1. Der Einfluss von Pumpendruck und Hubzeiten.
Sowohl der Pumpendruck als auch der Pumpenhub sind wichtige Faktoren, die die Lebensdauer des Kolbens beeinflussen. Je höher der Pumpendruck und Hub, desto kürzer ist die Lebensdauer des Kolbens. Wenn der Pumpendruck zunimmt, steigt der Kontaktdruck zwischen der Kolbenmanschette und der Zylinderlaufbuchse, und die Reibungskraft steigt schnell an, wodurch eine große Menge an Reibungswärme erzeugt wird. Unter dem Einfluss von Oberflächenreibungswärme und innerer Reibungswärme unterliegen Gummimoleküle thermischer Rissbildung oder thermischer Vernetzung, was den Verschleiß, die Oxidation, Alterung und Hydrolyse von Gummimaterialien beschleunigt, was zu einer Verschlechterung der Materialeigenschaften und der Verschleißfestigkeit führt. Mit steigender Temperatur nehmen der Elastizitätsmodul und die Zugfestigkeit des Materials ab. Nach Überschreiten einer bestimmten Temperatur fällt die Verschleißfestigkeit stark ab und die Elastizität geht verloren. Der Kolben verlor seine Dichtfähigkeit und funktionierte nicht mehr.
Mit zunehmendem Pumpendruck nimmt die Lebensdauer des Kolbens rapide ab. Mit zunehmender Hubzahl wird die Lebensdauer des Kolbens immer kürzer. Mit zunehmender Hubzahl nehmen Geschwindigkeit, Beschleunigung und Trägheitskraft des Kolbens zu, wodurch die Wechselbelastung des Kolbens nicht nur an Wert zunimmt, sondern auch die Wechselfrequenz, was zu zusätzlichen nachteiligen Effekten führt. Literaturberichten zufolge wird bei gleichen Arbeitsbedingungen der Kolbenhub um das 1,3- bis 1,5-fache erhöht und die Lebensdauer des Kolbens um das 5- bis 6-fache reduziert. Es ist ersichtlich, dass der Pumpenhub einen erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer des Kolbens hat. Der Kolbenverschleiß nimmt mit zunehmendem Pumpendruck und Hub zu.
Gleichzeitig wird aufgrund der ungleichmäßigen Abnutzung des Kolbens und der nicht neutralen Struktur der Struktur die Möglichkeit einer exzentrischen Abnutzung stark erhöht. Daher kann die Auswahl des geeigneten Pumpendrucks und -hubs entsprechend der tatsächlichen Situation die Lebensdauer des Kolbens besser verbessern.
2. Der Einfluss von Reibungswärme
Der Kolben ist eine Gummidichtung. Ein wichtiger Faktor, der die Lebensdauer dynamischer Dichtungen beeinflusst, ist die Reibungswärme. Reibungswärme und ihre Nebeneffekte sind die Hauptfaktoren, die zum Versagen des Kolbens führen. Die ursprüngliche Form der thermischen Schädigung war das Versengen oder die Oberflächenalterung des Gummimaterials. Gummi ist ein Polymerverbundwerkstoff. Bei hohen Temperaturen nimmt seine Festigkeit aufgrund der Abnahme der intermolekularen Anziehung ab. Während des Bohrens befindet sich der Kolben in einer Hochdruck-, Hochgeschwindigkeits- und Schwerlast-Arbeitsumgebung. Starke Reibung erhöht die Temperatur des Gummikolbens. Mit zunehmender Temperatur altert der Gummi und reißt, wodurch die Lauffläche sehr verschleißanfällig wird und die Lebensdauer des Kolbens verringert wird.
Ein sekundärer Effekt der thermischen Beschädigung ist die Oberflächenverformung beim Kontakt des Gummis mit der Platte. Nach längerem Arbeiten in einer Arbeitsumgebung mit hoher Temperatur wird die Gummioberfläche dauerhaft verformt. Die Kolbenmanschette wird durch die Zylinderlaufbuchse, den Stahlkern und die Druckplatte gehalten. Im Vergleich zu Stahl hat Gummimaterial eine geringe Steifigkeit und einen großen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Wenn daher eine große Menge an Reibungswärme nicht abgeführt werden kann und der Gummi erhitzt wird, kann sich der Topf nur im Raum zwischen der Druckplatte und der Zylinderlaufbuchse und im Spalt zwischen dem Stahlkern und der Zylinderlaufbuchse ausdehnen, so dass die Druckplatte fällt in die Tasse und wird in den Spalt gedrückt.
Die Ausdehnung der Pumpe kann nicht nur sich selbst, sondern auch die Ringe der Zylinderlaufbuchse beschädigen. Die erhöhte Radialkraft aufgrund der Ausdehnung führt zu einem schnelleren Verschleiß der Laufbuchse. Um den Einfluss der Reibungswärme auf den Kolbenbruch zu reduzieren, wird sichergestellt, dass die durch die auf die Dichtungen einwirkende Reibung erzeugte Wärme aus dem System abgeführt wird. Obwohl Reibungswärme der Hauptfaktor für Kolbenversagen ist, kann die Reibungswärme durch gute Wärmeabfuhrbedingungen und Kühlsysteme effektiv reduziert werden.
3. Einfluss des Kolbenspiels
Das Kolbenspiel ist ein wichtiger Faktor, der zum Versagen des Kolbens führt. Das Kolbenspiel bezieht sich auf den Spalt zwischen dem Kolbenstahlkern und der Zylinderlaufbuchse. Während der Hin- und Herbewegung des Kolbens muss aufgrund der unterschiedlichen axialen Grade der Zylinderlaufbuchse und des Stahlkerns und des Gewichts der Kolbenanordnung ein Verschleiß auftreten, der durch den direkten Kontakt zwischen der Zylinderlaufbuchse und dem Stahlkern verursacht wird. Dieses Metall ist sehr schädlich für das Metallschleifen. Es erzeugt nicht nur große Reibung, sondern kratzt auch leicht aneinander. Dies beschädigt nicht nur die Zylinderlaufbuchse und den Stahlkern, sondern die zerkratzte Oberfläche beschädigt auch leicht den Kolben, bildet leicht Perforationen und Lecks, stoppt die normale Funktion der Bohrpumpe und beeinträchtigt die Bohrleistung ernsthaft. Je kleiner der Kolbenspalt, desto besser die Zentrierwirkung des Kolbenstahlkerns, desto größer aber auch die Gefahr des exzentrischen Verschleißes; Je größer der Wert des Kolbenspalts, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass das Material der Kolbenmanschette in den Spalt fließt, und desto wahrscheinlicher wird es zerdrückt. Je größer es ist, desto wahrscheinlicher ist es, dass die Wurzel des Kolbens gebissen wird. Daher ist ein angemessener Spielwert unerlässlich, um die Lebensdauer von Zylinderlaufbuchse, Stahlkern und Kolben zu verbessern.
