摘 要液壓系統(tǒng)的故障主要原因是液壓系統(tǒng)的污染造成的,本文重點(diǎn)對(duì)液壓油的污染原因及危害進(jìn)行了分析,并提出具體的控制措施,以減少液壓系統(tǒng)因液壓油污染造成的故障。

關(guān)鍵詞液壓系統(tǒng),污染,危害,控制

冶金企業(yè)液壓系統(tǒng)工作環(huán)境一般都是處在高溫、高壓、高負(fù)荷、高粉塵等條件下,要求精度高,在使用、維護(hù)、保養(yǎng)過(guò)程中,液壓系統(tǒng)中的油液容易受到污染和產(chǎn)生化學(xué)變質(zhì),而使液壓系統(tǒng)產(chǎn)生多種故障。許多系統(tǒng)如連鑄機(jī)液壓振動(dòng)采用電液伺服閥、恒壓變量柱塞泵等,由于電液伺服閥精度高,對(duì)油液污染敏感性強(qiáng),極易產(chǎn)生故障。大量高精度的液壓系統(tǒng)故障由于液壓油液的污染造成的,從而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)危害極大。因此,對(duì)液壓系統(tǒng)的污染實(shí)施控制十分必要,以保證液壓系統(tǒng)的工作可靠性和液壓元件的使用壽命,保證機(jī)械設(shè)備的可靠運(yùn)行。

1 液壓油污染的主要原因及危害

1.1 液壓油液污染原因

液壓系統(tǒng)中的污染物主要是指混雜在油液當(dāng)中的各類(lèi)固體顆粒、雜質(zhì)、水、空氣、質(zhì)變化學(xué)成分、微生物等。主要原因有以下三個(gè)方面：

1.1.1 外界侵入污染物

液壓系統(tǒng)和元件在使用過(guò)程中,外界的粉塵顆粒通過(guò)往復(fù)伸縮的活塞桿、注入系統(tǒng)的油液和流回油箱的回油、油箱的通氣孔等進(jìn)入油液中。此外,對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行維修時(shí),拆裝密封件、閥體等帶入的粉塵、雜物等污染物。

1.1.2 系統(tǒng)制造污染物

液壓系統(tǒng)及其元件在制造、裝配、存儲(chǔ)、運(yùn)輸過(guò)程中,系統(tǒng)本身就存在的原始污染物,如毛刺、鐵屑、飛邊、沙粒、焊渣、磨料、沖洗液等。

1.1.3 系統(tǒng)生成污染物

冶金機(jī)械液壓系統(tǒng)大部分都是在高溫、高壓、重載、高頻率的條件下工作,致使液壓油液高溫下產(chǎn)生化學(xué)質(zhì)變,腐蝕金屬表面,產(chǎn)生金屬顆粒、銹滓,潤(rùn)滑不良,產(chǎn)生部分磨料。而高壓、重載使得液壓油剝落金屬表面顆粒,加速密封元件的老化,產(chǎn)生金屬和非金屬顆粒污染。

1.2 液壓油污染引起的危害

1.2.1 固體顆粒

固體顆粒污染物主要由金屬顆粒、沙粒、橡膠顆粒、纖維和積碳等物質(zhì)組成。液壓油液污染當(dāng)中,金屬顆粒約占70%,在各種污染物中,固體顆粒分布最廣、危害最大,是引發(fā)系統(tǒng)故障、降低可靠性和降低元器件使用壽命的最主要原因。因此,污染控制的重點(diǎn)就是減少固體顆粒。

1）固體顆粒的磨料磨損

磨料磨損是冶金機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題,是液壓和潤(rùn)滑系統(tǒng)元件失效的主要原因。顆粒污染引起的磨損主要有切削、疲勞、粘著和沖蝕形式。它們交互并存和作用,影響閥芯的正常工作。

（1）切削磨損

進(jìn)入元件運(yùn)動(dòng)副間隙的較硬固體顆粒嵌入材料較軟的元件表面,在相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中像車(chē)刀一樣將元件表面的部分材料切削下來(lái),形成碎屑。這種磨損因較軟的表面易嵌入顆粒,故較硬的表面反而磨損嚴(yán)重,切削表面有明顯的劃痕。

（2）疲勞磨損

固體顆粒進(jìn)入運(yùn)動(dòng)副間隙后,在碾壓和滾動(dòng)下使元件表面產(chǎn)生應(yīng)力裂紋,在油壓的作用下不斷擴(kuò)展,形成空洞,并使表面材料剝離。

（3）沖蝕磨損

固體顆粒隨著高速液流,不斷向暴露在流道中元件的棱邊和表面噴射沖刷,可使被沖刷部位受到磨損,形成沖蝕磨損。

2）淤積

固體顆粒隨油液流經(jīng)運(yùn)動(dòng)副時(shí),在隙縫流動(dòng)的附加作用下,粒度小于配合間隙的顆粒較易進(jìn)入間隙內(nèi),在油膜的吸附和阻滯下淤積在間隙內(nèi),隨著淤積量的增加,隙縫流動(dòng)可能被大量小顆粒阻斷,形成淤積現(xiàn)象。顆粒淤積造成運(yùn)動(dòng)副之間的靜摩擦力大大增加,閥芯運(yùn)動(dòng)受阻,導(dǎo)致液壓系統(tǒng)工作不穩(wěn)定,出現(xiàn)空中飄擺、油壓不穩(wěn)、壓力跳動(dòng)、響應(yīng)瞬時(shí)變慢或停滯等。

