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内容简介：

建材与装饰 2 0 0 8 年 2 月下旬刊工程机械液压系统污染的危害及控制周春华（深圳市长筑路桥工程有限公司）随着液压传动和液力传动技术在工程机械上的广泛应用，对液压系统的性能提出了愈来愈高的要求。提高工程机械液压系统的工作可靠性和使用寿命愈来愈引起人们的关注。大量事实表明， 工程机械的故障和工作可靠性与液压系统污染状况有着极为密切的关系。1液压系统污染的危害液压系统受到污染，轻则影响系统的性能和工作可靠性，重则损坏机件以至系统失灵， 导致液压元件或液压系统不能工作。研究液压系统污染的危害，首先应分析污染物的成分， 污染的途径以及受污染后的危害。1 . 1污染物的成分侵入液压系统的污染杂质有很多种类。检测结果表明， 对液压系统危害较大的主要有三种类型的杂质。（1 ） 固体颗粒状杂质。如金属碎屑， 沙粒， 焊渣， 密封材料碎渣， 油漆， 包装材料碎片等。（2 ） 液体状杂质。主要是水分和其它不符合使用要求的油液。（3 ） 气体杂质。主要是空气和油液本身受到冲击而产生的气泡。1 . 2污染杂质的来源液压系统除油箱与大气连通外， 基本上是闭环系统。那么，污染杂质是通过什么途径侵入到系统内部的呢？下面对三种类型的杂质分别进行分析。1 . 2 . 1固体颗粒状杂质的来源系统内的颗粒杂质来源有两条途径：（1 ） 系统内部产生。系统运转过程中不断产生金属和密封材料的磨屑颗粒、 过滤材料脱落的颗粒或纤维。油箱中剥落的油漆， 锈斑。 气蚀现象剥落的金属碎片。 液压油因高温变质而生成的焦油， 胶质和油渣等。（2 ） 系统外部侵入。一般而言， 系统内部产生的杂质相对较少， 大部分都是由外部侵入的。从油箱的换气孔侵入。因为换气孔与大气连通， 粉尘微粒随空气进入油箱中。预留孔口和元件连接处密封不严， 微粒随空气一起被吸入。活塞杆在伸缩过程中粘带。液压油本身带有杂质。设备在制造装配过程和维修组装过程中， 由于没有彻底清除干净， 焊渣， 铁屑， 沙粒等杂质滞留在管道内。在换油时， 加注工具没有经过清洁处理， 污染物随油液一起进入系统。1 . 2 . 2液体杂质的来源液体杂质主要是水分， 其它液体污染的概率很小， 一般是意外事故， 这里不作探讨。只对水分的来源进行分析。（1 ） 空气中的水汽。 油箱液面与大气接触， 大气中的水汽含量是动态的， 随气温， 气压的变化而变化。当空气中的水蒸气达到雾点， 形成水滴， 随液压油流至液压系统的各个部位。（2 ） 系统密封不良， 水分直接渗入。油箱盖密封不严， 雨水漏入； 水冷系统的渗漏或系统结构欠缺， 易使水分渗入； 安装在油箱中的冷却盘管或挡板由于腐蚀， 碰撞等原因造成破损时， 水可直接进入液压油箱。1 . 2 . 3气体杂质的来源气体主要指空气。 空气混入液压系统的途径有很多。 其中主要有：（1 ） 由于油箱液面过低， 吸油口直接吸入空气。（2 ） 预留孔口和元件连接处密封不严。空气容易进入。（3 ） 回油管路带入。（4 ） 油液受到冲击时产生的气泡。1 . 3污染的危害研究污染杂质对液压系统元件的磨损， 损坏状况， 是掌握液压系统产生故障原因的关键所在。液压系统除了由于设计， 制造， 安装， 调试不当而产生的故障外， 其余基本上是在使用和维修过程中， 由于污染杂质侵入而造成的。随着液压技术的发展和加工工艺的不断提高， 前者引发故障的概率愈来愈低， 而后者由于人们的认识不足和使用单位管理水平跟不上，由此引起的故障愈来愈多。污染杂质侵入液压系统带来的危害主要表现在如下几方面：（1 ） 固体杂质对活塞杆， 密封圈等元件的磨损和损坏。（2 ） 固体杂质淤积在管路底部或弯头处， 造成管道截面积减少， 系统内局部压力增大， 容易发生接口渗漏或管道破裂。（3 ） 固体杂质淤积在密封圈唇部， 引起密封不良， 降低密封性质。（4 ） 空气和水分使液压油的润滑性能和防锈性能降低。（5 ） 空气和水分加速液压油的氧化变质， 使液压油的粘度降低。（6 ） 气体使液压泵工作时发出异常噪声。（7 ） 气体产生气蚀作用， 使元件受到破坏。（8 ） 气体引起工作机构出现爬行和抖动现象。（9 ） 气体增多， 会导致液压泵的容积效率下降， 能量损失增多， 使液压系统不能发挥应有的效能。（1 0 ） 气体降低液压系统的传动刚度和精度。2液压系统污染的控制分析表明， 污染是不可避免的， 但可采取一些预防控制措施，工艺与设备 1 4 7 建材与装饰 2 0 0 8 年 2 月下旬刊降低污染的程度和延缓污染的速度。2 . 1液压系统污染控制的必要性据有关工程机械故障分析显示：液压设备故障占整个设备总故障的 3 0 %，而液压系统污染引起的故障占液压系统故障的7 0 % 8 0 %。