheutuvaa iskua. Toinen skenaario on hydraulijärjestelmän ylikuormitettu toiminta, jossa pumppu toimii pitkään suunniteltua suuremmalla paineella tai virtaamalla, mikä aiheuttaa epänormaalin rasituksen sisäisiin komponentteihin ja koneen kokonaisvärinän. Kun suutinpumppu muuttuu nopeasti korkeassa paineessa ja korkeassa virtaamassa, jos imuteho ei pysy perässä, esiintyy tilapäistä "neste-sarakan eroamista", joka aiheuttaa voimakkaan iskuvärinän. Lisäksi hydraulineutron lämpötilan ja viskositeetin muutokset voivat vaikuttaa öljyn imemisominaisuuksiin: korkea viskositeetti alhaisissa lämpötiloissa voi lisätä imuvastusta, jolloin pumppu ei pysty imemään tarpeeksi öljyä ajallaan; jos öljy on liian ohutta korkeissa lämpötiloissa, se voi aiheuttaa höyrystymisen (ennenaikaisen öljyn höyrystymisen). Kaikki nämä tekijät vaikeuttavat pumpun kykyä imemään öljyä ja aiheuttavat värinää. Tekniikassa tulisi välttää, että pumput toimivat laajalti nimellisnopeutensa tai kuorman yläpuolella pitkään. Tarvittaessa nopeutta voidaan laskea tai öljyn syöttö ohjata uudelleen, ja hydraulineutron lämpötilan tulisi olla sopiva. Lapapumppu- ja suutinpumppujärjestelmissä asennetaan joskus apuöljysyöttöpumppuja tai akkumulaattoreita varmistaakseen pumpun öljynimutarpeen korkeataajuiseen toimintaan ja estääkseen tärinän, joka johtuu riittämättömästä öljyn syötöstä.

 

• Öljyn viskositeetti ja saastutekijät.

 

Liiallinen tai riittämätön hydrauliöljyn viskositeetti voi aiheuttaa epänormaalia värinää hydraulipumpun toiminnassa. Kun viskositeetti on liian korkea (kuten käynnistettäessä alhaisessa lämpötilassa tai käytettäessä korkean viskositeettiluokan öljyä), öljyn virtausvastus kasvaa ja pumppu ei ime öljyä sileästi, mikä saattaa johtaa paikalliseen tyhjiöön, joka aiheuttaa kavitaatiota ja värinää. Päinvastoin, matala viskositeetti (kuten korkeassa öljylämpötilassa tai liian ohutta öljyä käytettäessä) voi tehdä voitelukalvosta ohuemman, lisätä sisäistä kitkaa pumpussa ja johtaa komponenttien huonoon voiteluun, kuluminen ja epänormaali värinä. Siksi hydraulipumpun tulee käyttää viskositeetiltaan sopivaa öljyä laitteen käyttöympäristön mukaan, ja järjestelmän lämpötilan tulisi olla normaalilla alueella. Lisäksi öljyn puhtaus on ratkaisevan tärkeää pumpun sileälle toiminnalle. Epäpuhtaudet voivat pahentaa pumpun kulumista ja jopa aiheuttaa liikkuvien osien lukkiutumisen, mikä johtaa värinään ja meluun. Levypumpun tarkkatoleranssien ansiosta se on erityisen herkkä öljyn saasteille; heti kun epäpuhtaudet estävät levyn liikkumisen, se aiheuttaa epävakaan paineen ulostulossa ja värinää. Jos rautajauhetta kaltaisia hiukkasia päätyy hammaspyöräpumppuun, se voi aiheuttaa hampaiden pinnan naarmuja, epäkeskeistä kulumista ja käytön aikana melua sekä värinää, joka muistuttaa hampaiden puristamista. Suutinpumpulla on korkeimmat vaatimukset öljyn puhtaustasolle, ja jo pienetkin hiukkaset voivat kiihdyttää suuttimen ja sylinterin reiän kulumista, mikä johtaa painevaihteluihin ja värinävikoille. Hydrauliöljyn pitäminen puhtaana vähentää merkittävästi tällaisia riskejä. Suodattimien säännöllinen vaihto ja öljyn laadun seuranta estämään viskositeetin heikkenemistä ja liiallista saastumista ovat varmasti päivittäisiä huoltotyön prioriteetteja.

 

• Mekaaniset asennukset ja rakenteelliset ongelmat:  

 

Hydraulipumppujen asennus ja sisäiset rakenteelliset tekijät voivat myös aiheuttaa voimakasta tärinää. Ensinnäkin, virheellinen asennus. Jos hydraulipumpun akseli ei ole kohdistettu moottorin akselin kanssa tai kytkin on huonosti asennettu, pumppuun syntyy käynnistäessä lisämekaanista jännitettä ja epäkeskistä voimaa, mikä aiheuttaa voimakasta rungon värinää. Monet kenttätapaukset ovat osoittaneet, että pienikin akselien välinen epäkohdistuma voi saada pumpun pomppimaan korkealla pyörimisnopeudella, mikä johtaa tiivistysten ennenaikaiseen vaurioitumiseen ja laakerien kulumiseen. Oikeassa asennuksessa tulisi käyttää kytkintä akselin kohdistamiseen ja kiristää pumpun tukiasento. Tarvittaessa voidaan lisätä tärinänvaimentimia. Toiseksi, pumpun sisäisten osien valmistus tai kulumisaika voi olla tärinän perimmäinen syy. Esimerkiksi hammaspyöräpumput, joissa on heikko hammaspyöräsuunta, pieni hampaiden välys tai kuluneet laakerit, voivat häiritä tasapainoista toimintaa ja tuottaa merkittävää tärinää ja melua. Hammaspyöräpumpulla on itsessään ominainen haittapuoli säteittäisestä epätasapainoisesta voimasta, joka luo vaihtelevia kuormituksia laakereihin ja koteloon, ja se on altis tärinälle erityisesti silloin, kun sitä on suunniteltu tai koottu huonosti. Jos siipipyöräpumpun statorin sisäpinnalla on paikallista kulumista tai siipiin riittämätön kimmoisuus, tämä voi aiheuttaa epätasaisen voiman vaikutuksen siipiin ja näin ollen tärinää pyöriessä. Pistepumppu sisältää useita nopeasti edestakaisin liikkuvia komponentteja. Jos yksittäiset pistokkeet tai liukukengät ovat kuluneet tai löysällä, voi esiintyä iskut ja virtauspulssointia, joka ilmenee kokonaisvärinänä. Lisäksi pumpun ja putkiston kiinnitysruuvien löysyys sekä riittämätön jäykkyys perustuen tukeen voivat vahvistaa pienenkin tärinän normaalissa käytössä, jolloin silmille näkyy selvä "voimakas tärinä". Siksi laitteiden huoltovaiheessa tulisi tarkistaa kytkimien, kiinnikkeiden ja pumpun sisäosien kunto, ja kaikki ongelmalliset osat tulisi korjata tai vaihtaa välittömästi.

