全液压钻机液压系统清洁度与可靠性的关系浅析.docx

全液压钻机液压系统清洁度与可靠性的关 系浅析 摘要：近年来，全液压各种用途的钻机愈来愈多，为 使钻机更可靠的工作，如何保证液压系统的清洁，减少污 染物对系统的危害，文章提出了在设计、制造、组装、调 试和使用各阶段控制液压系统清洁度所采取的措施，以利 于生产厂家借鉴。 关键词：全液压钻机；液压系统污染；清洁度措施 一、概述 液压传动以其独特的优点已被广泛应用。在经济发达 国家，绝大部分工程机械和岩土钻凿机械早已采用了液压 传动方式。我国自改革开放以来，随着经济建设的迅速发 展，在许多产品的更新换代中，吸取了国外先进经验，已 有越来越多的产品采用了液压传动方式，如起重机、挖掘 机、压路机等，并由此带动了我国液压基础件的生产，与 20 世纪 70 年代相比，在产品的品种、水平、质量和配套性 方面都有了较大的提高，并且生产厂家增多，使用者有了 选择的余地，为今后在钻探设备设计中采用液压传动创造 了条件。 目前国内的岩土钻凿机械仍是以机械传动液压操纵方 式为主。近年来专家们介绍了许多国外先进的岩土钻凿机 械，并对国内的发展方向作了论证和导向，其主要特点之 一便是这类机械的传动方式多为液压传动。例如，灌注桩 的成孔机械方面，由于其成孔方法向无循环液施工方向发 展，液压传动便于采用“积木”式组合设计，便于根据地 层需要组合成多种工艺功能的设备，使设备的适应性能强， 施工效率高。锚杆钻机要求施工空间任意方位角钻孔，采 用液压传动可更好地适应施工要求。在连续墙的成槽机械 方面，液压式冲抓斗的闭合力远大于机械式冲抓斗，不但 施工效率高，而且对地层的适应性强。近年来，一些经济 实力强的施工单位，已经根据工程需要，从国外进口了不 同种类的钻探设备。可以预见，在未来我国岩土钻凿机械 的新产品研制中，将逐步扩大采用全液压动力头钻机。为 了新型岩土钻凿设备研制成功和顺利投产，如何用好昂贵 的进口设备，提高液压系统工作的可靠性，已摆在我们钻 探工作者面前最重要的问题，应该认真对待引起大家的高 度重视。 二、液压系统的清洁度是保证工作可靠性的关键 据日本和美国一些公司的调查统计表明，液压机械故 障率的 70是液压系统，而液压系统的故障率 75是由于 液压油不清洁造成的；英国液压研究协会的研究结果则表 明，若提高液压系统的清洁度，将大幅度提高元件的寿命， 例如原设计的目标清洁度 2017，若使用中将系统的清洁 度提高到 1714，元件的寿命可延长两倍，提高到 16/13，元件寿命可延长 3 倍，若提高到 1512，则元件寿 命延长更高。由此可见，液压系统的清洁度状况和液压油 的污染程度，是影响液压机械工作可靠性和元件使用寿命 的关键。 三、污染源及其危害 侵入液压油的污染物有型砂、铁屑、焊渣、灰尘等固 体颗粒；纤维、漆片、胶膜等杂物；水分、清洗液或其他 不相溶的油液等。 固体颗粒的污染，使泵、马达的运动件磨损加剧，效 率降低，发热，甚至烧坏，大大缩短泵、马达的使用寿命； 固体颗粒侵入滑阀的缝隙时，将会划伤表面，加剧磨损， 增大间隙或卡阻阀芯，使阀的性能降低或失灵；进入调压 阀或节流阀时，会将节流孔、阻尼孔堵塞，或垫于阀口， 使阀失灵；进入液压缸时，会加速密封件的磨损，使泻漏 加大，效率降低。关于固体颗粒的危害，日本建设机械化 协会曾作过试验，把等于工作油量约 0.005 啪细砂分 3 次 逐渐投入工作油内，仅转动 50 小时，就与无尘转动 l000 小时以上的磨损量相等。