淺析液壓傳動(dòng)與污染控制

摘要:隨著液壓傳動(dòng)越來越廣泛的應(yīng)用，伴隨而來的污染也日趨嚴(yán)重。文章通過介紹控制液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)泄漏，控制各種噪聲的產(chǎn)生，合理設(shè)計(jì)、制造和使用液壓設(shè)備，即可有效控制污染。

關(guān)鍵詞:液壓傳動(dòng);污染;控制

中圖分類號(hào):TH137 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1006-8937(2009)12-0121-02

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜且精密度高的機(jī)、電、液綜合系統(tǒng)。由于具有重量輕，體積小;結(jié)構(gòu)簡單，輸出力量大;易于實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速、自動(dòng)控制和往復(fù)運(yùn)動(dòng)中的頻繁換向;且元件排列布置靈活方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，在各行各業(yè)中廣泛應(yīng)用。隨著科技的進(jìn)步及工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，液壓傳動(dòng)的應(yīng)用將越來越廣，但伴隨而來的污染也日趨嚴(yán)重，并成為妨礙液壓技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展的因素，必須有效地進(jìn)行控制。

1液壓傳動(dòng)工作介質(zhì)污染控制

1.1工作介質(zhì)污染

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)采用的工作介質(zhì)是液壓油液，因?yàn)槠湫孤┑皆O(shè)備外部，而造成對環(huán)境的污染。油液在液壓系統(tǒng)內(nèi)部就由于固體顆粒、水、空氣、化學(xué)物質(zhì)、微生物等固有、入侵或生成污物的存在而被污染。如水的入侵加速油液的氧化并和添加劑起作用產(chǎn)生黏性膠質(zhì);污物繁殖的細(xì)菌，即微生物的生成加劇油液老化變質(zhì)，發(fā)黑發(fā)臭，并加速液壓元件的腐蝕。另外，液壓設(shè)備用油液作為工作介質(zhì)傳遞或轉(zhuǎn)換能量，工作過程中的機(jī)械能損失、壓力能損失和容積損失，必然轉(zhuǎn)化成熱量放出，使油溫過高，導(dǎo)致油液變質(zhì)，再加上不正當(dāng)?shù)臒崮?、靜電能、磁場能及放射能等也加劇了油液的變質(zhì)污染，有的甚至招致火災(zāi)。這些已經(jīng)污染了的油液泄漏到設(shè)備外部，在各種外因的作用下，進(jìn)一步變質(zhì)，從而對環(huán)境造成更為嚴(yán)重的污染。

1.2工作介質(zhì)污染控制

液壓油液泄漏的原因很多，有設(shè)計(jì)方面的，有加工方面的，還有使用等多方面的。我們要針對泄漏原因采取相應(yīng)的措施，積極控制這種污染。

①嚴(yán)格控制系統(tǒng)壓力在規(guī)定范圍內(nèi)。液壓系統(tǒng)油液工作壓力過高，可使密封件產(chǎn)生變形造成泄漏;或兩結(jié)合面之間的紙墊被擊穿以及從密封結(jié)合面之間的縫隙處擠出。因此，要適當(dāng)調(diào)低液壓系統(tǒng)壓力，嚴(yán)格控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，也不可調(diào)整的過低。另外，潤滑系統(tǒng)壓力也應(yīng)調(diào)整到規(guī)定范圍，且流量適當(dāng)減少，使?jié)櫥湍芗皶r(shí)回油不致外溢。

②控制系統(tǒng)溫升。系統(tǒng)油溫升高，除了容易使油液老化變質(zhì)外，會(huì)使液壓油液的黏度降低，泄漏增大。此外，油溫過高，會(huì)使機(jī)械產(chǎn)生熱變形，有的運(yùn)動(dòng)配合面之間的間隙增大，使泄漏增加;還會(huì)使橡膠密封圈變形，提早老化失效，喪失密封性，造成泄漏。因此，要合理的設(shè)計(jì)液壓元件和液壓系統(tǒng)，優(yōu)化選材，提高液壓元件和液壓系統(tǒng)的加工精度和裝配質(zhì)量，嚴(yán)格控制相配件的形位公差，采用摩擦因數(shù)小的密封材質(zhì)并改進(jìn)密封結(jié)構(gòu)，確保合理的間隙和密封效果。

