Гидравликалық құлыптану: қозғалтқышқа сұйықтың енуі және зақымдану түрлері
Hydrolock
Гидравликалық құлып: қозғалтқыш цилиндріне сұйықтың кіруінен туындайтын ауыр зақымдану. Бөлшектердің бүгілуіне, жарылуына себеп болады. Алдын алу шаралары туралы біліңіз.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Гидроқақпақ (гидростатикалық немесе гидравликалық қақпақ деген қысқаша белгі) – газды механикалық түрде шектеу арқылы қысылатын кез келген құрылғының қалыптан тыс жағдайы; көбінесе поршендік ішкі жану қозғалтқышы, егер басқаша көрсетілмесе, осы мақалада осы жағдай туралы сөз болады. Гидроқақпақ цилиндрдің ең кішкентай көлемінен (поршеньнің қозғалысының соңы) артық сұйықтық көлемі цилиндрге енгенде пайда болады. Сұйықтықтарды іс жүзінде қысымға келтіруге болмайтындықтан, поршень толық қозғала алмайды; қозғалтқыш тоқтауы керек немесе механикалық бұзушылық орын алуы керек.
Type of hydraulic compression system failure
machinery damaged when compression acts on liquid instead of gas
Hydrolock (a shorthand notation for hydrostatic lock or hydraulic lock) is an abnormal condition of any device which is designed to compress a gas by mechanically restraining it; most commonly the reciprocating internal combustion engine, the case this article refers to unless otherwise noted. Hydrolock occurs when a volume of liquid greater than the volume of the cylinder at its minimum (end of the piston's stroke) enters the cylinder. Since liquids are nearly incompressible the piston cannot complete its travel; either the engine must stop rotating or a mechanical failure must occur.
Симптомдар мен зақымдану
Егер қозғалтқыш жылдамдықпен жүргенде гидроблокировкаға ұшыраса, механикалық ақау болуы мүмкін. Көбінесе зақымдануға бүктелген немесе сынған поршень білдектері, сынық коленвал, сынық цилиндр басы, сынық блок, коленвал корпусының зақымдануы, зақымдалған подшипниктер немесе осылардың кез келген комбинациясы жатады. Басқа байланысты компоненттерге түсетін күштер қосымша зақымдануға әкелуі мүмкін. Металл бөлшектерінің физикалық зақымдануы "соққы" немесе "сыңғырлау" дыбысы түрінде білінеді және көбінесе қозғалтқышты ауыстыруды немесе оның негізгі бөліктерін толық жөндеуді қажет етеді. Егер ішкі жану қозғалтқышы бос жүріс кезінде немесе төмен қуатта гидроблокировкаға ұшыраса, қозғалтқыш бірден, дереу зақым келмей тоқтауы мүмкін. Мұндай жағдайда, көбінесе, ұсқын шығарғыштарды немесе форсункаларды бұрап, қозғалтқышты айналдыру арқылы жану камераларынан сұйықтықты сығып шығарып, содан кейін қайта іске қосуға талпынуға болады. Сұйықтық қозғалтқышқа қалай енгізілгеніне байланысты, оны қайта іске қосып, қалыпты жану арқылы кептіруге болады немесе ластанған майларды шайып, зақымдалған прокладкаларды ауыстыру сияқты қосымша жұмыстар қажет болуы мүмкін. Егер цилиндр қозғалтқыш өшірілген кезде сұйықтықпен толса, қозғалтқыш старт беру кезінде айналуға қарсылық танытады. Старт механизмінің күші әдетте қозғалтқыштың жұмыс күшінен әлдеқайда төмен болғандықтан, бұл көбінесе қозғалтқышқа зиян келтірмейді, бірақ стартерді жақпауы мүмкін. Қозғалтқышты жоғарыда аталғандай құрғатып, қайта іске қосуға болады. Егер қозғалтқышта су сияқты коррозиялық зат тотығуға жеткілікті уақыт болса, одан да кең ауқымды жөндеу қажет болады. Гидроблокировкаға себеп болатын су мөлшері бензин қозғалтқыштарындағы ауа-отын қоспасын бұзады. Егер су жеткілікті баяу енгізілсе, бұл әсер қуатты және жылдамдықты төмендетіп, гидроблокировка болған кезде қозғалтқышқа катастрофалық зақым келтірмейді.