按此推算，如果一个液压系统的 用油量为 300kg，其中若有 l5g 的固体颗粒入侵，将使元件 寿命缩短 20 倍，有人曾对某厂的液压控制阀作了检查，发 现单个阀体内的含砂量就有 4g，因此，如不严格控制，系 统中的总含砂量就有可能达到 l5g，将给系统造成严重损坏。 固体颗粒的存在，还有可能造成重大机械事故。上海港曾 有一台汽车起重机，由于污垢颗粒卡在支腿油缸的液压锁 内，使锁闭失效，而造成起重机翻入黄浦江的事故。在凿 岩机械中，也曾有过因油液污染造成动作不灵和缩短元件 寿命的例子。ISO 标准中，以一定容积油液中所含固体颗粒 的大小和数量表示油液清洁度的等级，由此可以说明，固 体颗粒是液压系统中的主要污染源，也是危害最大的污染 源。清洗零件时留下的棉纱、纤维；组装时切下的胶膜； 从油箱内壁上剥离的漆片等杂物，常易堵塞元件的节流孔 或阻尼孔，使阀工作失灵。 液压用油，为改善其性能，满足系统元件的要求，油 液中加有各种化学添加剂，如抗氧化、防锈、抗磨、增粘 和低凝等添加剂。工作过程中，在温度、压力影响下，油 液产生化学变化，主要是氧化。当混入油液中的水分和起 催化剂作用的金属颗粒同时存在时，油液的氧化速度急剧 增快，水和铁使氧化速度增快约 10 倍，水和铜使氧化速度 增快约 30 倍。化学变化的结果，使油液性能劣化，甚至变 质，危害系统及元件，所产生的可溶和不可溶的化合物， 如树脂、酸性物质和沉淀物等，进一步增加了油液的污染。 油液中的污染物来源于元件、组装、调试和使用各个 阶段。如果系统中有少数元件不清洁，其污染物随着油液 的循环而流遍全系统，同时危害其他元件；如元件均符合 清洁度标准，而组装时接头、管路等清洗不净，同样也会 损坏元件；有了清洁的元件和系统，使用时若不注意液压 油的贮存、添加方法、和油箱内油质的变化情况，也会影 响整个系统，所以要控制和提高液压系统的清洁度是贯穿 于设计、制造、组装、使用和维护等整个过程的系统工程。 四、污染的控制 绝对净化的系统是没有的，但污染是可以控制的，一 般从以下两方面入手：一是防止污染物的侵入；二是将系 统中已有的污染物清除出去。可分三个阶段采取措施： 设计阶段 1、要根据元件要求在系统中设置适当的滤油器。过滤 是清除固体颗粒和杂物的最有效方法，也是污染控制的关 键措施。设置滤油器能达到三个目的：防止切屑和其他大 颗粒造成元件卡死、划伤和堵塞等损坏性故障的发生；把 油液的清洁度控制在系统元件能忍受的水平上；防止磨料 对元件的磨损。因此在泵的吸口、重要元件的入口及油液 流回油箱的部位，分别设置不同精度的滤油器。滤油器应 有指示装置，其安装位置要便于清洗和更换。 2、油箱是空气、水分、灰尘侵入系统的主要渠道，设 计时要采取有效措施预防。油箱内壁应作表面处理，防止 铁锈、焊渣、漆片等对油液的污染。 组装调试阶段 1、接头管道的清洗，可采用柴油或汽油清洗，最好用 循环液冲洗。对于接头、三通类零件，清洗前必须将加工 毛刺清理干净，特别是相交通道孔处的飞刺；对于碳钢管 道，清洗前必须先进行酸洗除锈。 2、系统的清洗，调试前可另用小流量的泵站，按规 程分别对各支系统进行循环清洗，其目的是清除组装时带 入的污染物，和保持系统油箱的清洁。 3、液压油在贮存过程中常有污染，调试前应通过滤油 器向油箱内加油。 使用阶段 1、应注意油箱的防尘、防水、保持液压系统的密封性， 严禁异种油液进入系统。 2、定期检测、更换液压油。定期检测和控制液压油的 清洁度，是主动预防系统故障和延长元件寿命的关键技术 措施之一，如有条件，应定期对油液油样作理化检测，通 过检测，可提前发现事故隐患，采取维护措施，也可通过 目测外观