液壓油液清潔度測試分析研究

李健生，趙計明，錢振朋

（山推工程機(jī)械股份有限公司，山東 濟(jì)寧 272073）

推土機(jī)由傳統(tǒng)的機(jī)械傳動向靜壓傳動發(fā)展，對液壓油的要求越來越高，尤其是全液壓推土機(jī)，泵、馬達(dá)件對油液清潔度的要求越來越高，隨著柱塞泵和馬達(dá)在工程機(jī)械上的使用越來越廣泛，對液壓油液清潔度的要求也越來越高，所以液壓油液清潔度的測試和換油指標(biāo)的分析也越來越重要。

1 液壓油清潔度測試

1.1 固體顆粒污染物的測量

1.1.1 油液清潔度等級標(biāo)準(zhǔn)

1）ISO標(biāo)準(zhǔn)

ISO 4406-1987（兩位數(shù)系統(tǒng)）采用2個顆粒尺寸即5mm和15mm作為檢測清潔度的特征粒度。它是以光學(xué)顯微鏡測量顆粒尺寸，共分為26個等級代碼（從0．9，0～24）。

ISO 4406-1999（三位數(shù)系統(tǒng)），采用3個顆粒尺寸即4mm、6mm和14mm作為檢測清潔度的特征粒度。

ISO 4406-1987和ISO 4406-1999的轉(zhuǎn)換關(guān)系，兩位數(shù)清潔度的第一位加2～3為三位數(shù)清潔度的第一位，兩位數(shù)清潔度的第一位和第二位數(shù)值不變成為三位數(shù)清潔度的第二位和第三位。如：兩位數(shù)清潔度為ISO 14/12，換算成三位數(shù)清潔度為ISO 17(16)/14/12，如圖1所示。

2）NAS標(biāo)準(zhǔn)

NAS 1638是由美國航天學(xué)會制定的清潔度等級標(biāo)準(zhǔn)，它根據(jù)5個顆粒尺寸范圍將清潔度分為14個等級。目前我國普通工藝生產(chǎn)的液壓油一般只能達(dá)到NAS 8～10。

3）ISO標(biāo)準(zhǔn)與NAS標(biāo)準(zhǔn)的對應(yīng)關(guān)系表1所示。

圖1 油液清潔度等級標(biāo)準(zhǔn)

表1 ISO標(biāo)準(zhǔn)與NAS標(biāo)準(zhǔn)的對應(yīng)關(guān)系

1.1.2 油液清潔度檢測方法如表2所示。

1.1.3 自動光學(xué)顆粒計數(shù)法

恒定流體流量在光源前面經(jīng)過，光源探測器測量在流體中由顆粒阻塞或分散的光變化，從而轉(zhuǎn)化成清潔度代碼，如圖2所示。

1.1.4 自動壓差式顆粒計數(shù)法

恒定流體流量由篩網(wǎng)過濾器經(jīng)過。由于流體中顆粒阻塞過濾器篩孔，流體的流動受限。測量流量的降低或壓差的增加并將其轉(zhuǎn)換成清潔度代碼。每個不同的篩網(wǎng)過濾器用于每個顆粒的大小范圍，如圖3所示。

1.2 粘度測量

其測定值與新油的運(yùn)動粘度進(jìn)行比較，若變化量超出±5%的變化范圍，應(yīng)更換液壓油?，F(xiàn)場簡易檢測時可采用直徑為15～20mm，長為150～180mm的2根試管，分別在試管中裝入2/3高的同一型號的新舊兩種油，均封好管口。在同一溫度下，使兩者同時倒置，分別記錄油中氣泡上升的時間，如果新舊油之間的流動時間差超過10%時，則表明舊油的粘度已增加或下降了10%。也可以用專業(yè)的粘度測定儀來測定油液粘度，北京頗爾公司的PCM400就能實(shí)現(xiàn)這一功能，用它可直接測出所使用油液的粘度，并將其與同一型號的新油液的粘度進(jìn)行比較，目前粘度變化范圍控制在±10%～±15%，超過這個控制范圍，則應(yīng)考慮去除雜質(zhì)或者換油。