③主動(dòng)維護(hù)和及時(shí)檢修。設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，可能因?yàn)槭褂镁S護(hù)不當(dāng)而造成泄漏污染。如油管破裂造成高壓油大量外泄;油管接頭、接口套損壞或螺母松動(dòng)及結(jié)合件上的螺釘未擰緊或螺紋產(chǎn)生爛牙造成油液泄漏;密封件損壞或因材料老化失去彈性、彈簧彈性差，有的方向性密封件裝配時(shí)方向裝錯(cuò)等，都會(huì)引起泄漏造成污染。所以，對液壓設(shè)備要采取主動(dòng)維護(hù)，主動(dòng)維護(hù)是新近發(fā)展起來的一種基于狀態(tài)檢測的機(jī)器維護(hù)策略，這種維護(hù)方式是在機(jī)器開始發(fā)生失效(村料磨損和性能下降)之前采取的維護(hù)活動(dòng)。它通過監(jiān)測可導(dǎo)致失效的系統(tǒng)根源性參數(shù)并及時(shí)糾正根源性異常工況，以保持機(jī)器健康的工作狀態(tài)。而對已出現(xiàn)問題的元件要及時(shí)修理或更換。

此外，還要采取切實(shí)有效的措施，積極抑制系統(tǒng)內(nèi)部油液的污染，從根源上進(jìn)行早期控制。

2液壓系統(tǒng)噪聲污染控制

噪聲作為污染已日益受到人們的重視。液壓系統(tǒng)噪聲分流體噪聲和機(jī)械噪聲兩種。

2.1流體噪聲污染控制

在液壓系統(tǒng)噪聲中，流體噪聲占相當(dāng)大的比例，這種噪聲是由于油液的流速、壓力的突變、流量的周期性變化以及氣穴等原因引起的。

①液壓泵噪聲污染控制。液壓泵在吸油和壓油工作循環(huán)中，除周期性的壓力和流量變化，形成壓力脈動(dòng)，引起液壓振動(dòng)，以及管路和閥類元件對液壓脈動(dòng)產(chǎn)品反射作用，在液壓回路中產(chǎn)生波動(dòng)，與泵發(fā)生共振，產(chǎn)生噪聲污染外，困油及氣穴現(xiàn)象也是不可忽視的原因。當(dāng)泵密封容積由大到小時(shí)，因液體不能壓縮而產(chǎn)生很大壓力，此時(shí)若發(fā)生困油，則壓力油將從縫隙處擠出，使泵內(nèi)某些零件增加很大的高頻率撞擊負(fù)載，而產(chǎn)生噪聲污染。當(dāng)密封容積由小到大時(shí)，則因部分壓力油已被擠出去，容積增大時(shí)，來不及補(bǔ)油而形成局部真空，系統(tǒng)中的壓力低于空氣分離壓時(shí)，使溶于油液中的空氣分解產(chǎn)生氣泡而輸送至液壓系統(tǒng)內(nèi)，當(dāng)這些氣泡遇到高壓便被壓破，產(chǎn)生較強(qiáng)的液壓沖擊，引起流量不均和振動(dòng)也產(chǎn)生噪音。如液壓泵吸油管密封不嚴(yán)、油箱中油液不足、吸油管浸入油液液面深度不夠、吸油管進(jìn)油口截面過小、濾油器表面被污物阻塞等都會(huì)使泵吸入空氣，產(chǎn)生這種噪聲污染。

