對液壓油污染及防治規(guī)律性的研究

對液壓油污染及防治規(guī)律性的研究

　　關(guān)于液壓油污染的來源，防治液壓油污染的文章很多，但對探索液壓油污染及防治規(guī)律性的文章并不多見，從眾多的液壓油污染原因、防治液壓油污染的方法中歸納出液壓油污染和防治污染的規(guī)律性，可以更科學(xué)、更有效地開展液壓油污染的防治，并有利于在現(xiàn)有技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新，筆者根據(jù)國內(nèi)外資料，試對此進(jìn)行研究，得出了一些初步結(jié)論供同行參考。

　　1、液壓油污染度的定義及標(biāo)準(zhǔn)

　　液壓油污染度是指液壓油受污染的程度，判定液壓油污染度的標(biāo)準(zhǔn)有國際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的ISO4406，我國制定的GB/T14039-95與ISO4406同效。

　　2、液壓油污染及防治的規(guī)律性

　　液壓油污染及防治的規(guī)律性有：防治液壓油污染的重要性，液壓油污染物來源的多樣性、液壓油污染物產(chǎn)生的必然性、液壓油污染度的可測性、防治液壓油污染的系統(tǒng)性，過濾液壓油污染的匹配性。

　　2.1　防治液壓油污染的重要性

　　統(tǒng)計(jì)資料表明工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的故障70%～80%是由于液壓油污染超標(biāo)引起的，文獻(xiàn)[1]提供了美國卡特彼勒公司的一份實(shí)驗(yàn)資料：一臺流量為12升/ 分的液壓油泵，按年200個(gè)工作日，每個(gè)工作日8小時(shí)計(jì)算。當(dāng)液壓油的污染度為ISO18/15時(shí)，則一年中流過油泵的雜質(zhì)量為35.5kg;如果液壓系統(tǒng)的污染度超標(biāo)，為ISO21/18，那一年中流過油泵雜質(zhì)量為384kg，是前者的10.8倍，由此可見液壓油污染度超標(biāo)將會(huì)給液壓系統(tǒng)造成嚴(yán)重?fù)p害，文獻(xiàn)[2]對我國某廠1400t徑鍛機(jī)主潤滑系統(tǒng)故障分析后，得出量化結(jié)論：當(dāng)油中雜質(zhì)含量接近0.09%(重量比)時(shí)就會(huì)對鍛機(jī)產(chǎn)生嚴(yán)重負(fù)面影響，故障增多;文獻(xiàn)[2]對舟橋用工程機(jī)械液壓元件的耐油污染度進(jìn)行測試，各種液壓元件的油污染顆粒直徑允許值為：液壓閥5～15μm，軸向柱塞泵/馬達(dá)：10～15μm，徑向柱塞泵/馬達(dá)：15～25μm，葉片泵為20～30μm;在常壓液壓系統(tǒng)中，液壓油中水分含量必須<0.5%，礦物液壓油中空氣溶解度≯5～10%，兩者若超標(biāo)都會(huì)增加液壓系統(tǒng)的故障率。

　　卡特彼勒公司推薦的液壓油為符合ISO18/15的，這類液壓油每1ml含雜質(zhì)微粒2500個(gè)(微粒直徑為6μm)，直徑為14μm的微粒不超過320個(gè)。眾多的故障分析表明，若液壓油污染度超標(biāo)，會(huì)導(dǎo)致液壓油性能差，零件摩擦磨損增大，傳遞動(dòng)力遲緩或停頓、降低作業(yè)性能。所以防治液壓油污染度超標(biāo)對于降低工程機(jī)械液壓系統(tǒng)故障率，保證液壓系統(tǒng)正常的性能，減少摩擦件的磨損，延長液壓油換油周期等具有十分重要的作用。

　　2.2　液壓油污染物來源的多樣性和必然性

　　液壓油污染物來源的具有多樣性的特點(diǎn)，可分為外部侵入和內(nèi)部產(chǎn)生兩大途徑。

　　(1)外部侵入。

　　a、零件制造時(shí)產(chǎn)生的切屑、磨屑等未清干凈就裝機(jī)帶入;

　　b、液壓油在貯存時(shí)由于油箱呼吸器管口加蓋不嚴(yán)，灰塵、雨水和空氣侵入，由于 溫度變化停機(jī)時(shí)空氣中的水分侵入;

　　c、在加注液壓油時(shí)由于加注容器，輸油管不潔將粉塵等雜質(zhì)混入;

　　d、在維修拆裝裝入過程雜質(zhì)混入。

　　(2)內(nèi)部產(chǎn)生摩擦件在運(yùn)行中產(chǎn)生磨損，磨屑會(huì)混入油中，據(jù)西門子公司的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，90%油污染引發(fā)的故障產(chǎn)生于磨損產(chǎn)生的磨屑微粒，另外油在高溫時(shí)會(huì)氧化。油溫在華氏 140～180度時(shí)為正常，油溫再升高，則油的氧化率會(huì)升高，油溫每升高10℃，油的氧化率會(huì)提高1倍，液壓油氧化會(huì)生成油泥(膠狀物)或?yàn)橐簤河偷碾s質(zhì)。