由此可见， 液压系统污染问题还没有得到有效控制。我国机械行业虽然以 2 0 世纪 8 0 年代逐步采取了各项控制液压系统污染的措施，但液压系统污染控制技术与国外发达国家相比仍有相当大的差距。因此，分析研究液压系统污染产生的原因， 寻求解决和控制的方法， 对确保工程机械的正常运转， 提高工作可靠性， 延长使用寿命具有重大意义。2 . 2简易测定液压油污染变质的方法在科研单位或实验室里， 检测油液污染变质有很多科学的，可靠的方法。例如定性、 定量分析法； 过滤称重法； 颗粒计数法等。但是施工单位不具备这样的检测条件，只能凭经验目测评定， 或采用一些简易方法测评油液的污染程度， 并据此决定是否更换液压油。（1 ） 对固体和液体污染物的测定。常采用如下简易方法：类比法。 取系统中的油液与纯净新油作比较， 通过 “一看，二闻， 三摸” 来估测油液的污染程度。一看， 即看液压油的颜色变化。凡变淡或变成乳白色， 说明液压油已混入了空气， 水或其它液体； 变黑色， 说明油液已反应变质， 生成沥青类杂质； 有沉淀物， 且沉淀物中有小黑点或亮点，说明混入了金属磨屑或粉尘等固体颗粒。二闻， 即闻油液的气味。如有异味， 说明油液已氧化变质。三摸， 即用手指沾油液摩擦， 感觉粘性差， 润滑感差， 可能混入了水或液压油已变质失效。滤纸测定法。取系统中油液少许， 滴在 2 4 0 目的滤纸上， 数分钟后观察滤纸上的痕迹。凡油滴有分布均匀的暗色中心， 外圈清晰， 说明油液污染严重， 应换油。（2 ） 对空气污染的测定。 一般采用经验识别法来估测空气含量是否过量。当机械出现如下现象时， 应视为空气含量过量：液压泵出现不正常的噪声。当外载变化时， 液压泵或安全阀偶尔发生异响， 同时工作机构出现爬行或抖动。油液透明度降低， 回油管口处有大量气泡。油液乳化变色。2 . 3控制液压系统污染的措施在液压系统工作过程中，外界环境中的污染物不断地通过各种渠道侵入系统， 对液压系统产生破坏， 影响了液压系统的正常工作。 以实际工作经验得出， 液压油箱的呼吸孔和液压缸的活塞杆密封处是污染物侵入的主要渠道， 此外， 维修和向系统加注（更换） 液压油时往往将污染物带入系统。 因此， 要控制污染物进入液压系统， 就应该把握住如下几个关键环节：2 . 3 . 1液压油箱污染的控制措施目前普遍采用的液压油箱都是通过呼吸孔与外界大气相通， 当油箱液面下降时， 大气中的尘埃和水分随外界空气被吸入油箱， 使系统油液受到污染。尘埃， 空气和水是液压系统的三大主要污染源， 因此， 解决油箱的污染问题， 是解决液压系统污染问题的最重要环节。（1 ） 尽可能采用全密封式油箱。 这种油箱通过弹性气囊或隔膜将系统油液与外界完全隔离。彻底解决了气液界面污染的问题， 是防止油箱污染最有效的措施。（2 ） 在通气孔上设置滤清器。如不能采用全密封式油箱， 可在油箱的通气孔上设置带有干燥器的空气滤清器。当油箱液面降低时， 空气通过滤清器进入油箱， 空气中的水分和颗粒杂质即被去除。（3 ） 在吸油管口前设置滤网。 设置滤网的作用是去除油液中的气泡。实验研究表明： 滤网除气效率与滤网孔大小， 油液通过滤网的速度和滤网设置角度有关系， 滤网愈密， 流速愈低， 除气效率愈高； 滤网倾角为 2 0 时除气效率最高。（4 ） 在油箱底部设置排水口和磁塞。液压油在油箱中静置2 4 h 以上，混在液压油中的水便下沉至箱底，可通过排水口排除。 磁塞可吸附铁质碎屑， 防止其随液压油流向液压系统的其它部位。2 . 3 . 2液压缸污染的控制措施液压缸的活塞杆伸出端是污染物侵入液压系统的主要部位之一。 目前， 普遍在活塞杆压力密封外端设置防尘密封以防止外界污染物侵入。防尘密封的工作性能对可靠地保护液压系统具有重要作用。一旦防尘密封失效，活塞杆压力密封即暴露于外界， 粘附污染物而迅速磨损失效， 从而导致活塞密封的磨损和失效。另外， 活塞杆表面损伤或弯曲变形， 也会使防尘密封和活塞密封迅速失效。（1 ） 定期检查活塞杆， 发现损伤或变形， 马上修复或更换。（2 ） 使用高性能的防尘密封圈。（3 ） 活塞杆的液压密封面采用活塞压力密封和防尘密封的组合形式。这种组合密封的防污性能为各单个密封防污性能的综合。组合密封的污染侵入比为各个密封侵入比的乘积。 （密封侵入比= 密封外部污染颗粒浓度与密封内部污染颗粒浓度的比值）2 . 3 . 3设计、 使用与维修过程中的控制措施（1 ） 合理设计系统的结构。例如： 在液压系统最高处应设置排气塞或排气阀； 油箱的出、 回油口应设在油箱液面以下； 回油口断面应做成斜面以减少回油涡流和搅动；液压泵吸油管口径应尽可能大一点， 尽可能减少管路的弯曲； 避免或减少使用节流阀； 选择合理的密封件及密封结构； 提高液压泵的吸入压力； 降低工作机构的运动惯性； 提高系统的整体密封性能。（2 ） 经常保持