試析液壓系統(tǒng)中的液壓油

禹智慧

摘 要：本文通過(guò)對(duì)污染物的分析、污染物的成份分析方法、油液污染度的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及測(cè)定方法、污染控制與管理等幾方面內(nèi)容的探討，利用相關(guān)的檢測(cè)方法、實(shí)驗(yàn)方法，參照國(guó)內(nèi)外各專(zhuān)家的研究成果，使我們掌握污染控制的理論和方法，以便我們?cè)趯?shí)際工作中對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行嚴(yán)格的污染控制，使液壓介質(zhì)的污染控制在關(guān)鍵元件所能承受的范圍內(nèi)，減少污染磨損，防止突發(fā)性故障，提高液壓設(shè)備的工作可靠性和使用壽命。

關(guān)鍵詞：液壓油；污染物；監(jiān)測(cè)；分析；控制

一、液壓系統(tǒng)油液污染及對(duì)系統(tǒng)的影響

（一）油液污染的原因。液壓油的污染主要是由外部原因和內(nèi)部原因造成的。外部原因是固體雜質(zhì)、水分、其他油類(lèi)及空氣等進(jìn)入系統(tǒng)；內(nèi)部原因除了原有新油液帶來(lái)的污染物外，在使用過(guò)程中相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件的磨損和液壓油理化性能的變化。

由于導(dǎo)致污染雜質(zhì)侵入的各種因素的影響，液壓油可能受到不同程度的污染。根據(jù)雜質(zhì)的侵入方式不同，污染可分為三種類(lèi)型。（1）潛在污染：①自制件中殘存污染物；②外購(gòu)件中潛伏污染物。（2）侵入污染：①裝配時(shí)侵入污染物；②使用過(guò)程侵入污染物；③液壓油帶入污染物；④修理時(shí)侵入污染物。（3）再生污染：①零件磨損產(chǎn)生的污染物。液壓油在液壓系統(tǒng)工作中生成的污染物，稱(chēng)為再生污染。②液壓油發(fā)生物理、化學(xué)、生物變化的生成物，使金屬腐蝕，出現(xiàn)顆粒、銹片等均可造成再生污染。在高溫、高壓作用下，由于水分、空氣以及銅、鐵等媒介作用，油液會(huì)變質(zhì)而生成氧化物、樹(shù)脂油垢等污染物。

（二）油液污染的危害。油液污染直接影響液壓系統(tǒng)的工作可靠性和元件的使用壽命。國(guó)內(nèi)外資料表明，液壓系統(tǒng)的故障大約有70%是由于油液污染引起的。液壓油的污染主要應(yīng)控制固體顆粒污染物、水分和空氣的混入，下面簡(jiǎn)單介紹固體顆粒污染物對(duì)液壓元件的影響。

液壓油中的固體污染顆粒使液壓泵相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件的表面磨損加劇。液壓元件暴露于一定的油液污染條件下，其性能衰降率取決于元件的污染敏感度和污染物侵入元件的速率?；覊m顆粒在液壓缸內(nèi)會(huì)加速密封的損壞，缸內(nèi)表面拉傷，泄漏增大，推力不足或動(dòng)作不穩(wěn)定、爬行、速度下降、產(chǎn)生異常的聲響與振動(dòng)等故障。液壓油污染達(dá)到一定程度后，會(huì)引起濾網(wǎng)堵塞，液壓泵吸油困難，回油不暢而產(chǎn)生氣蝕振動(dòng)和噪聲。若堵塞嚴(yán)重時(shí)，會(huì)因阻力過(guò)大面將濾網(wǎng)擊穿，完全喪失過(guò)濾作用，造成液壓系統(tǒng)的惡性循環(huán)。液壓系統(tǒng)中的水分雖然是液體，但混入油中后危害性很大，它會(huì)使油乳化潤(rùn)滑性能降低，使元件及管道生銹，磨損加劇。同時(shí)水分在高溫下蒸發(fā)而產(chǎn)生氣蝕，使元件及液壓油的壽命受到嚴(yán)重影響，水在油箱中分離出來(lái)沉淀到油箱底部，下次開(kāi)車(chē)時(shí)又被泵吸入，造成液壓泵燒傷。液壓油中存在的以氣泡形式混入的空氣，對(duì)元件將產(chǎn)生極壞的影響。