　　應(yīng)當(dāng)指出，對外部雜質(zhì)的侵入預(yù)防的機(jī)率很大，只要預(yù)防措施有力，幾乎從技術(shù)上可使預(yù)防率達(dá)到95%以上，但內(nèi)部都產(chǎn)生的雜質(zhì)由于在運(yùn)行不斷產(chǎn)生，因此無法從技術(shù)上做到零磨損和零氧化，只能做到微磨損和微氧化，所以液壓油的污染是一定會(huì)產(chǎn)生的，有必然性，對運(yùn)行的機(jī)器零污染是不可能的，但是針對污染物的來源多樣性，采取對應(yīng)的多樣措施，可以實(shí)現(xiàn)低污染。

　　2.3　液壓油污染度的可測性

　　為了科學(xué)地防治液壓油的污染必須檢測液壓油的污染度，檢測方法分為兩大類。

　　(1)離線(取樣、間斷)分析。定期或不定期從液壓油箱中抽取一定量的液壓油和化學(xué)分析，常用的方法有介質(zhì)常數(shù)法、光譜檢測法、常規(guī)分析法、鐵譜分析法、顆粒計(jì)數(shù)法等。在現(xiàn)場采用便攜式的污染度檢測儀進(jìn)行油樣的理論指標(biāo)分析或用經(jīng)驗(yàn)判定法定性分析。

　　(2)在線監(jiān)測，即在液壓和過濾系統(tǒng)安裝信息元件，實(shí)時(shí)監(jiān)測液壓油的雜質(zhì)含量、水分含量，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超標(biāo)則系統(tǒng)發(fā)出警報(bào)聲響(或信號燈亮)通知用戶采取措施處理。

　　2.4　防治液壓油污染的系統(tǒng)性

　　從以上分析可知，液壓油污染具有來源多樣性和必然性的特點(diǎn)，因此必須運(yùn)用系統(tǒng)工程學(xué)方法，對液壓油污染防治從液壓系統(tǒng)元件的設(shè)計(jì)、制造、使用、維護(hù)和提高液壓油的性能(抗氧化性、抗泡沫性…)、液壓油的管理等多方面著手，使液壓油污染最小化，清除液壓油污染的污染物最大化。

　　2.5　過濾液壓油污染物的匹配性

　　在液壓系統(tǒng)中采用過濾器是最有效的清除油中污染物的方法，當(dāng)今過濾器技術(shù)有了飛躍的發(fā)展，開發(fā)出型號多樣的過濾器。

　　(1)按使用場所(位置)不同可分為機(jī)外式和機(jī)內(nèi)式兩大類。機(jī)外式是在工程機(jī)械外部設(shè)置過濾機(jī)，對工程機(jī)械的液壓油進(jìn)行過濾(又稱人工腎)。機(jī)內(nèi)式是將過濾器裝在工程機(jī)械內(nèi)，在工程機(jī)械運(yùn)行時(shí)，隨機(jī)對液壓油進(jìn)行過濾。

　　(2)按過濾器濾芯的使用方法的不同，可分為濾芯更換式(濾芯失效后更換濾芯)和自清潔式(運(yùn)用自身液壓油流沖洗方式對濾芯進(jìn)行自清潔，可以長時(shí)間不更換濾芯)。

　　(3)按信號傳遞方式可分為自動(dòng)式(即濾清器配有信號元件，可以自動(dòng)記錄油的污染數(shù)據(jù)量并傳遞給信號記錄或警報(bào)系統(tǒng)。)和被動(dòng)式(只能憑肉眼觀察濾清程度)。

　　(4)按濾清器功能分為單功能型(只有清除固體污染物顆粒的功能)和多功能型(有清除固體污染顆粒、水分等多種功能)。

　　(5)按濾清器濾芯材質(zhì)可分為紙質(zhì)型、粉末冶金型、合成纖維型、金屬網(wǎng)型……等。

　　(6)按過濾精度可分為高精度濾清器、普通精度過濾器等不同型號的濾清器過濾方式、濾網(wǎng)材質(zhì)、網(wǎng)孔直徑…等參數(shù)均不相同，各有一定的應(yīng)用范圍。各種工程機(jī)械的作業(yè)性能、作業(yè)環(huán)境不同，因此其液壓系統(tǒng)中的過濾元件必須與工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的要求相匹配，超標(biāo)高配將會(huì)增加機(jī)械出廠價(jià)格和運(yùn)行成本，不達(dá)標(biāo)低配則會(huì)達(dá)不到油液清潔度要求。

　　所以在選擇液壓系統(tǒng)過濾元件時(shí)，應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，擇優(yōu)、合理地匹配。如卡特彼勒公司開發(fā)的高壓液壓裝置，其零件間隙，最小的為2μm，因此必須匹配高精度的過濾器，使液壓油中固體雜質(zhì)微粒直徑≥2μm的微粒能夠清除掉。另外該公司通過采用兩種方式對液壓油進(jìn)行過濾，即在機(jī)械維修時(shí)(在維修站或現(xiàn)場)用過濾機(jī)對液壓油進(jìn)行過濾，在機(jī)械運(yùn)行時(shí)，依靠機(jī)內(nèi)高精度的過濾器進(jìn)行液壓油過濾，由于采用2種過濾方式，既使液壓油的清潔度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，又減輕了機(jī)內(nèi)過濾器的過濾負(fù)荷，延長了機(jī)內(nèi)過濾器的使用壽命。

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