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        力士乐液压系统污染的分析与对策

        发布时间:2013-01-28 浏览次数:1629次

        力士乐液压系统广泛地应用于各种工业设备中,一个液压系统能否正常地工作。除系统设计、元件制造和维护 外,油的清洁度是十分重要的因素。油液的污染将会 影响系统的正常工作和使元件过度的磨损,甚至会造成设备事故。液压油对液压设备犹如血液对于生命, 清洁的液压油在机械内循环流动是保证设备正常运行 和润滑的重要条件。有关资料表明,现场70%~8o% 液压系统的工作不稳定和出现故障都与液压油污染有关。
        1液压系统污染的种类与产生污染的原因
          液压系统污染主要是液压油被污染。即指液压油 中含有水、空气、固体颗粒、化学物质和微生物等杂物, 另外油温的变化导致油的变质也是一种污染。
          按系统划分,污染大致可分为原有污染物、侵入污 染物和生成污染物3种。
        (1)原有污染物是指潜藏在元件和管道内的污染 物。主要是系统元件、组合件在加工、装配、包装、储存 和运输等过程中残留的污染物,如金属切屑、氧化皮、 焊渣、型砂及尘埃等;
        (2)侵入污染物是指外界侵入的污染物。如油箱 呼吸口密封性差、液压缸的活塞杆表面未设置防尘圈。 引起外界的污染物侵入;还有如维修过程中不注意清 洁,将环境周围的杂物带人油箱和管道内;另外,忽视 油液的过滤,从而把污染物带人;以粗代细、甚至不用 过滤器、过滤器几年不清洗、滤网不经常清洗、换油或 补油时不重视油的过滤、脏的油桶未经严格清洗就拿 来用,从而把污染物带人;
        (3)内部生成污染物指工作期间所产生的污染 物。系统在组装、运行、调试过程中元件磨损所产生的 金属磨耗物,管道内锈蚀剥落物,密封件磨耗物和碎 片,以及油液氧化变质生成沉淀物和胶质。油中的水 使金属腐蚀形成水锈等。
        2污染对液压系统的影响
          在液压系统的各类污染物中,固体颗粒最常见且 危害最大。有关资料表明,在污染引发的液压系统故 障中,除了30%源于腐蚀外,其余70%都是由于固体 颗粒存在造成液压元件表面机械磨损。固体颗粒不仅 加快液压元件磨损,而且会堵塞元件的间隙和孔口,使 控制元件动作失灵而引起系统失效。系统失效主要有 3种模式:即突然失效、退化失效、瞬时失效。突然失 效主要是进入元件的大颗粒污染物(一般超过100 )造成的,它通过妨碍元件表面的相对运动直至元 件卡死来造成损坏。退化失效是由渗入运动间隙的小 颗粒引起的,其特点是系统性能逐渐降低,颗粒破坏了 润滑油膜,并与元件表面相作用,通过轻微形式的疲劳 造成磨损,直到情况严重时产生磨粒磨损。研究表明, 当污染等级高时,系统工作不到100 h就会失效,而在 特别清洁的情况下,系统工作10000 h性能才会适度 降低。瞬时失效是颗粒瞬间干扰元件性能所致。另 外,固体颗粒还起着催化剂的作用。并促使油液氧化 导致其性能下降。由于固体颗粒的存在还增加了油液 的热容量,所以还将影响到周围传递热的能力。
           除了固体颗粒外,液压油中的气泡或泡沫是一种 无形的污染物。它可以使油液本身的刚度减小。容积 效率减小或可靠性降低,油中的气泡瞬时压缩还会使 气泡温度急剧升高,加速油液的氧化、降低油的润滑性 和加速密封件的老化。据报道,到达允许温度上限后, 每超过10℃则液压油的氧化速度加快1倍,易形成不 溶解的泥垢状沉淀物,这种沉淀物会堵塞滤网和液压 阀的孔及通道;另一方面又使油液气化、水分蒸发,液 压元件因此而受穴蚀破坏。液压油的堵塞和气化,使 油流不畅,致使热量不能及时带走、散发,这反过来又 进一步加剧了油液的温升,造成了恶性循环,最终导致 故障。
          油液污染会使系统工作不正常,常出故障,元件磨损加快,寿命缩短直至损坏。具体危害如下:
        ①污染物会加速泵的运动零件的磨损,导致液压 装置内泄漏增加,造成泵的容积效率降低,机械效率降 低,元件寿命缩短,动力利用率低下,最后导致执行元 件运动减慢;
        ②污染物会使阀的滑动零件被磨损,控制阀磨 损,则导致执行机构定位精度差,泄漏增加,进而导致 系统过热。污染物沉淀使滑阀粘结,从而导致电磁线 圈失效,阀芯粘结可能产生大的冲击负载,进而损坏软 管、管件、接头以及其他部件;
        ③污染物会使节流口和压力阀的阻尼孔时堵时 通,引起系统工作压力和速度不稳定、动作不灵敏;
