液压油污染的分析与控制

摘要:目前,液压传动的应用已遍及各个工业部门,成为实现生产过程自动化、提高劳动效率等不可缺少的重要手段之一。一个液压系统能否正常工作,油的清洁度是一个十分重要的因素。实践证明,油液污染是系统发生故障的主要原因,它严重影响着液压系统的工作可靠性和元件的使用寿命。本文对液压油的污染因素进行了分析,并提出了控制措施。

关键词:工作介质 液压系统 液压油污染 污染控制

1.引言

液压传动是以流体作为工作介质对能量进行传递和控制的一种传动形式。液压传动在某些领域内甚至已占有压倒性的优势,例如,国外生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动线都采用了液压传动。液压系统工作介质为液压油液或其他合成液体,我们要深入研究液压有污染的原因和污染控制,保证液压油在传动和控制中传递能量和信号的良好作用。

2. 液压油的物理性质

与液压传动性能密切相关的主要有三项:

2.1密度

单位体积液体所具有的质量称为该液体的密度,液体的密度随着压力或温度的变化而发生变化,但其变化量一般很小,在工程计算中一般忽略不计。

2.2可压缩性

液体因受压力增高而发生体积缩小的性质称为可压缩性。一般而言,液压油的可压缩性对液压系统性能影响不大,但在高压下或计算机远距离操纵的液压机构时,则需考虑其压缩性。

由于空气的可压缩性很大,若液压油中混入空气时,其压缩性明显增加,因此使用中应尽量避免或减少空气混入系统中。

2.3粘性

粘性的表现液体在外力的作用下流动时,分子间内聚力的存在使其流动受到牵制,从而沿其界面产生内摩擦力,这一特性称为液体的粘性。

粘性的度量度量粘性大小的物理量称为粘度。常用的粘度有三种:即动力粘度、运动粘度和相对粘度。国际标准化组织ISO已规定统一采用运动粘度来表示油的粘度,运动粘度的单位是m2/s。

温度对粘度的影响温度对液压油的粘度影响很大,温度升高,粘度降低,这一特性称为粘-温特性,粘-温性能好的液压油温度对粘度的影响较小。

3.液压油的选用

正确选用和使用液压油,对于液压系统使用的稳定性、可靠性,延长使用寿命、防止事故发生等方面有着重要作用。

在众多因素中,首要因素是液压油的粘度,粘度太大,压力损失大,致使系统效率太低,粘度太小,则泄露增加,同样影响系统效率,因此液压油的粘度应适当。

选择液压油的粘度时,还要考虑环境温度、系统工作压力、执行元件运动类型和速度以及泄漏量等因素。当环境温度高、压力高,往复运动速度低或旋转运动时,或泄漏量大,要选择粘度较高的液压油,以减少系统泄露;当环境温度低、压力低,往复运动、旋转运动速度高时,要采用粘度低的液压油,以减少液流功率损失。

4. 液压油污染的原因

液压油液污染的原因是很复杂的,但大体上有以下几个方面:

4.1 残留物的污染

主要指液压元件、管线、油箱等在制造、安装、维修过程中,砂粒、铁屑、焊渣、锈片、油垢和灰尘等,虽经过清洗,但未清洗干净而残留下来的残留物所造成的液压油液污染。

4.2 侵人物的污染:

主要指周围环境中的污染物,例如空气、尘埃、水滴等通过一切可能的侵入点,如外露的往复运动活塞杆、油箱的通气孔和注油孔等侵入系统所造成的液压油液污染;还如维修过程中不注意清洁,以粗代细,甚至不用过滤器,过滤器几年不清洗、滤网已损坏,换油或补油时不注意油的过滤、脏的油桶未经过严格的清洗拿来就用,从而把污染物带入。

4.3 生成物的污染

主要指液压系统在工作过程中所产生的金属微粒、密封材料磨损颗粒、涂料剥离片、水分、气泡及油液变质后的胶状物等所造成的液压油液污染。这些颗粒污物类似于研磨金属加工面使用的研磨剂,当通过泵、缸、阀各液压元件时,会加剧各摩擦副的磨损,产生出新的污染颗粒,造成恶性循环,大大降低元器件的使用寿命,严重威胁着液压系统的正常工作,降低过滤网附着污物的能力,常常使节流小孔堵塞,使液压元件失效,从而造成事故故障。

4.4 液压油中混入的其它油品

不同品种、不同牌号的液压油其化学成分是不相同的,当液压油中混入其它油品后,就改变了其化学组成,从而使用其性质发生变化。

5.液压油污染的控制措施

由于液压油液被污染的原因很复杂,液压系统在工作过程中液压油液又在不断产生污染物,因此,要彻底防止污染是很困难的。为延长液压元件的使用寿命,保证液压系统的正常工作,应将液压油液的污染程度控制在一定范围内。一般常采取如下措施来控制污染:

5.1 消除残留物污染

液压系统组装前后,必须对零件进行严格彻底清洗。新设备调试、使用一段时间后,要及时清洗滤子、管道并更换液压油。

5.2 减少外来物的污染

在储存、设备运行及加注等各个阶段都要防止液压油被污染。要确保油箱通气孔过滤器的完好,或采用密封油箱,以防止运行时尘土、磨料和冷却物侵入系统,向油箱加油时必须过滤,维修拆卸元件应在无尘区进行。油箱内壁一般不要涂刷油漆,以免油中产生沉淀物,为防止空气进入系统,回油管口应在油箱液面以下,液压泵和吸油管应严格密封。

5.3控制液压油液的工作温度

液压油的抗氧化性、热稳定性决定了其工作温度的界限,一般液压系统的工作温度最好控制在65℃以下。

在允许情况下,设计液压系统时要优先考虑选用容积式调速回路,此种调速回路温升小、效率高;当不便于采用容积式调速回路而采用节流调速回路时,溢流阀的设定压力不要过高,以减少溢流损失。还可以用扩大油箱容量和通风、自然冷却以及采用双油箱结构,来控制温升,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的情况下,就要采用冷却器进行强制冷却。

5.4加强液压系统的维护保养

(1)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,妥善保管油品;建立液压设备“用油卡”,油液注入时应过滤,并注意油桶、注油口、漏斗口等容器的清洁。

(2)定期清洗滤芯、油箱、管道和元件内部的污垢,定期更换滤芯。若吸油管路上安装的过滤器长期未清洗或未更换,会影响液压泵的正常工作,甚至导致液压泵的损坏,在压力油路上安装的过滤器若保养不到位,则会形成较大的压力损失,从而产生不必要的温升。

(3)定期检查、更换液压油。每隔一段时间对系统中的液压油进行抽样分析,若发现污染物已超标,则必须更换液压油。换油时要清洗油箱,冲洗系统管道元件。在日常对液压系统补充油时,不同厂家、不同标号的液压油不能混用。

6.结语

液压系统发生故障的主要原因是油液污染,我们只有熟练掌握液压油的基本特性,合理选用适宜的液压油,高度重视液压油污染的后果,深入分析造成液压油污染的原因,才能总结出多项的控制和预防措施,保证液压系统的正常运行,延长液压元件的使用寿命。

参考文献

[1] 雷天觉.新编液压工程手册[M].北京:北京理工大学出版社,1998.

[2] 章宏甲,黄谊.液压传动 [M].北京:机械工业出版社,1993.

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