Во рударството во отворен коп во Северна Канада, бербата на шумите низ Скандинавија, влечењето на агрегат во северниот дел на Соединетите Американски Држави и операциите на нафтените полиња во Алјаска, тешките машини рутински стартуваат на амбиентални температури помеѓу -30°C и 50°C (-22°F до 122°F).
Под овие тешки термички екстреми под нулата, стандардните комерцијални хидраулични цилиндри доживуваат катастрофални стапки на дефект за време на стартување во раните утрински часови.
Операторите на опрема често пријавуваат три начини на ненадејни дефекти:
1. Масивна надворешна шипка:Хидраулични цилиндрикои совршено го одржуваа притисокот наесен, почнуваат да пуштаат хидраулично масло низ клипната шипка за неколку минути од првиот зимски студен старт.
2. Голтање мраз и исцртани хромирани шипки: Замрзнатите ледени плочи и зацврстената мразна глазура на продолжените шипки се сечат директно низ стандардните еластомерни бришачи, влечејќи ги абразивните ледени кристали и патната саламура директно во примарната заптивна жлезда под притисок.
3. Катастрофално кршливо кинење на бурето: Челични цевки со дебели ѕидови кои издржуваат 25 MPa на умерено време, одеднаш пукаат по должина како стакло кога се подложени на ненадеен скок на притисокот на замрзната земја.
Разбирањето зошто се случуваат овие неуспеси бара испитување на микроскопската физика на полимерот на хидрауличните заптивки и однесувањето на транзицијата од еластично до кршливо на конструктивниот челик.
| Дизајн параметар | Стандарден комерцијален цилиндар | Арктичка под нула (-40°C до -50°C) |
|---|---|---|
| Примарен материјал за заптивки на прачка | Стандарден лиен полиуретан | Арктик HNBR со ниски температури / Специјален PU |
| Температура на транзиција на полимерно стакло (Tg) | Прибл. -20°C до -25°C | Оценето до -45°C до -55°C |
| Seal Energizer Тип | Стандарден NBR О-прстен | Флуоро-силиконски енерџизер со ниски температури |
| Профил на бришач на прачка / стругалка | Мек полиуретан со една усна | Метална конзервирана стругалка со две усни |
| Одделение и цврстина на челик на барел | Стандарден ST52 / Q355B | Нормализирана Q355D/E / 20MnV6 легура |
| Charpy V-Notch Енергија на удар | Неоценет на -40°C (< 15 J) | Сертифицирано ≥ 27 Џули на -40°C |
| Дебелина на тврдиот хром на клипот | 15–20 μm Единечен хромиран слој | ≥ 25 μm Микро-пукнатини никел-хром |
| Материјал за прстен за водич на клипот | Стандарден најлон исполнет со стакло | Тефлонски-бронзено соединение со ниска влажност |
| Препорачана хидраулична течност | ISO VG 46 масло против абење | ISO VG 15/22 синтетичко арктичко масло |
Секој полимерен материјал за заптивка поседува основно физичко својство познато како Температура на транзиција на стакло (Tg). Над оваа температура, еластомерните полимерни синџири остануваат флексибилни, гумени и способни да се шират за да одржуваат континуирано радијално претходно оптоварување против подвижните челични површини.
Кога температурите на околината паѓаат под полимерните обично околу -20°C за стандардниот полиуретан и -25°C за нитрилот за општа намена NBR), полимерните синџири замрзнуваат во цврста, стаклена состојба. Еластичноста на материјалот нагло опаѓа, неговата цврстина на дурометарот се зголемува до нивоа речиси на пластика, а неговиот коефициент на термичка контракција предизвикува заптивката физички да се собира подалеку од цевката и шипката на цилиндерот.
Кога е под притисокхидрауличен цилиндартечноста удира во замрзнатата заптивка за време на утринското стартување, крутата усна не може да се свиткува или да се усогласи со микроскопската завршна површина на подвижната шипка, што резултира со моментален, масивен бајпас на течност преку жлездата.