If an engine hydrolocks while at speed, a mechanical failure is likely. Common damage modes include bent or broken connecting rods, a fractured crank, a fractured head, a fractured block, crankcase damage, damaged bearings, or any combination of these. Forces absorbed by other interconnected components may cause additional damage. Physical damage to metal parts can manifest as a "crashing" or "screeching" sound and usually requires replacement of the engine or a substantial rebuild of its major components. If an internal combustion engine hydrolocks while idling or under low power conditions, the engine may stop suddenly with no immediate damage. In this case the engine can often be purged by unscrewing the spark plugs or injectors and turning the engine over to expel the liquid from the combustion chambers after which a restart may be attempted. Depending on how the liquid was introduced to the engine, it possibly can be restarted and dried out with normal combustion heat, or it may require more work, such as flushing out contaminated operating fluids and replacing damaged gaskets. If a cylinder fills with liquid while the engine is turned off, the engine will refuse to turn when a starting cycle is attempted. Since the starter mechanism's torque is normally much lower than the engine's operating torque, this will usually not damage the engine but may burn out the starter. The engine can be drained as above and restarted. If a corrosive substance such as water has been in the engine long enough to cause rusting, more extensive repairs will be required. Amounts of water significant enough to cause hydrolock tend to upset the air/fuel mixture in gasoline engines. If water is introduced slowly enough, this effect can cut power and speed in an engine to a point that when hydrolock actually occurs it does not cause catastrophic engine damage.
Автомобильдік
Гидролокация көбінесе автомобильдерде су тасқыны кезінде пайда болады, егер су ауа түсіру құбырының деңгейінен жоғары болса немесе көліктің жылдамдығы артық болса, нәтижесінде үлкен толқын пайда болады. Көліктің төмен орналасқан суық ауа соратын құрылғысы бар болса, ол тұрған судың немесе қатты жауын-шашынның ішінде гидролокацияға ұшырау қаупі жоғары. Қозғалтқыштың салқындатқыш сұйығының әртүрлі жолдармен (мысалы, бас прокладкасының зақымдануы) цилиндрлерге енуі де жиі кездесетін себеп. Сонымен қатар, аномальды жағдайлар салдарынан бір немесе бірнеше цилиндрге сұйық күйдегі отынның көп мөлшерде түсуі (құйылуы) гидролокацияны тудыруы мүмкін.
Hydrolock most commonly occurs in automobiles when driving through floods, either where the water is above the level of the air intake or the vehicle's speed is excessive, creating a tall bow wave. A vehicle fitted with a cold air intake mounted low on the vehicle will be especially vulnerable to hydrolocking when being driven through standing water or heavy precipitation. Engine coolant entering the cylinders through various means (such as a blown head gasket) is another common cause. Excessive fuel entering (flooding) one or more cylinders in liquid form due to abnormal operating conditions can also cause hydrolock.
Теңізші
Кішкентай қайықтардағы сыртқы қозғалтқыштар мен жеке су тасымалдағыштары (PWC) жай ғана судың ішінде және маңында жүргендіктен су жұтуға бейім. Айналып кету кезінде немесе толқын қайықты басып кеткенде, оның қозғалтқышы гидролокировкаға ұшырауы мүмкін, бірақ арнайы ауа қабылдағыштары мен кішкентай теңіз қозғалтқыштарының төмен айналу инерциясының арқасында ауыр зақымдану сирек кездеседі. Ішкі теңіз қозғалтқыштарында басқа да осалдықтар бар, себебі олар көбінесе қозғалтқышты тыныштандыру үшін құбырдың басындағы салқындатқыш газдарымен араластырылған суды пайдаланады. Тотыққан құбырлар немесе стартерді ұзақ айналдыру салдарынан су шығару құбырында су жиналып, қанаптарға кері ағып, цилиндрлерді толтыруы мүмкін. Түрбокомпрессорлы қозғалтқыштарда интеркулер әдетте теңіз суымен салқындатылады, егер ол тотықса, қозғалтқыш су жұтады.
Small boats with outboard engines and personal water crafts (PWC) tend to ingest water simply because they run in and around it. During a rollover, or when a wave washes over the craft, its engine can hydrolock, though severe damage is rare due to the special air intakes and low rotating inertia of small marine engines. Inboard marine engines have a different vulnerability as these often have their cooling water mixed with the exhaust gases in the header to quiet the engine. Rusted out exhaust headers or lengthy periods of turning the starter can cause water to build up in the exhaust line to the point it back flows through the exhaust manifold and fills the cylinders. On turbocharged engines the intercooler is normally cooled by sea water, if this rusts through, water will be ingested by the engine.
Дизельді қозғалтқыштар
Дизельді қозғалтқыштар бензинді қозғалтқыштарға қарағанда гидросоққыға көбірек бейім. Олардың жоғары қысылу қатынастарының арқасында дизельді қозғалтқыштардың соңғы жану камерасының көлемі әлдеқайда кішкентай болады, сондықтан гидросоққыға түсу үшін аз ғана сұйықтық жеткілікті. Дизельді қозғалтқыштардың айналым моменті, инерциясы және стартерлері бензинді қозғалтқыштарға қарағанда күштірек болады. Осының салдарынан дизельді қозғалтқышқа қайырсыздан зақымдану ықтималдығы жоғары.