二、油液污染物的成份分析方法

目前用于油液中污染物成分分析的方法主要有：光譜分析、鐵譜分析和紅外線光譜分析等，下面只簡(jiǎn)單對(duì)光譜分析作一介紹。光譜分析法主要有原子發(fā)射光譜和原子吸收光譜兩種方法。目前油液分析中使用普遍地為轉(zhuǎn)盤(pán)電極式原子發(fā)射光譜儀，用光譜儀可以檢測(cè)油液中的各種磨損金屬微粒，以及添加劑元素。根據(jù)配置的光電倍增管的數(shù)量可以同時(shí)檢測(cè)多達(dá)20種元素，并給出其含量（PPM值）。現(xiàn)有的光譜儀一般只能檢測(cè)

10μm以下的顆粒。近年來(lái)大顆粒的光譜技術(shù)取得一定進(jìn)展，檢測(cè)的顆粒尺寸可提高至30—40μm。

三、油液污染度的測(cè)定

（一）質(zhì)量測(cè)定法。質(zhì)量測(cè)定法是指測(cè)定單位體積油液中所含固體顆粒污染物的質(zhì)量，通常用mg/l（或mg/l00ml）表示。

質(zhì)量測(cè)定法利用濾膜過(guò)濾裝置過(guò)濾一定體積的樣液，將油液中的固體顆粒污染物收集在微孔濾膜上，通過(guò)稱(chēng)量過(guò)濾前和過(guò)濾后的濾膜質(zhì)量即可得出污染物的含量。質(zhì)量測(cè)定法所需的測(cè)試裝置比較簡(jiǎn)單，但操作費(fèi)時(shí)，測(cè)定結(jié)果只是油液中顆粒污染物的總量，而不能反映顆粒的尺寸和尺寸分布。

（二）顯微鏡計(jì)數(shù)法。用光學(xué)顯微鏡測(cè)定油液中固體顆粒污染物的尺寸分布與濃度，是目前應(yīng)用比較普遍的一種方法，其主要方法和步驟如下：用微孔濾膜過(guò)濾一定體積的樣液，將樣液中的顆粒污染物全部收集在濾膜表面，然后在顯微鏡下測(cè)定顆粒的大小并按要求尺寸范圍計(jì)數(shù)。濾膜孔徑一般為0.8μm或1.2μm。顯微鏡的組合放大倍數(shù)通常為100——400倍。最小可檢測(cè)的顆粒尺寸為5μm。顆粒的尺寸大小利用目鏡內(nèi)的測(cè)微尺測(cè)定。

為了便于計(jì)數(shù)，可采用印有正方方格的濾膜，方格的邊長(zhǎng)為3.08mm，直徑為50mm的濾膜起有效過(guò)濾面積大約等于100個(gè)方格的面積。顆粒計(jì)數(shù)采用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法，根據(jù)濾膜上顆粒濃度的大小選定若干正方格，按規(guī)定的尺寸范圍計(jì)數(shù)，然后折算整個(gè)有效過(guò)濾面積上的顆粒數(shù)。

顯微鏡計(jì)數(shù)法采用普通光學(xué)顯微鏡，設(shè)備比較簡(jiǎn)單，能夠直觀地觀察到顆粒污染物的形貌和大小，并能大致判斷污染顆粒的種類(lèi)。但人工計(jì)數(shù)所需時(shí)間長(zhǎng)，計(jì)數(shù)的準(zhǔn)確性很大程度上取決于操作人員的經(jīng)驗(yàn)和主觀性。經(jīng)驗(yàn)表明，顯微鏡計(jì)數(shù)法的重復(fù)性偏差為30%左右。

