EN
Чому гідравлічний насос сильно вібрує?
Сильне вібрування гідравлічних насосів у гідравлічних системах — це поширена, але складна проблема при технічному обслуговуванні обладнання. Це інтенсивне вібрування не лише створює неприємний шум, а й прискорює знос компонентів, спричиняє ослаблення або навіть тріщини в з'єднаннях трубопроводів, а в важких випадках призводить до виходу з ладу гідравлічних компонентів, що впливає на безпеку та ефективність виробництва. Вібрація насосів не є рідкістю на будівельних майданчиках, і її небезпеку не слід недооцінювати. Тому розуміння причин сильного вібрування насосів та своєчасне усунення несправностей має особливе значення для інженерів-гідравліків та персоналу, який обслуговує обладнання. Нижче ми проаналізуємо причини сильного вібрування насосів з погляду технічних принципів, поєднуючи їх із практичним застосуванням шестеренних насосів, пластинчастих насосів та плунжерних насосів
- Потрапляння повітря та кавітаційний процес
Коли повітря потрапляє в гідравлічну систему, стисливість гідравлічної оливи зменшується, що часто призводить до кавітації та спричиняє нерегулярні сильні вібрації під час роботи гідравлічного насоса. Кавітація — це швидке колапсування бульбашок, утворених в оливі, коли вони потрапляють у зону високого тиску, що створює локалізовані ударні навантаження. Кавітація не лише призводить до того, що насос видає різкий шум, а й еродує металеві поверхні, залишаючи пористі ямки, що подальше посилює вібрацію та пошкодження обладнання. Джерела проникнення повітря включають: витік у всмоктувальній лінії, низький рівень оливи в гідравлічному баку, кінець скидної труби, що не занурений нижче рівня оливи, та погане ущільнення корпусу насоса. Коли площинність корпусу та кришки шестеренного насоса недостатня або ущільнення зношене, під час роботи може виникнути підсос повітря. Пластинчасті насоси, через свою гіршу здатність до самозасмоктування порівняно з шестеренними (особливо малі за продуктивністю), вимагають особливої уваги до безперешкодного всмоктування оливи та цілісності ущільнень. Поршневі насоси також чутливі до підсосу повітря на стороні всмоктування за високих експлуатаційних навантажень; якщо повітря потрапить і призведе до перебоїв у подачі рідини, це може спричинити серйозний кавітаційний удар і вібрацію. Тому важливо забезпечувати якісне ущільнення та правильний рівень оливи в гідравлічній системі. Якщо підозрюється кавітація, її можна визначити за звуком і показами манометра: якщо стрілка манометра надзвичайно сильно коливається та супроводжується звуком типу «шипіння», це часто свідчить про кавітацію, викликану поганим всмоктуванням оливи, і слід негайно перевірити всмоктувальний патрубок насоса та фільтр на наявність засмічення або витоку повітря.
- Ускладнення з поглинанням олії та непридатні умови роботи.
Неправильні умови роботи гідравлічних насосів також можуть призводити до сильного струшування, і дві поширені ситуації — це коли насос не може отримати достатньо мастила та працює в режимі перевантаження. Коли швидкість гідравлічного насоса занадто висока, процес всмоктування мастила може не встигати за темпом відкачування, що призводить до недостатнього всмоктування мастила, виникнення часткового вакууму на вході насоса та супроводжується коливаннями тиску, що в кінцевому підсумку призводить до сильного струшування насоса. Простими словами, якщо насос обертається надто швидко, але не може подавати масло, він працюватиме «вхолосту» і викликатиме вібрацію. Це особливо стосується шестеренних насосів: під час високошвидкісної роботи, якщо всмоктування масла відбувається несвоєчасно, міжзубові герметичні камери будуть багаторазово переживати раптове підвищення тиску та миттєвий вакуум, що спричинятиме сильну вібрацію та шум. З цієї причини на конструкції шестеренних насосів зазвичай фрезерують розвантажувальні канавки, щоб зменшити вплив, пов’язаний із затримкою мастила в зубах. Інший сценарій — експлуатація гідравлічної системи в режимі перевантаження, коли насос тривалий час працює понад проектний тиск або витрату, що призводить до ненормальних напружень у внутрішніх компонентів і викликає загальну вібрацію машини. Коли плунжерний насос швидко змінюється під високим тиском і великим витратом, якщо продуктивність всмоктування не встигає, теж може виникнути тимчасове «розривання рідинної колонки», що спричиняє сильне ударне струсування. Крім того, зміни температури та в’язкості гідравлічного масла також можуть впливати на продуктивність всмоктування: висока в’язкість масла при низьких температурах може збільшити опір всмоктуванню, ускладнюючи насосу своєчасне отримання достатньої кількості масла; якщо масло надто рідке при високих температурах, це може призвести до його випаровування (передчасного пароутворення). Усе це ускладнює насосу засмоктування масла та провокує вібрацію. У технічній практиці слід уникати тривалої роботи насосів із перевищенням їхньої номінальної швидкості або навантаження. За необхідності можна знизити швидкість або переключити подачу масла, а також забезпечити відповідну температуру гідравлічного масла. У системах пластинчастих і плунжерних насосів іноді встановлюють допоміжні насоси для подачі масла або акумулятори, щоб забезпечити потребу насоса в маслі під час високочастотної роботи та запобігти струшуванню через недостатню подачу масла.
