수압 캐비테이션 설명: 원인, 증상 및 예방 방법

이동식 크레인 운전자는 추운 아침에 시동을 걸 때 유압 펌프에서 희미하고 거친 윙윙거리는 소리를 발견했습니다. 기계는 여전히 정상적으로 작동하지만 다음 서비스 때 필터를 열면 기술자가 오일에서 미세한 금속 입자를 발견합니다. 이 시퀀스는 유압 캐비테이션이 비정상적인 소음에서 시스템 전체 손상으로 얼마나 빨리 이동하는지 보여줍니다.

캐비테이션은 오염 다음으로 유압 펌프 고장의 두 번째로 흔한 원인입니다. 또한 펌프 하우징, 밸브 스풀 및 유압 실린더 표면을 침식하여 수리 비용이 많이 들고 계획되지 않은 가동 중지 시간이 발생할 수도 있습니다. 이 가이드에서는 수압 캐비테이션이 무엇인지, 이를 유발하는 요소는 무엇인지, 이를 인식하는 방법 및 방지하는 방법에 대해 설명합니다.

유압 캐비테이션이란 무엇입니까?

캐비테이션은 유압유에 증기로 채워진 기포가 형성되고 붕괴되는 현상입니다. 이는 오일의 국지적 압력이 유체의 증기압 아래로 떨어질 때 발생합니다. 이 시점에서 용해된 가스와 오일의 가벼운 부분이 증발하여 작은 구멍이나 기포가 생성됩니다. 이러한 거품이 하류로 이동하고 압력이 회복되면 격렬하게 붕괴됩니다. 붕괴할 때마다 근처의 금속 표면을 침식할 수 있는 집중된 충격파가 방출됩니다.

캐비테이션은 거의 항상 펌프에서 시작됩니다. 왜냐하면 펌프는 유체가 가속되고 압력 변화가 가장 극심한 곳이기 때문입니다. 유압 시스템에서는 두 가지 형태의 캐비테이션이 인식됩니다.

유압 시스템에서 캐비테이션을 일으키는 원인

캐비테이션이 흡입측 또는 토출측에 나타나는지 여부에 관계없이 기본 메커니즘은 동일합니다. 즉, 펌프가 필요한 유체를 공급받지 못하거나 토출측 압력이 예측할 수 없게 작동합니다. 현장 경험은 일관된 근본 원인을 지적합니다.

흡입측 제한사항

• 막혔거나 크기가 작은 흡입 필터 또는 여과기.
• 꼬이거나, 접혔거나, 크기가 작은 흡입 호스.
• 소용돌이와 공기 연행을 허용하는 낮은 저장소 수준입니다.
• 탱크 내부에 진공을 생성하는 제한된 저장소 브리더입니다.

유체 및 작동 조건

• 냉간 시동 시 유체 점도가 너무 높습니다.
• 제조업체가 지정한 흡입 유량 용량을 초과하는 펌프 속도.
• 펌프 입구에서 급격한 압력 강하를 생성하는 빠른 부하 사이클링.
• 품질이 저하된 유체 또는 호환되지 않는 첨가제로 인해 과도한 거품이 발생합니다.

이러한 상태의 대부분은 점진적으로 발생합니다. 필터가 가득 차고, 호스가 부드러워지고 무너지거나, 추운 날씨로 인해 오일이 걸쭉해집니다. 소음이 나타날 때에는 이미 손상이 진행 중일 수 있습니다.

수압 캐비테이션의 증상 인식

캐비테이션은 무엇을 확인해야 할지 알면 소리와 눈으로 모두 알 수 있습니다. 가장 일반적인 경고 신호는 다음과 같습니다.

• 소리: 펌프를 통과하는 대리석이나 자갈로 묘사되는 윙윙거리는 소리, 터지는 소리 또는 딱딱거리는 소리.
• 진동: 기계가 꺼지면 사라지는 펌프 및 흡입 라인의 고주파 진동.
• 유체 외관: 거품이 나거나 거품이 나는 기름, 심한 경우 저장소가 우유빛이거나 탁해 보입니다.
• 온도: 기포 붕괴 중 윤활유 막의 손실로 인해 비정상적으로 뜨거운 펌프 하우징이 발생했습니다.
• 성능: 느린 실린더 움직임, 압력 불안정 또는 정격 압력을 유지할 수 없는 펌프.