四、液壓系統(tǒng)的油液清潔度控制

（一）油液污染控制的措施。（1）液壓元件的清洗。液壓元件在加工、裝配或維修過(guò)程的每一工藝環(huán)節(jié)后不可避免的殘留有污染，因而必須采取有效的凈化措施，使元件達(dá)到要求的清潔度。清潔度不符合要求的元件裝入系統(tǒng)后，在液流沖刷和機(jī)械振動(dòng)作用下，元件內(nèi)部固有的污染物釋放到油液中，使油液受到污染。此外，元件內(nèi)部固有的污染物往往是造成元件早期失效的主要原因，如研磨或劃傷零件表面，堵塞控制孔口，以及導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)副卡死等。元件的凈化一般包括鑄件的清理、加工零件的粗洗和精洗等操作。鑄件表面粘結(jié)的型砂和氧化物的清除一般用噴丸或在旋轉(zhuǎn)筒中翻滾等方法，也可以用化學(xué)方法清洗。 零件的粗洗主要是清除加工殘留物、腐蝕物和油脂等。根據(jù)不同情況可采用洗滌液、溶劑、堿液或酸液對(duì)零件進(jìn)行浸泡、刷洗或沖洗。對(duì)于元件清潔度要求極高的零件，則進(jìn)行精洗。精洗一般在粗洗后進(jìn)行。常用的方法有超聲波清洗和蒸汽浴洗。超聲波清洗是一種很有效的清洗方法。將零件浸泡在盛有清潔溶劑的超聲波槽內(nèi)，利用超聲波在槽內(nèi)液體中產(chǎn)生的激烈沖擊力使粘附在零件表面的污染物松動(dòng)以致脫離。蒸汽浴洗時(shí)將零件放置在加熱的溶劑蒸汽中，蒸汽在零件表面冷凝從而將污染物洗去。元件在裝配后需要進(jìn)行最后的清洗，使達(dá)到產(chǎn)品清潔度要求。動(dòng)態(tài)元件的清洗一般采用流通法在性能試驗(yàn)臺(tái)或?qū)Ｓ玫那逑磁_(tái)上進(jìn)行。（2）液壓系統(tǒng)的清洗。液壓系統(tǒng)組裝完畢后需要進(jìn)行全面的清洗，以清除在系統(tǒng)組裝過(guò)程中帶入的污染物。組裝后的系統(tǒng)采用流通法進(jìn)行清洗。根據(jù)具體情況可以利用液壓系統(tǒng)的油箱和液壓泵，接入高精度大納污容量濾油器，也可以采用專(zhuān)用的清洗裝置。清洗裝置由液壓泵、油箱、加熱器和濾油器等部分組成。清洗裝置的濾油器要求具有足夠高的過(guò)濾精度

（3-5mm絕對(duì)精度）和納污容量。對(duì)于大型系統(tǒng)可采用雙筒大容量濾油器，更換濾芯而不中斷清洗工作。對(duì)于復(fù)雜的系統(tǒng)可分為幾部分或幾個(gè)回路分別清洗。系統(tǒng)中對(duì)污染敏感的元件或?qū)σ毫魉俣扔邢拗频脑谇逑磿r(shí)應(yīng)將這些元件從回路斷開(kāi)用旁路連通回路。系統(tǒng)清洗一般采用粘度低的油液，并盡可能提高液流速度，以便使系統(tǒng)回路內(nèi)的液流保持充分的紊流狀態(tài)。清洗到一定程度后，將斷開(kāi)的元件接入系統(tǒng)，繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)清洗，一直到系統(tǒng)油液污染度達(dá)到規(guī)定的要求為止。

（二）液壓油過(guò)濾與凈化。濾油器是液壓系統(tǒng)中用以控制油液污染度的重要元件，它的作用是在系統(tǒng)工作中不斷濾除內(nèi)部產(chǎn)生的和外界侵入的污染物，使油液污染度控制在元件污染耐受度的限度之內(nèi)。

五、結(jié)論

（1）液壓污染控制的基本內(nèi)容和目的是通過(guò)污染控制措施使系統(tǒng)油液的污染度與關(guān)鍵液壓元件的污染耐受度達(dá)到合理的平衡，以確保元件的壽命和可靠性。（2）提高元件工作壽命和可靠性最為經(jīng)濟(jì)而有效的途徑就是采取控制污染的措施，降低油液的污染度。（3）對(duì)液壓系統(tǒng)油液進(jìn)行污染監(jiān)測(cè)是一種積極的預(yù)防性維護(hù)措施。當(dāng)元件的污染耐受度已確定，則應(yīng)定期檢測(cè)系統(tǒng)油液的污染度，以便及時(shí)采取必要的措施使油液的污染度保持在元件污染耐受度以內(nèi)，以保證系統(tǒng)的工作可靠性和元件的壽命。

參考文獻(xiàn)：

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