- В'язкість мастила та фактори забруднення.
Надмірна або недостатня в'язкість гідравлічної оливи може спричинити ненормальну вібрацію під час роботи гідравлічного насоса. Коли в'язкість завищена (наприклад, запуск при низьких температурах або використання оливи з високим класом в'язкості), опір потоку оливи зростає, і всмоктування на вході насоса стає нестабільним, що може призвести до утворення локального вакууму, кавітації та вібрації. Навпаки, низька в'язкість (наприклад, підвищена температура оливи або використання надто рідкої оливи) призводить до зменшення товщини мастильної плівки, збільшення внутрішнього тертя в насосі, погіршення змащення компонентів, що спричиняє знос та ненормальну вібрацію. Тому слід вибирати гідравлічну оливу з відповідним рівнем в'язкості залежно від умов експлуатації обладнання та забезпечувати, щоб температура системи перебувала в межах норми. Крім того, чистота оливи має вирішальне значення для безперебійної роботи насоса. Забруднювачі можуть посилювати знос насоса й навіть призводити до заклинювання рухомих частин, що спричиняє вібрацію та шум. У пластинчастого насоса зазор у прецизійному посадочному з’єднанні малий, через що він особливо чутливий до забруднення оливи; як тільки домішки ускладнюють рух пластин, це призводить до нестабільного тиску на виході насоса та вібрації. Якщо в зубчастий насос потраплять частинки, наприклад, залізні ошурки, це може призвести до подряпин на поверхні зубів, ексцентричного зносу шестерень і виникнення шуму та вібрації, схожої на клацання зубів під час роботи. Плунжерний насос має найвищі вимоги до чистоти оливи, і навіть дрібні частинки можуть прискорити знос плунжера та циліндрового блока, що призведе до пульсації тиску та вібраційних несправностей. Збереження гідравлічної оливи в чистоті значно зменшує такі ризики. Регулярна заміна фільтруючих елементів і контроль якості оливи задля запобігання погіршенню в'язкості та надмірного забруднення є основними завданнями персоналу, який відповідає за технічне обслуговування обладнання.
- Механічна установка та структурні питання:
Установка та внутрішні структурні фактори гідравлічних насосів також можуть спричиняти сильне тремтіння. По-перше, неправильна установка. Якщо вал приводу гідравлічного насоса не вирівняний із віссю двигуна або муфта погано встановлена, під час роботи насоса виникатимуть додаткові механічні напруження та ексцентричні сили, що призводить до сильного вібрації рами. Багато випадків на місці показали, що навіть незначне зміщення осі може призвести до стрибків насоса під час швидкого обертання, що призводить до раннього пошкодження ущільнень і зносу підшипників. Під час правильного монтажу слід використовувати муфту для вирівнювання осі та затягнути опори насоса. За необхідності додайте віброгасильні прокладки. По-друге, виготовлення або знос внутрішніх компонентів насоса можуть бути основною причиною вібрації. Наприклад, шестеренні насоси з поганою точністю зубчастого колеса, малим зазором між зубами або зношеними підшипниками можуть порушити баланс роботи й створювати значну вібрацію та шум. Сам шестеренний насос має властиву собі недолік — радіальну несиметричну силу, яка може створювати змінні навантаження на підшипники та корпус, і є схильнішим до тремтіння при неправильному проектуванні та складанні. Якщо у пластинчастому насосі є місцевий знос внутрішньої поверхні статора або недостатня пружність пластин, це також може призвести до нерівномірного навантаження на пластини, що викликає вібрацію під час обертання. Плунжерний насос містить кілька компонентів, що швидко рухаються поступально; якщо окремі плунжери або ковзні черевики зношені або ослаблені, можуть виникати ударні навантаження та пульсація потоку, що проявляється як загальна вібрація. Крім того, ослаблені болти, які кріплять насос і трубопровід, або недостатня жорсткість опорної основи також можуть посилювати незначні вібрації під час нормальної роботи, що призводить до помітного "сильного тремтіння" неозброєним оком. Тому під час технічного обслуговування обладнання слід перевірити стан муфт, кріпильних елементів та внутрішніх деталей насоса та негайно усунути або замінити всі проблемні компоненти.