Diesel engines are more susceptible to hydrolock than gasoline engines. Due to their higher compression ratios, diesel engines have a much smaller final combustion chamber volume, requiring much less liquid to hydrolock. Diesel engines also tend to have higher torque, rotating inertia, and stronger starter motors than gasoline engines. The result is that a diesel engine is more likely to suffer catastrophic damage.
Радиалды және кері қозғалтқыштар
Гидроблокировка радиалды және инверттік қозғалтқыштарда (цилиндрлер төмен қаратылған) жиі кездеседі, егер қозғалтқыш ұзақ уақыт қолданылмаса. Қозғалтқыш майы гравитация күшімен әртүрлі жолдармен (сақиналар, клапан бағдарламалары және т.б.) цилиндрге сіңіп, цилиндрді гидроблокировкаға жеткілікті маймен толтыруы мүмкін. Бұл сіңу эффектісі радиалды қозғалтқыш іске қосылғанда көрінетін көк-ақ түтін арқылы байқалады. Қозғалтқышқа зиян келтірмеу үшін, ұшу алдындағы тексеру кезінде жердегі экипаж немесе ұшқыш гидроблокировканы тексеруге тиіс, әдетте, бірнеше рет қолмен немесе стартер арқылы пернені ақырындап бұра отырып, коленвалдың барлық цилиндрлерде қалыпты түрде айналатынын тексеру үшін.
Hydrolock is common on radial and inverted engines (cylinders pointing downwards) when the engine sits for a long period. Engine oil seeps down under gravity into the cylinder through various means (through the rings, valve guides, etc.) and can fill a cylinder with enough oil to hydrolock it. The seepage effect can be observed by the blue white smoke commonly seen when a radial engine starts up. In order to prevent engine damage, it is universal practice for the ground crew or pilot to check for hydrolock during pre flight inspection of the aircraft, typically by slowly cranking the propeller for several turns, either by hand or using the starter motor, to make sure the crankshaft cycles normally through all cylinders.
Бу қозғалтқыштары
Бу машиналарында будың суға конденсациялануы нәтижесінде гидравликалық бұғаттау пайда болуы мүмкін. Көптеген бу машиналарының конструкциясында поршеньнің кері соққысының соңында барлық клапандар жабылып, қалған буды қысымдайтын қысқа уақыт болады. Су қазаннан немесе суық двигательге енгізілуі мүмкін, сондай-ақ бу цилиндрлердің салқын қабырғаларында суға конденсацияланып, двигательдің гидроблокировкалануына әкелуі мүмкін. Бұл ішкі жану двигательдері үшін де зиянды, ал бу локомотивтері үшін өте қауіпті болуы мүмкін, себебі сынған жалғаушы таяқ оттық немесе қазандықты тесіп, будың жарылуына себеп болуы мүмкін. Бу двигательдері (кішкентай модельдер мен ойыншық машиналарын қоспағанда) әрқашан цилиндрден су шығару клапандарымен жабдықталады, олар жылыну кезінде артық су мен будың шығуына мүмкіндік береді. Цилиндрден су шығару клапандары қолмен немесе автоматты түрде жұмыс істей алады. Автоматты су шығару клапандарының бір түрінде судың өтуіне рұқсат беретін, бірақ будың ағынын тоқтататын домалақ шар болады. Шар, шардан сәл үлкен көлденең цилиндрде орналасып, сұйық судың шардың өтуіне мүмкіндік береді. Дегенмен, жылдам қозғалатын бу шарды цилиндрдің соңына итеріп, онда төгілу тесігін жабады.
A hydraulic lock can occur in steam engines due to steam condensing back into water. In most steam engine designs there is a short time at the end of the return stroke of the piston when all the valves are shut and it is compressing any remaining steam. Water can be introduced from the boiler or in a cold engine, steam will condense to water on the cool walls of the cylinders and can potentially hydrolock an engine. This is just as damaging as it is to internal combustion engines and in the case of a steam locomotive can be very dangerous as a broken connecting rod could puncture the firebox or boiler and cause a steam explosion. Steam engines (with the exception of small model and toy machines) are always fitted with cylinder drain cocks which are opened to allow excess water and steam to escape during warm up. Cylinder drain cocks can be manual or automatic. One type of automatic drain cock contains a rolling ball which allows water to pass, but blocks the flow of steam. The ball occupies a horizontal cylinder slightly larger than the ball, allowing liquid water to flow past the ball. However, fast moving steam forces the ball to the end of the cylinder, where the ball blocks a discharge opening.