3）堵塞

堵塞主要是指固體顆粒將節(jié)流孔、阻尼孔、噴嘴、過(guò)濾器等堵死,造成流量減小甚至斷流,危害很大。

4）卡滯

卡滯主要是指較大的顆粒進(jìn)入運(yùn)動(dòng)副間隙并附在間隙入口附近,造成上下間隙產(chǎn)生徑向不平衡力,把閥芯壓向顆粒濃度高的一邊,產(chǎn)生液壓卡緊現(xiàn)象。在高壓系統(tǒng)當(dāng)中,當(dāng)發(fā)生液壓卡緊時(shí),閥芯受到的不平衡力和液壓卡緊力都很大,造成閥芯卡滯和偏磨。

5）加速油液變質(zhì)

大量顆粒的不規(guī)則運(yùn)動(dòng),會(huì)對(duì)油液起反復(fù)剪切作用,降低油液粘度和潤(rùn)滑性,催化油液變質(zhì),加快更換周期。

1.2.2 水

液壓系統(tǒng)油液中的水主要來(lái)自潮濕的空氣和水循環(huán)冷卻的工作環(huán)境。水污染的主要危害在于：

1）引起腐蝕

水與油液當(dāng)中的金屬硫化物、氯化物作用產(chǎn)生酸性介質(zhì),腐蝕元件表面。

2）加速油液變質(zhì)

水使油液氧化和乳化,還會(huì)與添加劑發(fā)生化學(xué)作用,產(chǎn)生沉淀物和膠質(zhì),破壞了油膜強(qiáng)度,降低了潤(rùn)滑性能。同時(shí)也為繁衍微生物創(chuàng)造了條件,加速油液氧化變質(zhì)。

3）低溫結(jié)冰

游離水低溫結(jié)冰會(huì)堵塞小孔、間隙、油濾器。

1.2.3 空氣

空氣比水更容易進(jìn)入液壓系統(tǒng),它在液壓系統(tǒng)有兩種存在形式：溶解狀態(tài)和游離狀態(tài)。處于溶解狀態(tài)的空氣通常不會(huì)影響系統(tǒng)工作,主要是游離態(tài)的空氣產(chǎn)生危害。

①產(chǎn)生氣蝕,破壞元件材料表面,并引起系統(tǒng)振動(dòng)和噪音,

②降低液壓油液的體積彈性模量和剛性,使系統(tǒng)響應(yīng)特性變差,

③產(chǎn)生氣阻。液壓泵工作時(shí),吸油腔是低壓區(qū),處于游離狀態(tài)的小氣泡體積會(huì)急劇膨脹,處于溶解狀態(tài)的空氣也會(huì)析出來(lái),把吸油腔充滿(mǎn),造成氣阻。

2 液壓系統(tǒng)污染的防制

2.1 使用在線(xiàn)過(guò)濾器

在液壓系統(tǒng)中合理選用過(guò)濾器是控制油液污染的主要措施,過(guò)濾器精度過(guò)高,則會(huì)造成不必要的浪費(fèi),過(guò)濾器精度過(guò)低,則使液壓元件的使用壽命縮短。

2.2 液壓系統(tǒng)制造安裝污染控制

2.2.1 電液伺服系統(tǒng)一般多采用不銹鋼無(wú)縫鋼管,管子之間的連接盡量避免螺紋連接,不銹鋼管及不銹鋼彎頭等附件要用硝酸與氫氟酸的混合酸洗,管道分段采用鋸割,焊接將不銹鋼管端打好坡口,銼去毛刺并吹干凈,并采用氬弧焊,防止焊縫熔渣

2.2.2 液壓油管拆裝時(shí),應(yīng)將管接頭開(kāi)口朝上,用堵頭堵住以防止液壓油流失和污染物的侵入

2.3 強(qiáng)化液壓系統(tǒng)的維護(hù)與保養(yǎng)

2.3.1 加注新油液的污染控制

新油加注前,采用精細(xì)過(guò)濾車(chē)三級(jí)過(guò)濾,從而降低對(duì)電液伺服閥的更換、清洗頻率,提高設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行率。

2.3.2 離線(xiàn)、在線(xiàn)循環(huán)沖洗

離線(xiàn)循環(huán)沖洗時(shí),斷開(kāi)電液伺服閥和其它液壓部件,將軟管、硬管直接連通,開(kāi)泵過(guò)濾新油并沖洗管路,運(yùn)行24～72小時(shí),油溫控制在50～60度,沖洗壓力約為2MPa,并用橡膠錘敲擊接頭、焊縫等部位,將固體顆粒污染物清除。

2.3.3 防止油溫過(guò)高

液壓油液溫度過(guò)高,會(huì)加速油液氧化變質(zhì),從而增加金屬磨損,并使密封件老化變形,一般工作油溫應(yīng)控制在55度以下。

2.3.4 及時(shí)更換元件的密封

定期更換軸端和活塞密封,防止內(nèi)外漏泄和雜質(zhì)的侵入。

2.3.5 定期清洗油箱,清除積垢,更換油濾器和空濾器,防止外界顆粒進(jìn)入系統(tǒng)油箱箱

3 結(jié)論

冶金系統(tǒng)液壓油的污染與控制是一個(gè)系統(tǒng)工程,需從設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、使用、維護(hù)、保養(yǎng)、等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行檢測(cè),嚴(yán)格控制污染物的產(chǎn)生,大大降低液壓系統(tǒng)的污染,提高液壓系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性,保證設(shè)備的可靠運(yùn)轉(zhuǎn),提高設(shè)備使用壽命和設(shè)備作業(yè)率。

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