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活塞杆和缸套在高压环境下的耐久性问题

时间:2023-07-02 理论教育 版权反馈
【摘要】:活塞杆和缸套不像阀体、阀座那样承受多次冲击,而是不断进行较平稳的往复运动。随着密封处承受的压差不同,嵌入弹性体内的磨料对刚体的吃入量也不同。这样,活塞杆与盘根盒间或活塞与缸套间便可能产生微小漏失,致使高压泥浆乘隙而入,在活塞杆或缸套表面产生冲蚀沟槽。如此恶性循环,导致活塞杆和缸套的最终失效。磨料磨损失效的活塞杆和缸套,其表面有许多与往复运动方向一致的沟槽,深浅和宽窄不一。

活塞杆和缸套在高压环境下的耐久性问题

活塞杆和缸套不像阀体、阀座那样承受多次冲击,而是不断进行较平稳的往复运动。其载荷是由活塞上的液体压力,活塞在缸套内、活塞杆盘根盒内的摩擦力,以及活塞、活塞杆、滑块及中间柱杆等往复件的惯性力所形成的。在这种交变载荷的作用下,泥浆泵中的磨料(砂粒)不可避免地进入活塞杆与盘根盒之间及缸套与活塞之间。这些磨料的一部分嵌入摩擦副的弹性体(盘根盒或活塞)。随着密封处承受的压差不同,嵌入弹性体内的磨料对刚体(活塞杆或缸套)的吃入量也不同。在压差小时,h(吃入深度)/R(磨料半径)也小,此时接触面处于从弹性变形向塑性变形过渡的状态。压差增大,弹性体对刚体压得更紧。在高压的作用下,磨料压入刚体,从而产生微切削作用,在刚体表面形成沟槽[2~11]。这样,活塞杆与盘根盒间或活塞与缸套间便可能产生微小漏失,致使高压泥浆乘隙而入,在活塞杆或缸套表面产生冲蚀沟槽。而冲蚀沟槽的形成反过来又加速了上述磨料磨损过程。如此恶性循环,导致活塞杆和缸套的最终失效。

磨料磨损失效的活塞杆和缸套,其表面有许多与往复运动方向一致的沟槽,深浅和宽窄不一。有些部位可以清楚地看到液体冲蚀的痕迹。(www.xing528.com)

对现场失效的70个缸套进行测量分析表明,缸套磨料磨损沟槽均集中于某一侧,即有偏磨现象。据分析[12],泥浆砂粒自由下落速度为0.17~2.25m/s,而泵送泥浆时,泥浆移动速度为0~0.75m/s,不足以使颗粒处于悬浮状态,因此缸套下侧总是沉积有一定的砂粒而导致此处磨损加剧。

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