表2 油液清潔度檢測方法

圖2 自動光學(xué)顆粒計數(shù)法

圖3 自動壓差式顆粒計數(shù)法

1.3 水分測量

液壓油中的含水量一般用百分率表示。化驗(yàn)室測定其含水量的標(biāo)準(zhǔn)方法是卡爾-費(fèi)歇爾（KAYLFISHEY）法，主要用于測定液壓油中微量水分的含量。若操作仔細(xì)，最小可測定1PPM。這種方法的重復(fù)精度為11×10-6，靈敏度為 (50～1 000)×10-6。

2 系統(tǒng)換油指標(biāo)分析

液壓油污染程度對液壓系統(tǒng)和各元件壽命有直接的影響，液壓油在使用過程中由于受到機(jī)械、化學(xué)和物理的作用其性能逐漸劣化到對系統(tǒng)有危害作用的程度時，就必須更換油液。確定液壓油更換時機(jī)的方法基本上有以下3種：定期、經(jīng)驗(yàn)和試驗(yàn)更換法。

1）定期換油法 根據(jù)表3確定液壓油是否需要更換。

表3 液壓油更換周期

2）經(jīng)驗(yàn)更換法 結(jié)合換油周期，觀察液壓油的顏色，或是由于某原因液壓油變質(zhì)失效，或是在換季保養(yǎng)時調(diào)整油的粘度（不同的使用溫度要求使用不同粘度的液壓油），都需要更換液壓油。更換液壓油應(yīng)遵照一定的步驟和方法來進(jìn)行，否則不僅不能將液壓系統(tǒng)里的舊油更換出來，操作不當(dāng)還會浪費(fèi)大量的新油。通過觀測油的顏色和氣味來進(jìn)行判斷的。如油的顏色變淺，應(yīng)考慮是否混入了稀釋油，必要時測量油的粘度。如果油的顏色變深，稍微發(fā)黑，則表明油已開始變質(zhì)或被污染。此時，若油的工作時間不長，可能是過濾器失效或有其它污染途徑。如果油本身顏色沒有多大變化，只是渾濁，不透明，這往往是油中混入了水，至少有0.03%的水。必要時可進(jìn)行水分測定。但必須注意有些高級液壓油在初裝到油箱里時，看起來好像渾濁，經(jīng)過一段時間運(yùn)轉(zhuǎn)以后，便透明了，并沒有喪失原有性質(zhì)，這應(yīng)當(dāng)看作是正常的。通過外觀檢測對液壓油的優(yōu)劣進(jìn)行判斷及處理方法如表4所示。

表4 液壓油污染程度及處理表

3）試驗(yàn)更換法 進(jìn)行檢測用的樣品應(yīng)能代表全部所使用油，采樣時，應(yīng)在液壓系統(tǒng)工作停止后，從油箱中部或底部進(jìn)行采樣。液壓油允許污染等級（NAS1638標(biāo)準(zhǔn)）如表5所示。液壓油更換極限標(biāo)準(zhǔn)如表6所示。

由以上分析研究可知，為保證液壓系統(tǒng)的良好運(yùn)行，必須保證其油液清潔度在其要求的范圍之內(nèi)。

3 結(jié) 論

表5 液壓油允許污染等級（NAS1638標(biāo)準(zhǔn)）

目前多數(shù)工程機(jī)械液壓系統(tǒng)采用按周期換油標(biāo)準(zhǔn)或按小時換油的做法。如有的工程機(jī)械液壓系統(tǒng)規(guī)定1 200h更換液壓油。一般情況下液壓油更換極限標(biāo)準(zhǔn)（表6）中的3項(xiàng)超標(biāo)，應(yīng)更換液壓油。但固體顆粒除外，即固體顆粒這一項(xiàng)超標(biāo)就應(yīng)更換液壓油。

表6 液壓油更換極限標(biāo)準(zhǔn)