因此，齒輪泵的齒輪模數(shù)應(yīng)量取小值，齒數(shù)取大值，卸荷槽的形狀、尺寸和位置布局要合理，以減小液壓沖擊;葉片泵在配油盤的兩個(gè)壓油腔處開三角溝槽，使被困住的油液通入壓力油腔;柱塞泵的柱塞數(shù)的確定要科學(xué)合理，柱塞數(shù)不同，其輸出流量的脈動(dòng)率就不同;為防止空氣混入，泵的吸油口應(yīng)足夠大，而且應(yīng)沒入油箱液面以下一定深度，以防吸油后因液面下降而吸入空氣;為減少液壓沖擊，可延長閥門關(guān)閉時(shí)間，并在易產(chǎn)生液壓沖擊的部位附近設(shè)置蓄能器，以吸收壓力波;另外，也可增大管徑和使用軟管，以減少和吸收振動(dòng)，降低噪聲污染。

②液壓控制閥噪聲污染控制。各種液壓控制閥在液壓系統(tǒng)中使用的幾率極高，由此而產(chǎn)生的噪聲污染也不可忽視。液壓控制閥的調(diào)壓彈簧剛度要合理，不能損壞;保證閥座密封結(jié)合面的精度，使滑閥在閥體孔內(nèi)移動(dòng)靈活無阻滯;保持滑閥阻尼孔的暢通;節(jié)流閥開口小、流速高會(huì)產(chǎn)生噴流，故應(yīng)減小節(jié)流閥進(jìn)出油口液壓差，或采用小規(guī)格節(jié)流閥，使得在流量很少的情況下，節(jié)流閥開口仍很大;在電磁換向閥油路中設(shè)置緩沖裝置;以減少液壓沖擊，降低噪聲污染。

2.2機(jī)械噪聲污染控制

機(jī)械噪聲往往是液壓系統(tǒng)的過度振動(dòng)引起的。電動(dòng)機(jī)、液壓泵和液壓馬達(dá)都以高速回轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)動(dòng)部件不平衡，就會(huì)產(chǎn)生周期性的不平衡力，引起轉(zhuǎn)軸的彎曲振動(dòng)，這種振動(dòng)傳到油箱和管路時(shí)，會(huì)發(fā)出很大的聲響，產(chǎn)生噪聲污染。因此，應(yīng)對轉(zhuǎn)子進(jìn)行精密的動(dòng)平衡實(shí)驗(yàn)，并注意盡量避開共振區(qū)。

液壓泵安裝的不平衡多是由柔性聯(lián)接的不平衡及泵軸對中性不好引起的，如電動(dòng)機(jī)和液壓泵不同軸以致聯(lián)軸器偏斜，即產(chǎn)生振動(dòng)引起噪聲污染。所以要提高液壓泵的安裝精度，保證其良好的對中性。

電動(dòng)機(jī)的機(jī)械噪聲包括轉(zhuǎn)子不平衡引起的低頻噪聲，軸承有缺陷和安裝不合適而引起的高頻噪聲以及電動(dòng)機(jī)支架與電動(dòng)機(jī)之間共振所引起的噪聲。控制這種噪聲污染的方法是，軸承與電動(dòng)機(jī)殼體和電動(dòng)機(jī)軸配合要適當(dāng)，過盈量不可過大或過小，電動(dòng)機(jī)兩端蓋上的孔應(yīng)同軸;軸承潤滑要良好。機(jī)械零件缺陷和裝配不合格、元件固定不牢都會(huì)引起振動(dòng)而造成噪聲污染。因此，必須嚴(yán)格保證制造和安裝的質(zhì)量及產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的科學(xué)合理。

3其他污染控制

液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，液壓元件盡量采用相容性好的材料，不采用難以回收或無法回收的材料，并盡量減少材料的種類，以利于產(chǎn)品廢棄后的有效回收。盡量少用或不用有毒有害的原材料。盡量采用模塊化設(shè)計(jì)，簡化液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少元件數(shù)目，這樣既便于裝配、拆卸，又便于廢棄后的分類、回收處理，以最大限度地控制污染。

液壓傳動(dòng)的應(yīng)用所導(dǎo)致的污染不可忽視，研究和分析液壓傳動(dòng)所致污染的機(jī)理，從而控制污染并改善液壓系統(tǒng)的性能，對社會(huì)發(fā)展有著積極而深遠(yuǎn)的意義。

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