裝載機(jī)液壓系統(tǒng)清潔度的控制與應(yīng)用

劉奎波

（廣西柳工機(jī)械股份有限公司，廣西 柳州545007）

工程機(jī)械液壓系統(tǒng)正在向高壓、高轉(zhuǎn)速和高精度方向發(fā)展，液壓油的污染對液壓系統(tǒng)的性能及可靠性有很大的影響。大部份故障（占70%~80%）均由于液壓油中污染雜質(zhì)所引起的，所以對液壓油的污染及其控制問題必須引起足夠的重視。而提高裝載機(jī)液壓系統(tǒng)的清潔度，可以減少液壓系統(tǒng)中的元件、附件的故障，能大大提高裝載機(jī)的品質(zhì)，降低設(shè)備在三包期間企業(yè)的成本。

1 油液污染原因及導(dǎo)致結(jié)果分析

1.1 液壓系統(tǒng)的污染物來源分析

液壓系統(tǒng)的污染物主要有先天性污染及再生性污染。

1.1.1 先天性污染

（1）鑄件內(nèi)腔毛坯面清砂不干凈；

（2）零件加工后毛刺清理不徹底；

（3）使用的清洗液不干凈，造成零件污染；

（4）裝配過程帶入到液壓系統(tǒng)中的雜質(zhì)；

（5）零部件貯運過程中沒有可靠的防護(hù)措施；

（6）油漆時將漆料掉入到液壓系統(tǒng)中；

（7）加油時所使用的設(shè)備將污染帶入油箱；

（8）油料本身達(dá)不到產(chǎn)品清潔度要求。

1.1.2 再生性污染

整機(jī)裝配好后，在鏟土、調(diào)試及后期工作過程中，液壓系統(tǒng)中運動零件相互摩擦所產(chǎn)生的金屬顆粒造成液壓油的污染現(xiàn)象被稱為再生性污染。

1.2 油液導(dǎo)致的后果

油液污染可導(dǎo)致液壓系統(tǒng)出現(xiàn)三個方面的失效，分別是突發(fā)失效、間歇失效及退化失效。

（1）突發(fā)失效。簡單來說，當(dāng)油中大顆粒的污染物進(jìn)入泵或閥時，將導(dǎo)致葉片被卡死在轉(zhuǎn)子槽里面無法動作。同樣，大顆粒的污染雜質(zhì)亦有可能堵塞閥的控制節(jié)流孔，使閥的動作不靈活。

（2）間歇失效。舉例來說，若閥座較硬，當(dāng)污染顆粒接觸閥座時，由于顆粒不能嵌入閥座，導(dǎo)致閥無法順利關(guān)閉。雖然，當(dāng)閥再次被打開時該顆粒會被油液沖走；但其它污染顆粒的出現(xiàn)，將導(dǎo)致上述情形再度發(fā)生，即閥無法完全關(guān)閉，并出現(xiàn)間歇失效。

（3）退化失效。退化失效則是磨粒磨損、腐蝕、混氣、沖刷磨損或表面疲勞的結(jié)果。大多數(shù)的污染物質(zhì)均屬磨粒性的，它們會入侵液壓泵、控制閥或油缸的配合間隙中，使滑動部位的摩擦阻力增大，令元件動作不靈活或誤動作的出現(xiàn)。

2 整機(jī)清潔度的要求及檢測方法

2.1 工程機(jī)械整機(jī)清潔度的要求

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)要求，以合格品的要求為例：在GB/T14039中，20是指每毫升油液內(nèi)直徑>5μm的雜質(zhì)在5 000~1 0000顆范圍內(nèi)，17是指每毫升油液內(nèi)直徑≥15μm的雜質(zhì)在640~1 300顆的范圍內(nèi)。工程機(jī)械整機(jī)液壓系統(tǒng)的清潔度等級與工程機(jī)械產(chǎn)品等級的關(guān)系如表1所示。

表1 各種標(biāo)準(zhǔn)對裝載機(jī)液壓系統(tǒng)清潔度的要求（單位(顆)）

2.2 檢測方法

檢測方法主要有顆粒法檢測和稱重法檢測。

顆粒法檢測，即將系統(tǒng)中的液壓油經(jīng)過充分?jǐn)嚢杈鶆蚝?，取出一定量的油液，?jīng)濾紙過濾后對單位面積內(nèi)的雜質(zhì)進(jìn)行顆粒計數(shù)，然后對照標(biāo)準(zhǔn)確定其清潔度的等級。

稱重法檢測，即對某個液壓元件內(nèi)部與液壓油接觸的表面，將100 mL的液壓油用Φ0.8μm的濾網(wǎng)過濾后，烘干濾網(wǎng)，稱量雜質(zhì)的重量。

其中，稱重法較適合于液壓系統(tǒng)中某一單元的清潔度檢測，且只能夠提供污染量分析的依據(jù)，但不能測定污染顆粒尺寸的大小。而顆粒法比較適合整個系統(tǒng)的檢測，方便省時，能夠較為準(zhǔn)確地提供各個尺寸范圍的污染顆粒大小分布情況分析。