        ④污染物会加速密封件的损坏和缸筒或活塞杆 负载能力降低,还会使缸的缓冲失灵;
        ⑤污染物会把滤网堵死,使泵吸油困难而吸入空 气产生噪声、并使泵发热;
        ⑥污染物会把阀芯卡住,使阀动作失灵,造成事故;
        ⑦油液混入水分使油变质,这不仅腐蚀机件和影 响聚氨脂橡胶密封件的性能,同时,由于油膜变化会使 工作台运行时产生“爬行”。
        3控制污染的措施
        有效地控制液压系统中的污染物侵入和污染物生 成是污染控觎关键所在,如何防止,有以下措施:
        1)合理设置过滤器
        要根据系统和元件的不同要求,分别在泵的吸油口、压力管路、泵的吸油管路、回油管路、伺服阀或调速 阀的进油口等处,按照要求的过滤精度,设置过滤器, 选用过滤器时还要考虑纳垢容量。在精度相同的情况 下,应尽量选用滤油面积大的过滤器。这样可减少过 滤器滤芯更换次数和降低外界污染物的侵入概率。在 需要时,还可增设外循环过滤系统(此时 n可选用大 些),从而使系统的污染物控制等级得到提高;
        2)合理设计油箱
        油箱内部应装设滤网式隔板,油箱盖要封闭严密, 在油箱的注油口应设置空气滤清器,油箱盖上部安装 的元件或管接头若有外泄油,不应让这些外泄油回入 油箱内使用,而应将废油引出处理,并及时排除外泄漏:
        3)严格控制工作油的温度
        在没有特定要求的情况下,可优先考虑选用体积 式调速回路,此种调速回路温升小、效率高;用扩大油 箱容量和通风自然冷却来缓解油温的升高;另外还可 采用双油箱结构方案,以实现不同温升情况下的油温 调节;当系统功率损失较大,发热量大而结构又不允许 有较大的油箱容量情况下,可采用冷却器进行强制冷却;
        4)加强液压系统的维护保养和管理
        ①定期清洗滤芯、油箱、管道和元件内部的污垢, 定期更换滤网、油箱。建立液压系统一级保养制度;
        ②通过检验油质来确定是否应该换油。因为不 同液压油的使用寿命不同,同一种液压油在不同的设 备、不同的环境、不同的维护条件下,使用期限相差很 大。常用来检测液压油污染度的方法有以下几种:铁 谱分析法(此方法无法检测非磁性污染物)、光谱分析 法(此法不能分析大于5/on的颗粒)、重量分析法(此 方法无法核查污染颗粒的尺寸大小及分布)、显微镜计 数法(可定性地比较固体污染物的尺寸大小及分布)、 自动颗粒计数法(可以直接读出颗粒的大小和分布)。 前面这些方法在某些场合,如野外和生产现场就受到限制,这些场合可使用便携式污染测量仪来检测。如 DCA数显式污染报警仪、CM20测试仪、KIJ0rIZ污染检 测仪、PFC200颗粒计数器、PCM100污染度检测仪。若 没有这些仪器,则可采用目测法和比色法。目测法就 是通过看油液的颜色、嗅油液的味道、摸油液的光滑度 来估测液压油的污染程度。比色法是指将一定体积油 样中的污染物用滤纸过滤出来,然后根据滤纸颜色来 判断介质污染程度。具体方法:取同数量使用油和同 号纯油各少许,分别滴在滤纸上,过一定时间后,比较 两种滤纸的颜色,从而确定油液污染程度和确定是否换油。
        ③加强油品管理。为保证出库油品的质量,必须 定期对库存油料进行取样化验。新油入库时应化验, 不合格的油品不准入库;油应妥善保管;建立液压设备 “用油卡”;油液转筒或注入时应过滤;并注意油桶、注油口、漏斗口等容器的清洁。
        5)设计液压油污染状态监控技术
        ①对于过滤精度要求较高的液压系统,可使用带 堵塞指示信号的过滤器;
        ②大型液压设备或自动线的回油系统可在总回 油管路的回油过滤器前安装一个压力传感器,也可在 独立过滤系统中加一个压力传感器,由压力传感器检 测油液流动和污染情况。
        4结束语
        总之,在产品设计上应完善污染控制系统,在制造 安装时加强工艺控制,如对液压元件和油路进行严格 的清洗,对油箱内表面进行除锈抛光,刷涂防锈漆进行 防锈处理,这样可减少系统被污染的机会。
        产生液压油污染的原因有很多,液压系统被污染 后的影响也很大。液压油在使用过程中又在不断产生
        污染物,所以彻底解决液压油污染问题是不可能的,但 通过采取一些确实可行的方法可控制液压油污染,使 液压油的清洁度保持在一定的等级内是可行的,从而 能保证液压系统正常工作,减小设备故障率,延长液压柱塞泵液压元件的使用寿命。

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