 

Insinöörin ehdotus

Hydraulipumppujen voimakkaasta tärinästä johtuen insinöörit antavat seuraavat suositukset viitteenomaisesti:

 

Tarkista ajoissa kaavitio ja ilmavuodot: Jos havaitaan epänormaalia melua tai painemittarin osoittimessa voimakkaita heilahteluja, on ensimmäiseksi tarkistettava, onko imusuodattimen suodatinelementti tukossa, onko imujohtojen liitosten tiiviste kunnossa, onko öljytankin taso alhainen ja onko paluuputki upotettu öljytasoon. Ilman sisäänmenovahojen poistaminen voi tehokkaasti vähentää hydraulipumpun värinää. Tarvittaessa lisää riittävä öljytäyttöpaine pumppuun (esimerkiksi asentamalla lisäöljypumppu tai nostamalla polttoainesäiliön korkeutta) estämään kaavitio.

 

Säädellään käyttöparametreja kohtuudella: noudatetaan hydraulipumpun nimellistä kierroslukua ja paine-arvoja, ja vältetään pitkäaikaista ylikierrosta ja ylikuormitusta. Hammaspyöripumppuja, joilla on rajoitettu itsepääsykyky, käytettäessä kone tulisi lämmittää käynnistämällä se tyhjäkäynnillä alhaisessa lämpötilassa, jolloin öljyn viskositeetti pienenee ennen kuin sitä käytetään täydellä kuormituksella, jotta voidaan estää vaikeuksien vuoksi syntyvä värinä öljyn imemisessä. Monipumppujärjestelmässä voidaan harkita rinnakkaisen akkumulaattorin käyttöä painevaihteluiden tasaamiseksi ja nopeiden toimintojen aiheuttaman vaikutuksen vähentämiseksi pumppuun.

 

Valitse sopiva öljy ja huolla säännöllisesti: Valitse hydraulinen öljy, jonka viskositeettiluokka vastaa ympäristön lämpötilaa, jotta öljy ei olisi liian viskoosia tai liian ohutta, mikä saattaa vaikuttaa pumppuun imeytymiseen ja voiteluun. Vaihda tai suodata öljy säännöllisesti sen puhdistamiseksi. Erityisesti lapapumppuja ja männäpumppuja käyttävissä laitteissa öljyn suodatustarve ja vaihtosuunnitelma on toteutettava tiukasti estämään epäpuhtauksien pääsy sisään ja tärinahäiriöiden syntymisen.

 

Tarkista asennus ja osien kunto: Varmista, että hydraulipumppu ja moottorin akseli ovat hyvin linjassa, kytkentäasennus täyttää vaatimukset, ja kiristä säännöllisesti pumpun ankkuriruuvit ja putkiston tukiasemat. Jos pumppuun sisällä havaitaan epänormaalia kulumista tai löysällä olevia osia, korjaa tai vaihda ne ajoissa. Hammashihnapumppuja tarkatessa tulee tarkistaa hammaspyörien ja laakerien kulumista; Levyihnapumppuja tarkatessa tulee tarkistaa, sopivatko terät ja statorin hyvin yhteen; Pistepumppuja tarkatessa on kiinnitettävä huomiota pisteen, liukukengän ja kaltevan levyn kulumiseen. Laitteen vianetsintä tulisi suorittaa järjestelmällisesti ulkoa sisään päin, helposta vaikeaan, jotta ongelmat voidaan havaita varhain ja estää niiden syntymistä.

 

 

Yllä olevasta analyysistä voidaan nähdä, että "miksi hydraulipumput tärisevät voimakkaasti" ei ole ratkaisematon arvoitus. Ilmakuplien muodostuminen (cavitation), öljyn imemisvaikeudet, epäasianmukaiset käyttöolosuhteet, öljyongelmat ja mekaanisen asennuksen tekijät ovat yleisiä syitä. Hydraulialan ammattilaisille on välttämätöntä hallita nämä periaatteet ja toteuttaa ennaltaehkäiseviä toimenpiteitä tehokkaan melun ja tärinän vähentämiseksi, laitteiden eliniän pidentämiseksi sekä hydraulijärjestelmien vakaa- ja tehokkaan toiminnan varmistamiseksi. Aina kun hydraulipumpussa ilmenee epänormaalia tärinää, suositellaan edellä mainittujen kohtien tarkastelua laitteen vianetsintää varten. Uskomme, että tämä auttaa sinua nopeasti tunnistamaan aiheuttajan, määräämään oikean hoidon ja ratkaisemaan ongelman.