浅析液压油的污染与控制

2022-11-20

液压传动技术以其传动功率大、传动平稳、自动防止过载、可实现无极变速等优势在工业各领域均有大量应用。目前发达国家的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技术。

在液压系统中, 液压油的污染问题是造成液压系统故障的主要原因之一。液压油中的污染物主要有固体颗粒、水、空气、有害化学物质和微生物等, 研究和探讨油液污染的原因并加以控制是现代液压传动工业获得最佳经济效益所必需的有效技术措施之一。因此, 本文从液压油被污染的危害性和途径为切入点, 探索一些液压系统控制油液污染的措施。

1 液压油污染的危害性

液压系统中的工作油液具有双重作用, 它即是传递动力和信号的工作介质, 同时还起到润滑、冷却和防锈的作用, 液压系统能否可靠、有效的工作, 在很大程度上取决于系统中所用的液压油。一般液压油要满足的要求是:粘温特性好;具有良好的润滑性;质地纯净, 杂质少;具有良好的化学稳定性;抗泡沫性好, 抗乳化性好;对金属和密封件有良好的相容性;体积膨胀系数低, 比热容大;闪点高, 凝点低;对人体无害, 成本低。

液压油受污染后将会导致液压元件的磨损加速、卡死直至损坏, 使液压系统性能下降, 并引起液压系统的各种故障, 国内外资料表明, 液压系统的故障大约有70%是由于油液污染所引起的。油液被污染后的危害性主要表现为以下几个方面。

(1) 在由污染引发的液压系统故障中, 大约70%是由于固体颗粒的存在造成的, 这些颗粒进入相对运动件的配合间隙, 加速液压元件的磨损, 而且堵塞元件的小孔, 使液压元件不能正常工作。

(1) 尘埃颗粒使油泵润滑部分磨损加剧, 在有着相对运动的部位颗粒所造成的磨损相当严重。

(2) 液压阀的阀芯与阀体有一定的相对运动, 且配合间隙较小, 精度较高。油液污染会引起颗粒磨损, 使阀芯移动困难或卡住, 阀口密封不严, 从而失去阀的控制性能。

(3) 灰尘颗粒在液压缸内会加速密封的损坏和液压缸内表面的磨损、拉伤, 使内外泄漏增加。

(4) 杂质会堵塞滤网, 使油泵吸油困难, 产生气蚀、振动和噪声。如堵塞严重, 会因阻力过大而击穿滤网, 造成液压系统恶性循环。

(2) 水进入油液会引起元件表面腐蚀和产生锈斑, 使油液变质并加速油液的氧化。

(3) 油液中混入空气不仅降低其体积模量, 还会引起噪声、空穴、冲击、振动、爬行等并降低油液的润滑性。

(4) 油温过高会使油的粘度降低, 氧化加快, 导致油液变质, 还会使密封装置迅速老化变质, 丧失密封性能;油温过低时, 油液粘度增大, 可能导致泵吸油困难, 使执行元件运动速度改变, 液压损失增大。

2 液压油污染的途径

液压油被污染的途径很多, 可概括为系统内部固有的、外界侵入的和系统内部生成的。因此, 油液的污染主要分为外部污染和内部污染。

2.1 液压油的外部污染

外界对液压油的污染几乎存在于从零件的加工到产品的使用整个过程中, 其主要途径为:

(1) 液压产品的加工、装配、调试过程中环境中的灰尘、杂质附在零部件上进入系统。

(2) 油液在炼制、运输和储存过程中都有可能被灰尘、砂土、锈垢、水分和其他液体等污染。

(3) 残留在液压元件内的砂粒、切削、磨料、锈片、涂料、橡胶和棉纱等在装配时造成污染。

(4) 液压系统运行过程中由于密封不严或密封装置损坏而由系统外部侵入灰尘、空气和水分等。

(5) 油箱的进气孔和注油孔, 液压元件的通气孔、散热孔等处侵入的灰尘和杂质等。

(6) 检修过程中带入液压系统的灰尘和杂质等污染物。

2.2 液压油的内部污染

液压油的内部污染与系统中零件的材料、加工方法、表面处理、结构以及工作状况有关。油液内部污染的主要途径为:

(1) 液压系统在工作过程中由于相对运动件之间的摩擦而产生的金属微粒, 密封材料磨损颗粒, 过滤材料脱落的颗粒和纤维, 剥落的油漆碎渣等污染。

(2) 油液由于混入水、空气及油液变质后产生的胶状生成物等造成的污染。

(3) 液压泵是液压油内部主要污染源之一, 特别是有铸件壳体的泵类。泵的工作强度大, 工作时间长, 其磨损污染在良好的工况下也不断发生, 在较差的工况下磨损污染更为严重。

3 液压系统控制油液污染的措施

造成液压油污染的原因多而复杂, 要彻底解决液压油的污染问题是非常困难的。液压油污染控制的基本内容和目的是将液压油的污染控制在某一允许的限度内, 即控制它使之不影响系统的性能, 以保证液压系统的工作可靠性和元件的使用寿命。作为液压系统的制造者和使用者来说, 要有效的控制液压油的污染问题, 一般主要采取如下的控制措施。

3.1 外部污染控制

(1) 液压元件在加工时要保证表面加工质量, 以减少磨损物和脱落物的产生。

(2) 液压元件装配时不准戴手套, 不准使用纤维织品擦拭配合表面。液压元件如需敲打, 可使用木锤、橡皮锤、铜棒等, 禁止使用铁锤。液压元件暂不进行组装时, 应将它们的所有油口用塑料堵堵住。

(3) 液压元件在运输过程中应注意防尘、防雨、防水包装, 并放入适量的干燥剂。

(4) 液压系统在总装配时, 胶管需用清洁的压缩空气吹净后方可安装, 接头要先用煤油清洗干净, 并用清洁的压缩空气吹干后再装配。

(5) 液压油注入油箱前必须检查油箱和液压油的清洁度, 注油时必须经过过滤器。

3.2 内部污染控制

(1) 液压元件在制造时应避免留锐边或毛刺, 应设计为易于清洗的结构, 并确保在工作温度范围内油液、密封圈、金属体之间不会出现化学性质不相容的情况。

(2) 使用合适的过滤方式, 并定期检查和清洗过滤器及油箱。

(3) 控制液压油的工作温度在20℃～65℃之间。

(4) 定期检查油液的污染度, 或采用定期换油的方法来确保液压系统的正常工作。

4 结语

综上所述, 液压系统因油液的易污染性及液压元件对污染油液的敏感性而发生故障, 影响设备正常工作, 给生产带来很大损失。因此, 我们应高度重视液压油的质量, 增强液压油的污染防护意识, 最大限度的控制和减少液压油的污染, 从而降低液压设备的故障发生率, 保证液压系统的工作可靠性和元件的使用寿命, 提高经济效益。

摘要：液压油污染是导致液压系统故障的主要原因之一, 因此, 对液压油污染的分析与控制显得尤为重要。本文分析了液压油被污染的危害性及途径, 并对控制和减少油液污染提出了相应措施。

关键词：液压系统,液压油,污染,控制