이러한 징후가 함께 나타나면 캐비테이션이 원인일 가능성이 높습니다. 는 유압 실린더 오작동의 일반적인 징후 둘 다 동일한 오염되고 제대로 공급되지 않은 유체를 가리키기 때문에 캐비테이션 증상과 종종 겹치는 경우가 있습니다.

캐비테이션과 통기: 이를 구분하는 방법

캐비테이션과 통기는 둘 다 소음과 거품이 나는 오일을 생성하기 때문에 자주 혼동됩니다. 캐비테이션은 압력과 관련된 프로세스입니다. 압력이 증기압 아래로 떨어지면 유압유 자체에서 기포가 형성됩니다. 통기는 유입 문제입니다. 느슨한 피팅, 손상된 샤프트 씰 또는 펌프가 공기를 흡입할 수 있는 낮은 저장소 수준을 통해 외부 공기가 시스템으로 누출됩니다.

캐비테이션이 펌프와 실린더를 손상시키는 방법

캐비테이션 손상은 화학적이 아니라 기계적입니다. 각각의 붕괴되는 기포는 일반적인 구조용 금속의 항복 강도를 초과할 수 있는 충격파를 방출합니다. 반복적으로 붕괴되면 표면이 부서지고 움푹 들어가며 스펀지나 거친 모래 마감처럼 보이는 침식 패턴이 남습니다.

펌프에서는 기어 톱니, 베인 팁 또는 스와시 플레이트에 침식이 나타납니다. 진짜 문제는 다음에 일어날 일이다. 침식된 금속 입자는 순환액에 유입되어 밸브, 호스 및 유압 실린더를 통해 이동합니다. 실린더에서 이러한 입자는 피스톤 로드와 보어에 흠집을 내고 동적 씰을 절단하며 내부 누출을 가속화합니다. 점수가 매겨진 막대가 있는 실린더는 결국 외부로 누출됩니다. 마모된 피스톤 씰이 있는 실린더는 하중을 받으면 표류하여 양력을 잃습니다.

크레인, 고소 작업대, 견인 트럭과 같은 이동식 기계의 경우 결과는 즉각적입니다. 즉, 사이클 시간이 느려지고 하중 유지 문제가 발생하며 액추에이터가 고착됩니다. 파일링 기계에서는 회전식 드릴링 장비 실린더와 파이프 재킹 실린더에 동일한 침식 패턴이 나타나며, 높은 힘과 더러운 환경으로 인해 손상률이 증가합니다.

수압 캐비테이션을 방지하는 방법

예방은 펌프 흡입구에서 시작됩니다. 대부분의 캐비테이션 사례는 펌프가 올바른 온도와 점도에서 깨끗한 유체를 중단 없이 공급받도록 하면 해결됩니다. 이러한 관행은 건설, 자재 취급 및 모바일 장비 전체에 걸쳐 효과적인 것으로 입증되었습니다.

1. 흡입 라인을 짧고 직선으로 유지하고 펌프 흐름에 맞는 크기를 유지하십시오. 날카로운 굴곡과 제한을 피하십시오.
2. 일정에 따라 흡입 필터를 교체하고 압력 강하 표시기를 모니터링하여 흡입구에 영향을 미치기 전에 로딩 필터를 포착할 수 있습니다.
3. 주변 온도 범위에 맞는 유체 등급을 선택하고, 필요할 경우 추운 날씨에 시스템을 예열하십시오.
4. 제조업체의 사양에 따라 저장유 수위를 유지하고 기계를 작동 위치에 놓고 점검하십시오.
5. 저장통 브리더가 막혔는지 확인하십시오. 차단된 브리더는 캐비테이션을 촉진하는 진공을 생성합니다.
6. 펌프 속도를 정격 범위 내로 유지하십시오. 흡입 용량 이상으로 작동하는 펌프는 흡입 라인이 깨끗하더라도 공동 현상이 발생합니다.
7. 펌프 흡입구에 진공 게이지를 설치하여 청각적 증상이 나타나기 전에 제한 사항이 발생하는지 확인하십시오.
8. 올바른 거품 방지 첨가제를 사용하고 과도한 거품이 발생할 정도로 품질이 저하된 유체를 교체하십시오.