Пропозиція інженера
Щодо проблеми сильного вібрації гідравлічних насосів, інженери надають наступні рекомендації для довідки:
Своєчасно перевіряйте наявність кавітації та витоку повітря: у разі незвичайного шуму або сильних коливань стрілки манометра, перш за все слід перевірити, чи не забитий фільтрувальний елемент на впуску, чи цілий ущільнювач з'єднання всмоктувального трубопроводу, чи не занадто низький рівень масла в баку, а також чи занурений зворотний трубопровід під рівень масла. Усунення причин потрапляння повітря дозволить ефективно зменшити вібрацію гідравлічного насоса. За необхідності збільште тиск подачі масла на вході насоса (наприклад, шляхом встановлення додаткового насоса або підвищення розташування паливного бака), щоб запобігти кавітації.
Обґрунтоване керування робочими параметрами: дотримання номінальних значень швидкості та тиску гідравлічного насоса, уникнення тривалої роботи з перевищенням швидкості та перевантаження. Для насосів із обмеженою здатністю до самозасмоктування, наприклад, шестеренних насосів, рекомендується прогрівати обладнання на холостому ходу при низьких температурах, щоб зменшити в’язкість мастила перед роботою під повним навантаженням, щоб запобігти вібрації через утруднене всмоктування мастила. У системах із кількома насосами можна розглянути використання паралельного акумулятора для стабілізації пульсацій тиску та зменшення впливу швидких дій на насос.
Обирайте відповідне масло та регулярно його обслуговуйте: підбирайте гідравлічне масло з відповідним класом в'язкості залежно від температури навколишнього середовища, щоб уникнути надмірної в'язкості або розріджування масла, що може вплинути на всмоктування та мащення насоса. Регулярно замінюйте або фільтруйте масло, щоб забезпечити його чистоту. Особливо для обладнання з лопатевими та плунжерними насосами слід суворо дотримуватися графіку фільтрації та заміни масла, щоб запобігти потраплянню забруднень і виникненню вібраційних несправностей.
Перевірка встановлення та стану компонентів: переконайтеся, що вал гідравлічного насоса та двигуна правильно вирівняні, установка муфти відповідає вимогам, регулярно підтягуйте анкерні болти насоса та опори трубопроводів. Якщо всередині насоса виявлено ознаки аномального зносу або розслаблені деталі, своєчасно виконайте ремонт або заміну. Для шестерінкових насосів можна перевірити знос шестерень і підшипників; для лопатевих насосів слід перевірити правильність посадки лопаті та статора; для плунжерних насосів необхідно звернути увагу на знос плунжера, ковзаючих черевиків та похилої плити. Діагностику обладнання слід проводити послідовно, від зовнішніх елементів до внутрішніх, від простого до складного, щоб своєчасно виявляти проблеми та запобігати їх виникненню.
З наведеного аналізу видно, що «чому гідравлічні насоси сильно вібрують» — це не нерозв'язна загадка. До поширених причин належать кавітація, утруднене всмоктування мастила, неправильні умови роботи, проблеми з маслом та механічні фактори монтажу. Для фахівців гідравлічної галузі вивчення цих принципів і запобіжних заходів є обов’язковим, щоб ефективно зменшити шум і вібрацію шестеренних насосів, продовжити термін служби обладнання та забезпечити стабільну й ефективну роботу гідравлічних систем. Якщо виникає несправне тремтіння гідравлічного насоса, рекомендується перевірити наведені вище пункти для діагностики обладнання. Ми впевнені, що це допоможе вам швидко визначити причину, правильно її усунути й вирішити проблему.