液压传动的磨损

1、 液压污染与磨损简介 液压系统污染物的种类和特性液压系统污染物的种类和特性 污染磨损机理污染磨损机理 典型液压元件的磨损典型液压元件的磨损 液压系统污染物的种类和特性 1、污染物污染物是指液压系统中油液中对系统起危害作用的物质。2、污染物的种类油液中的污染物的存在形式根据其物理状态可分为固态、液态和气态。 固体污染物通常以颗粒状存在于系统油液中，包括有：金刚石切屑硬质颗粒硅沙灰尘 磨损的金属金属氧化物 固体颗粒添加剂/水的凝聚物软质颗粒油料的分解物与聚合物棉纱纤维 液态污染物主要是外界侵入的游离水及溶解水和氯及其它卤化物。气态污染物主要是空气。3、污染物的来源系统油液中污染物的来源主要有以下四

2、个方面：（1）系统固有的污染物：系统及元件在加工、装配、包装、存储和运输过程中残留的污染物。（2）系统产生的污染物：系统元件磨损产生的颗粒、管道内的锈蚀剥落物以及油液氧化和分解产生的颗粒与胶状物质等。（3）外界侵入的污染物：通过油箱通气孔，油缸轴封，泵的轴封等侵入系统的污染物。（4）维修产生的污染物：系统维修、油料补充带入的污染物。 污染物 外部侵入 内部产生 维护 操作 制造时 运营时液压系统污染物的种类和特性液压系统污染物的种类和特性4、污染物的危害 油液污染直接影响液压系统的工作可靠性和元件的使用寿命，国内外资料表明，液压系统的故障大约有70%是由于油液污染引起的。油液污染对系统的危害主

3、要有以下几方面：（1）元件的污染磨损 油液中的污染物引起元件各种形式的磨损。固体颗粒进入元件运动副间隙内，对零件表面产生切削磨损或疲劳磨损。高速液流中的固体颗粒对零件表面的冲击引起冲蚀磨损。油液中的水和油液氧化变质的生成物对元件产生腐蚀作用。此外，系统油液中的空气引起气蚀，导致元件表面剥蚀和破坏。 （2）元件堵塞与卡紧故障 固体颗粒堵塞液压阀的间隙和孔口，引起阀芯阻滞和卡紧，影响阀的工作性能，甚至导致动作失灵，造成系统故障。（3）加速油液性能劣化 油液中的水和空气以及热能是油液氧化的必要条件，而油液中的金属微粒对油液氧化起作重要的催化作用。 此外，油液中的水和悬浮气泡显著降低运动副间油膜的强度

4、，使润滑性能降低。 液压系统污染物的种类和特性液压系统污染物的种类和特性污染磨损机理磨损是机器运转中普遍存在的一个严重问题，是液压系统元件失效的主要原因。油液中的固体颗粒污染物是引起元件磨损最主要的因素，由于它和元件表面的相互作用产生各种形式的磨损，导致元件表面损坏和性能下降。此外，油液中的水、有害化学物质和空气等污染物还会引起元件的腐蚀和气蚀，同样造成元件的磨损。 污染磨损的形式和机理如下： 污染磨损机理 腐蚀磨损 磨粒磨损 气蚀磨损 水和化学物对 固体颗粒物对 气泡破裂对表面的化学作用 表面的机械作用 表面的冲击作用 切削磨损 疲劳磨损 粘着磨损 冲蚀磨损切削磨损如图1所示，切削磨损导致：

5、尺寸改变产生泄漏效率减低产生新颗粒，导致磨损加剧进入元件运动副间隙内的坚硬固体颗粒物嵌入在其中材料较软的零件表面上，犹如切削刀具，在相对运动中将另一零件表面材料切削下来。与运动副间隙相仿或略大的颗粒是最危险的，要保护运动副表面不受磨损，就必须滤除大小与运动间隙尺寸相仿的颗粒。 图 1 切削磨损 1、切削磨损、切削磨损疲劳磨损如图2所示，当固体颗粒进入运动副间隙中，在碾压和滚动下，颗粒将零件表面犁出沟槽，但不产生切屑。以上过程主要是材料的塑性变形，形成凸起的沟槽，使材料产生错位，从而削弱了材料的强度，由此引起表面粗糙度增大和材料错位导致材料表面疲劳。 图 2 疲劳磨损2、疲劳磨损、疲劳磨损粘着磨

