穴蚀
指在工程机械上因为长久的工程
穴蚀,主要是指在工程机械上因为长久的工程使用,造成机械上的外层脱落而形成的,形成的麻点状和针状小孔的小洞。一般是不可避免的。
穴蚀的形成
1.柴油机穴蚀
柴油机湿式缸套外壁与冷却液接触的表面被破坏成一些针状的孔洞,这些孔洞逐渐扩大、加深,最后形成深孔或裂纹;孔洞一般很清洁,没有腐蚀生成物。湿式缸套直接与冷却液接触,不可避免地逐渐被穴蚀.一般认为,穴蚀由缸套高频振动引起。机械振动引起冷却液压力变化,使冷却液中产生气泡并破裂,此过程就是穴蚀产生的原因。由于冷却液中溶有气体,当气缸高频振动使冷却液的局部压力降到某一临界值时,溶于冷却液中的气体便以气泡的形式分离出来,这些气泡流到高压区,当压力超过气泡压力时便发生溃灭。处于气泡状态的气体重新液化或溶于冷却液中,体积骤然减小,冷却液向气泡中心高速运动而产生水击现象,产生极大的冲击力和高温,并以压力波的形式超音速向四周传播,当作用在气缸套外表面时,产生很大的冲击、挤压和高温。在这种力的反复作用下,缸套外表面产生疲劳而逐渐脱落,呈麻点状和针状小孔,并随着穴蚀的进行而逐渐扩展.
2.轴承穴蚀
滑动轴承在气缸压力冲击载荷)的反复作用下,表面层发生塑性变形和冷作硬化,局部丧失变形能力,逐步形成纹并不断扩展,然后随着磨屑的脱落,在受载表面层形成穴。一般轴瓦发生穴蚀时,是先出现凹坑,然后这种凹坑逐步扩大并引起合金层界面的开裂,裂纹沿着界面的平行方向扩展,直到剥落为止。滑动轴承穴蚀的主要原因是,由于油槽和油孔等结构要素的横断面突然改变引起油流强烈紊乱,在油流紊乱的真空区形成气泡,随后由于压力升高,气泡溃灭而产生穴蚀。穴蚀一般发生在轴承的高载区,如曲轴主轴承的下轴瓦上。
穴蚀的危害
工程机械中的液压元件精度高,相对运动零件的配合间隙小,产生穴蚀后会导致配合表面变黑甚至出现小坑,使阀杆卡住,压力失调,严重时不能正常工作。缸套发生的穴蚀现象较轻时,其表面局部比较清洁或好象经过磨光似的;穴蚀现象较重时,缸套受损区会出现较深的形状不规则的凹点,就好像缸套表面被强酸腐蚀过一样;若穴蚀现象严重到一定程度时,凹点会穿透缸套壁,机体内的冷却液体进人气缸,使发动机发生严重事故。
影响穴蚀因素
(1)油液质量
油液质量直接影响各系统的工作,如果油液抗泡沫性差,易于汽化和形成泡沫,就容易引起穴蚀。
(2)油位过高或过低
油位过高,油液受机械搅拌而易产生泡沫;油位过低,工作泵易吸入空气并且导致循环油液流量不足,加大油液中空气或水蒸气形成空气泡的机率。例如,变速器油位过低,在变速泵进口处的压力会低于油气分离压,液体便气化或蒸发,析出气泡,这些气泡流到高压区会迅速破裂从而产生穴蚀。
(3)油液过热
油温过高,油液汽化,水分蒸发,泡沫与空气泡增多,穴蚀速率增加。
(4)油液油压的变化频率高
油液变化的频率直接影响空气泡的形成与破裂的速度,压力变化频率高的部位,穴蚀速度快。如工程机械作业时需不停地操纵动臂和转斗,因而分配阀中阀芯与油道相对应的位置,因其压力变化频率高,穴蚀现象也最严重,全部变黑形成积碳且有小坑和划伤。
(5)冷却水质量不佳
当冷却水中含有腐蚀介质和酸根离子等,会形成腐蚀与穴蚀的联合作用,加速穴蚀的破坏速度。
(6)空气和水分侵入油液
侵入液压系统的空气和水分愈多,产生穴蚀的范围愈广。空气侵入的渠道主要是泵人口处形成的低压区域密封不严,导致液压泵吸入空气。水分侵入的主要渠道是油冷却器内漏。
(7)结合面配合间隙的影响
活塞与缸套及各种液压阀的配合副间隙愈大,其振动强度愈大,致使穴蚀加剧。
(8)结构的影响