유체 품질에 대한 일상적인 관심도 중요한 역할을 합니다. 동일한 오일이 펌프와 실린더를 통해 순환하므로 그 뒤에 있는 원리는 적절한 윤활 및 유체 관리 기계 전체의 캐비테이션 방지를 직접적으로 지원합니다.

캐비테이션이 발생하기 쉬운 기계에서 실린더 사양이 중요한 이유

캐비테이션은 시스템 수준의 문제이지만 실린더에서 먼저 손상이 나타나는 경우가 많습니다. 트럭 장착형 크레인에서 러핑 및 텔레스코픽 실린더는 가장 무거운 하중과 가장 빈번한 반전을 처리합니다. 캐비테이션 펌프가 오염된 유체를 이러한 실린더로 보내면 로드에 흠집이 생기고 씰의 닦는 기능이 상실되며 기계의 리프팅 신뢰도가 상실됩니다. 이러한 응용 분야에서 실린더 선택은 로드 표면 경도, 씰 견고성 및 미립자 오염에 대한 내성을 고려해야 합니다.

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공중 작업 플랫폼도 비슷한 위험에 직면해 있습니다. 플랫폼이 고르지 않은 지형 위로 이동하는 동안 레벨링 및 러핑 실린더가 지속적으로 작동하여 바스켓을 조정합니다. 캐비테이션으로 인한 입자는 이러한 실린더의 씰 마모를 가속화하여 높은 곳에서 드리프트 및 갑작스러운 움직임을 유발합니다. 이는 안전하지 않고 수리 비용도 많이 듭니다.

붐 상승 안정성을 위한 고소 작업 차량 러핑 실린더 이 실린더는 고소 작업 플랫폼의 붐 높이를 조정합니다. 캐비테이션으로 인한 입자로 인한 씰 마모 및 갑작스러운 움직임의 위험을 고려할 때 안정적인 작동은 높은 곳에서 안전한 위치 결정에 매우 중요하므로 평가할 핵심 구성 요소입니다. 제품보기 →

Zhejiang Huanfeng Machinery Co., Ltd.에서는 크레인, 공중 작업 플랫폼, 견인 트럭, 교량 검사 차량 및 파일링 장비용 유압 실린더를 제조합니다. 기계 제작자가 우리에게 실린더를 요청할 때 우리가 묻는 첫 번째 질문 중 하나는 캐비테이션이 해당 장비에서 문제가 되었는지 여부입니다. 이 단 하나의 질문은 실린더가 저하된 유체 조건에서 작동하도록 유지하기 위해 더 단단한 크롬 도금, 업그레이드된 씰 키트 또는 더 엄격한 내부 간격을 권장할지 여부를 알려줍니다.

결론

캐비테이션은 미스터리가 아닙니다. 이는 명확한 원인, 명확한 증상, 입증된 예방 방법을 갖춘 예측 가능한 압력 관련 프로세스입니다. 이를 무시하는 비용은 예방 비용보다 훨씬 높습니다. 펌프가 고장나고 기계가 멈추고 침식된 금속이 실린더에 도달하면 수리 비용이 몇 배로 늘어납니다.

우는 소리를 들어보세요. 오일을 검사하십시오. 흡입측을 확인하세요. 유체를 적절한 수준, 점도 및 청결도로 유지하십시오. 이러한 습관은 펌프 고장률을 낮추고, 실린더 수명을 연장하며, 캐비테이션으로 인해 유압 장비가 파손되기 전에 유압 장비의 생산을 유지합니다.