Повеќето структурни јаглеродни челици покажуваат добро документирана преодна температура од еластична до кршлива (DBTT). Во топли услови, челикот ги апсорбира ударните оптоварувања преку микроскопска пластична деформација (дуктилност). Меѓутоа, на температури под -20°C, кристалната решетка од стандардниот ненормализиран челик ја губи способноста да ги запре микроскопските напнати пукнатини.
Ако кофата на багерот удри во замрзнат гранит или ако креветот на камионот се потресе над заледените ровови, динамичните скокови на притисок кои надминуваат 30 MPa се шират низ замрзнатото масло. Кај челикот на кој му недостига сертифицирана цврстина на удар под нулата, овие бранови на притисок предизвикуваат моментална, кршлива фрактура на расцепот долж надолжните шевови на заварот или границите на зрната, предизвикувајќи барелот да се расцепи без претходно предупредување.
[Изложеност на ладен воздух (-40°C)] → [Еластомерот достигнува Tg] → [Заптивката се собира и се стврднува на стакло]
↓
[Течност на топла пумпа (+50°C) навлегување] → [Термички експанзионен шок] → [Инстант утрински удари]
↓
[Кристали мраз на површината на шипката] → [Скршен кршлив бришач] → [Одреден хром и проголтана тиња]
За да се елиминира опасноста од кршливи структурни фрактури, хидрауличните цилиндри дизајнирани за операции под нулата мора да користат специјализирани, нормализирани микролегирани челици со ситно зрно:
Дизајнирање ацилиндар без протекувањеза услугата -40°C бара замена на стандардните каталошки заптивки со интегриран систем за запечатување од арктичко ниво:
Честа оперативна грешка при одржување на зимската флота веднаш се поставувахидрауличен цилиндармашините под целосно оптоварување по палењето на моторот.
Кога хидрауличните пумпи управувани од моторот почнуваат да циркулираат топла течност (+40°C до +60°C) во неиздолжен цилиндар чиешто дебело челично буре седи на -40°C, се развива тежок термички градиент. Внатрешната површина на бурето брзо се шири додека надворешниот ѕид останува набиен, создавајќи внатрешни напрегања на обрачот. Истовремено, прстените на клипот и водилката се шират побрзо од цевката на цилиндрите со тешки ѕидови, намалувајќи ги внатрешните празнини за трчање и предизвикувајќи жолчка или бодење на клипот.
1. Циркулација под низок притисок: Работете ја хидрауличната пумпа при слаба работа на моторот 10 до 15 минути, дозволувајќи му на маслото да циркулира преку главниот вентил за ослободување за да ја доведе течноста во системот до најмалку 15°C.
2. Велосипедизам со делумен мозочен удар: Велосипете ги ситехидраулични цилиндрипреку делумни удари при низок притисок (без надворешно оптоварување) за 3 до 5 целосни циклуси за рамномерно да се дистрибуира топлото масло по внатрешните ѕидови на бурето и да се омекнат усните на заптивката пред да се нанесат тешки работни оптоварувања.
3. Избор на синтетички арктички течности: Користете хидраулични масла со низок вискозитет и висок индекс на вискозност (VI > 150), како што се ISO VG 15 или ISO VG 22 формулирани со синтетички средства за намалување на точката на истурање за да се спречи кавитација на пумпата.
Инженерска мобилна опрема, машини за чистење снег, тешки кипери или шумски жетвари за извозни пазари во студена клима?
Партнер со HCIC. Нашата специјализирана линија на цилиндри за ладна клима располага со сертифицирани буриња од легиран челик, тестирани со Charpy-40°C, пакети за заптивање на UK Hallite Arctic и автоматизирана тврда хромирана облога со микро-пукнатини, дизајнирана да ги издржи најтешките зимски работни места.
Контактирајте го нашиот инженерски тим наinfo@jnhcic.comили WhatsApp+86 153 7619 8599да ги прегледате вашите барања за апликација под нулата и да добиете сертифицирани 3D CAD модели и фабрички директни понуди.
