1. Вплив тиску насоса та часу ходу.
Як тиск насоса, так і хід насоса є важливими факторами, які впливають на термін служби поршня. Чим вищий тиск і хід насоса, тим менший термін служби поршня. Коли тиск насоса збільшується, контактний тиск між чашкою поршня та гільзою циліндра зростає, і сила тертя швидко зростає, утворюючи велику кількість тепла від тертя. Під впливом тепла поверхневого тертя та тепла внутрішнього тертя молекули каучуку піддаються термічному розтріскуванню або термічному зшиванню, що прискорить знос, окислення, старіння та гідроліз гумових матеріалів, що призведе до зниження властивостей матеріалу та зносостійкості. З підвищенням температури модуль пружності та міцність на розрив матеріалу зменшуються. Після перевищення певної температури зносостійкість різко падає і втрачається еластичність. Поршень втратив герметичність і вийшов з ладу.
Зі збільшенням тиску насоса термін служби поршня швидко зменшується. Зі збільшенням кількості ходів термін служби поршня стає все коротшим. Зі збільшенням кількості ходів збільшується швидкість, прискорення та сила інерції поршня, що призводить до збільшення не тільки величини змінного навантаження на поршень, але й частоти змінного навантаження, що призводить до додаткових несприятливих ефектів. Згідно з літературними даними, при однакових умовах роботи хід поршня збільшується в 1,3-1,5 рази, а ресурс поршня зменшується в 5-6 разів. Видно, що хід насоса має значний вплив на термін служби поршня. Зношення поршня збільшується зі збільшенням тиску та ходу насоса.
У той же час, через нерівномірний знос поршня і ненейтральну структуру конструкції, можливість ексцентричного зносу значно збільшується. Тому вибір відповідного тиску та ходу насоса відповідно до фактичної ситуації може покращити термін служби поршня.
2. Вплив тепла тертя
Поршень гумовий ущільнювач. Важливим фактором, що впливає на термін служби динамічних ущільнень, є тепло від тертя. Тепло тертя та його допоміжні ефекти є основними факторами, що призводять до поломки поршня. Початковою формою термічного пошкодження було пригорання або старіння поверхні гумового матеріалу. Каучук - полімерний композитний матеріал. При високих температурах його міцність знижується внаслідок зменшення міжмолекулярного притягання. Під час свердління поршень знаходиться в робочому середовищі високого тиску, високої швидкості та важких навантажень. Сильне тертя підвищить температуру гумового поршня. З підвищенням температури гума старіє та тріскається, що робить рухливу поверхню дуже легкою для зношування та зменшує термін служби поршня.
Вторинним ефектом термічного пошкодження є деформація поверхні при контакті гуми з валиком. Після роботи в робочому середовищі з високою температурою протягом певного періоду часу гумова поверхня буде остаточно деформована. Чашка поршня утримується гільзою циліндра, сталевим сердечником і натискною пластиною. У порівнянні зі сталлю гумовий матеріал має низьку жорсткість і великий коефіцієнт теплового розширення. Тому, коли велика кількість тепла від тертя не може бути усунена і гума нагрівається, чаша може розширюватися лише в просторі між натискною пластиною та гільзою циліндра та в зазорі між сталевим сердечником і гільзою циліндра, так що натискна пластина падає в чашку і стискається, вдавлюється в щілину.
Розширення насоса може пошкодити не тільки його самого, але і кільця гільзи циліндра. Збільшення радіальної сили внаслідок розширення призводить до швидшого зношування вкладиша. Щоб зменшити вплив тепла від тертя на поломку поршня, забезпечується відведення тепла від тертя, що діє на ущільнення, із системи. Хоча тепло від тертя є основним фактором виходу поршня з ладу, тепло від тертя можна ефективно зменшити за допомогою хороших умов розсіювання тепла та систем охолодження.
3. Вплив поршневого зазору
Зазор поршня є важливим фактором, що призводить до поломки поршня. Поршневий зазор означає зазор між сталевим сердечником поршня та гільзою циліндра. Під час зворотно-поступального руху поршня через різний осьовий нахил гільзи циліндра та сталевого сердечника, а також ваги поршневого вузла має бути знос, спричинений прямим контактом між гільзою циліндра та сталевим сердечником. Цей метал дуже шкідливий для шліфування металу. Це не тільки створює величезне тертя, але й легко дряпає один одного. Це не тільки пошкодить гільзу циліндра та сталевий сердечник, але також подряпана поверхня легко пошкодить поршень, легко утворить перфорації та витоки, припинить нормальну роботу бурового насоса та серйозно вплине на ефективність буріння. Чим менший зазор поршня, тим кращий ефект центрування сталевого сердечника поршня, але в той же час тим більший ризик ексцентричного зносу; чим більше значення зазору поршня, тим більша ймовірність того, що матеріал чашки поршня затече в зазор, і тим більша ймовірність його розчавлення. Чим він більший, тим більша ймовірність того, що корінець поршня буде перекушений. Тому розумне значення зазору має важливе значення для збільшення терміну служби гільз циліндра, сталевого сердечника та поршня.