由于穴蚀的根源在于振动,而振动的强度与结构刚度有直接关系。结构刚度低则穴蚀现象易产生。例如钢筒的结构、活塞的结构、水腔的截面形状等均与穴蚀现象有关。
(9)冷却系统的保养欠佳
对缸套穴蚀有较大影响的是散热器压力盖和节温器,一个好的散热器压力盖可以保持冷却液的压力比蒸气压力高,从而可以减少穴蚀的产生。而节温器使冷却液保持在合适的温度范围内,可以降低气泡破裂时的能量,因此若保养不良造成温度、压力失常会加速穴蚀的速度。
(10)使用条件
工程机械的工作环境恶劣,特别是柴油机,最大爆发压力大,引起侧向敲击力相应增大,从而引起穴蚀。
穴蚀的预防
1.按因素分类预防:
(1)使用因素 a.最易发生穴蚀的冷却液温度是40℃-60℃,因此使用中要尽量使冷却液保持正常的工作温度(80℃-85℃)。b.要加用厂家规定的冷却液,不用硬水或含杂质较多的冷却水(液)。实验表明,含有盐类、碱类的硬水比清洁的软水穴蚀速度大几十倍。c.尽量减少怠速、大负荷和超负荷运转的时间。d.按规定加用燃油,减轻由燃烧引起的柴油机工作粗暴。
(2)维修因素 a.按规定更换冷却液,并及时清洗冷却系,使冷却系经常保持良好的技术状态。b.按规定调整供油提前角及燃料系各总成,保持燃料系良好的工作性能,减轻不正常燃烧造成的危害。c.保持良好的配缸间隙、曲轴轴承间隙和连杆轴承间隙,以减轻敲缸和振动。d.安装气缸套、活塞、连杆等机件时,要尽量达到垂直度、平行度的要求,减小活塞对气缸套的不正常冲击。
(3)制造因素 a.在水套侧壁涂防穴蚀材料和吸振物质。b.提高气缸套外表面的硬度;尽量降低外表面的粗糙度;选用抗穴蚀能力强的材料。c.选用合适的气缸套壁厚,增加其刚度,以避免共振
2.工程机械穴蚀的预防:
(1)选用油液要保证油品质量和适宜的粘度。
加油时必须注意清洁,切勿带进水分和杂质;加冷却水时,水分中不能含有腐蚀介质。
(2)严格按油尺标准加油
工程机械的各种油液油尺均标有上限和下限刻度,控制油液的正常油位有利于降低穴蚀。
(3)防止油温过高
工作持续时间过长,应停机冷却,如果是其它原因,应进行分析,排除故障。如油路不畅通,冷却水过少或外、内漏等,应及时排除。
(4)减少液压冲击
操纵各液压操纵阀、分配阀不宜过快过猛,加入油门也不宜过于频繁,以减轻液压冲击。
(5)保持各结合面的正常间隙
在制造或修理时,按装配的公差下限装配可以减少穴蚀的影响。如已发生穴蚀现象,只能用金相纸抛光去除积碳,切不可用一般的细砂纸打磨。
(6)保持液压系统清洁,防止空气和水分侵人
定期清洗磁性租滤器。更换各种滤芯,保持油液清洁。注意检查油位、油质和油色,如果发现液压系统中有水珠,油液变成乳白色或油液呈泡沫状应及时仔细分析水和空气的来源,检查油冷却器和液压泵进口处的密封性。
(7)减少缸筒振动
①增大缸筒的刚度,购买壁厚达 0 .08 D( D为气缸直径)以上的缸筒时,穴蚀现象就很少发生。
②降低活塞对缸壁的冲击力,选用加强活塞或重量分配均匀的活塞,让振动减弱,降低穴蚀。
③采用单向倒角油环,让上环向下刮油,下环向上刮油,以利于在缸套和活塞之间形成油膜而起到减振作用,从而减少穴蚀。
(8)正确保养冷却系统
保证散热器压力盖完好并正常工作,从而减少穴蚀的产生;让冷却系统的温度保持在合适的范围内,以降低气泡破裂的能量,使用适量的冷却液添加剂,抑制锈蚀作用。
参考资料
最新修订时间:2022-10-25 16:48
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概述
穴蚀的形成
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