6、损如图3所示，在超载负荷、低速运转和/或流体粘度降低，都会降低油膜厚度进而发生金属对金属的直接接触。这样金属表面的凸点会彼此发生“冷焊”而粘在一起，当相对移动时这些冷焊点被剪下而产生金属颗粒。 图3 粘着磨损 3、粘着磨损、粘着磨损冲蚀磨损如图4所示，冲蚀磨损是由颗粒冲击元件表面或棱边，因冲击动量造成表面材料剥落而产生的磨损。此类磨损在承受高j流速的元件中最为常见，如伺服阀、比例阀。颗粒对表面的连续撞击，也会使元件表面凹陷，最终产生疲劳磨损。 图 4冲蚀磨损 4、冲蚀磨损、冲蚀磨损典型液压元件的磨损液压系统中，颗粒污染物使元件磨损加剧，系统工作性能变坏，寿命缩短，甚至损坏。对于泵类元件，污染颗

7、粒使泵的相对运动部件，如柱塞泵中的柱塞和缸孔、滑履和斜盘，叶片泵中的叶片和叶片槽、转子端面和配流盘，齿轮泵中的齿轮端面和侧板、齿轮和壳体等零件的磨损。对于阀类零件，污染颗粒会加速滑动面和控制孔口的磨损，堵塞节流孔或阻尼孔，使阀的性能变坏或动作失灵。对于液压缸，污染颗粒会加速密封件的磨损，使泄漏量增大。对于轴承，污染颗粒会造成轴承和轴颈的严重磨损，使摩擦阻力增大并导致旋转部件的不平衡，最终使轴承和轴失效。典型液压元件污染失效形式如下：1、液压泵磨损 液压泵磨损如图5所示，液压泵是对污染物最敏感的元件之一，间隙尺寸颗粒会加剧泵的磨损，从而导致泄漏量增大，温度升高，泵的压力降低以及效率降低。 图 5

8、-1 齿轮泵磨损 图 5-2 叶片泵磨损 齿轮泵齿轮泵 叶片泵叶片泵 柱塞泵柱塞泵 动态间隙 动态间隙 动态间隙 齿轮与侧板：0.55m 叶片侧面：513m 柱塞与柱塞孔：540m 齿顶与壳体：0.55m 叶片顶端：0.51m 配流盘与缸体：0.55m图 5-3 柱塞泵磨损2、液压阀磨损 液压阀磨损如图6所示，液压阀是液压系统中对污染比较敏感的元件，特别是精密控制阀，其对污染的敏感性都高于其它任何元件，极易造成磨损和粘着，使阀门反应动作慢、不稳定或卡死。 图 6 液压阀磨损 典型液压阀动态间隙值典型液压阀动态间隙值伺服阀 14m比例阀 16m方向控制阀 28m间隙尺寸颗粒间隙尺寸颗粒 会导致会

9、导致响应慢，不稳定阀芯卡死/静摩擦表面腐蚀吸入式电磁线圈烧毁安全系统失效3、液压缸磨损液压缸磨损如图7所示，污染物的侵入，主要是通过液压缸活塞杆及密封件。外伸的活塞杆，其上的油膜会粘附周围环境中的污染颗粒，当活塞杆回到液压缸中，系统中的流体会把这些颗粒由活塞杆上冲到液压油中。试验表明，每扫过1cm2的活塞杆面积，将有一个大于10m的颗粒进入油缸，颗粒的磨损将造成漏油、失速等故障。图 7 液压缸磨损间隙尺寸污染颗粒的影响 活塞杆密封件磨损： 漏油损失 青铜导向套密封件磨损： 无法直线运动 活塞密封件磨损： 油缸速度降低，荷载能力下降 活塞轴承磨损： 同轴度变差 轴承磨损如图8所示。在滚动和滑动接触的轴承中，一层薄油膜把球与套圈或轴瓦表面与轴分开。只要在运动件之间没有直接接触，轴承的预期疲劳寿命就几乎是无限的。发生