3 液壓系統(tǒng)污染控制途徑

首先，應(yīng)該將整個液壓系統(tǒng)分成若干單元，對各個單元的雜質(zhì)含量進(jìn)行測定，然后找出主要矛盾加以解決。裝載機(jī)的液壓系統(tǒng)單元劃分區(qū)域有：液壓油箱；油管（軟管、硬管、接頭）；泵（工作齒輪泵、轉(zhuǎn)向齒輪泵）；閥（分配閥、減壓閥、流量放大閥、先導(dǎo)閥、溢流閥、換向閥）；油缸（轉(zhuǎn)向油缸、動臂油缸、轉(zhuǎn)斗油缸）。

按上述方法劃分后，用“稱重法”分別進(jìn)行逐個元件測定計量，確定其百分比含量后，找出關(guān)鍵項和次要關(guān)鍵項。由于不同生產(chǎn)單位的設(shè)備條件不同，其主要矛盾和次要矛盾會因生產(chǎn)條件和工藝方法而異。而根據(jù)測定的初步結(jié)果表明：管路、接頭、各類閥等是液壓系統(tǒng)污染的關(guān)鍵項，而軟管和鋼管及閥部分又是其關(guān)鍵項中的主要項，油箱是次要關(guān)鍵項。

（1）軟管部分污染源分析及解決方法

根據(jù)其雜質(zhì)成分分析，我們發(fā)現(xiàn)其主要成分為：膠料、鐵屑、鐵銹，其余成分為：纖維、砂粒等雜質(zhì)。

膠料是由于膠管下料時磨下的膠粒，未清理干凈而造成，解決的方法是下料后用壓縮空氣進(jìn)行吹除干凈。鐵屑是管接頭加工后清理不干凈所帶入，而鐵銹是管接頭加工后未及時進(jìn)行防銹處理所產(chǎn)生，解決的方法是管接頭加工后及時進(jìn)行去毛刺、清洗及防銹處理。

其余雜質(zhì)是在軟管裝配過程、試驗臺試壓過程以及貯運過程中所產(chǎn)生。解決的方法是清理裝配環(huán)境、在試驗臺安裝濾油裝置，以保證試驗用油的清潔度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求、采用防塵蓋，保護(hù)管內(nèi)的清潔。

（2）鋼管部分污染源分析及解決方法

根據(jù)其雜質(zhì)成分分析，我們發(fā)現(xiàn)其主要成分為：鐵屑、鐵銹，其余成分為：焊渣、油漆、管螺紋密封膠、砂粒等雜質(zhì)。

鐵銹是因為鋼管毛坯表面生銹后處理不干凈，以及成品管件在倉庫存放時間太久而未做防銹處理所產(chǎn)生的。解決的方法是將鋼管的毛坯由原來的普通冷拔鋼管改為精拔鋼管，增加半成品酸洗后的漂洗時間并做好防銹處理。加強(qiáng)生產(chǎn)計劃管理，盡可能縮短成品管件在倉庫的存放時間。

其余雜質(zhì)是硬管在生產(chǎn)、貯運、裝配等過程中產(chǎn)生的。解決的方法是編制詳細(xì)的工藝文件，配備完善的工裝，制定嚴(yán)格的檢驗制度。

（3）各類閥部分污染源分析及解決方法

根據(jù)其雜質(zhì)成分分析，我們發(fā)現(xiàn)其主要成分為：鐵屑、鐵銹、型砂，其余成分為：鋼丸、油漆、維絲等雜質(zhì)。對主要成分的雜質(zhì)采取在裝配前用人工和工具仔細(xì)清理干凈；對其余成分的雜質(zhì)，采取加強(qiáng)裝配過程的防護(hù)措施。重要的是在試驗臺的油箱安裝旁路濾油裝置，嚴(yán)格控制試驗臺用油的清潔度使其達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

（4）油箱部分污染源分析及解決方法

由于油箱部件是密閉式結(jié)構(gòu)，其雜質(zhì)成分的構(gòu)成主要是材料本身的銹蝕、焊接時的飛濺、除銹用的沙粒、裝配場地空氣中的粉塵等。解決的方法是焊接前將材料表面的銹蝕處理干凈，焊好后的油箱在裝配前必須將焊縫的焊渣徹底清理干凈以及作好清洗、防銹處理。

4 大流量濾油機(jī)的應(yīng)用

通過上述分析的結(jié)果以及采取相應(yīng)的解決方法后，液壓元件的清潔度得到了較大的提高。但是，由于整機(jī)的液壓系統(tǒng)是由各個液壓元件組成的，故整機(jī)液壓系統(tǒng)內(nèi)的雜質(zhì)就會集少成多。如果在某個元件及生產(chǎn)流程上稍有疏漏，就更會影響整個液壓系統(tǒng)的清潔度。所以，控制整機(jī)液壓系統(tǒng)的清潔度是一項系統(tǒng)工程。況且工程機(jī)械在工作過程中，液壓系統(tǒng)也還會產(chǎn)生“再生性污染”。因此，解決的方法是在工程機(jī)械總裝完成，加油調(diào)試后，再采用大流量濾油機(jī)對系統(tǒng)液壓油進(jìn)行旁路過濾。

5 結(jié)束語

通過深入仔細(xì)的分析，找出液壓系統(tǒng)污染雜質(zhì)的種類和來源，并采取了相應(yīng)的解決措施和方法，使液壓系統(tǒng)的清潔度有了大幅度的提高，液壓元件的故障率也大大降低。

[1]徐 灝，等.機(jī)械設(shè)計手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.

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