影響液壓泵使用壽命的外在原因分析及預(yù)防措施

孫新明

摘要:液壓就是工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源,使用過程中諸多因素影響其壽命,分析出影響液壓泵壽命的原因,才能有效地進(jìn)行預(yù)防,才能延長(zhǎng)使用壽命。

關(guān)鍵詞:液壓泵;壽命;分析

現(xiàn)代工程機(jī)械中,液壓傳動(dòng)技術(shù)被廣泛應(yīng)用,液壓泵則是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的最重要的部件——液壓動(dòng)力源。液壓泵的使用壽命直接影響工程機(jī)械的使用成本和使用效率,從而做好液壓泵的使用和維護(hù)對(duì)提高機(jī)械設(shè)備的利用率,做好液壓泵的使用和維修對(duì)提高機(jī)械設(shè)備的利用率,降低使用、維護(hù)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

液壓泵的使用壽命是指泵體內(nèi)零部件(密封件除外)損壞或者磨損而使液壓泵喪失使用功能前的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。影響液壓泵使用壽命的原因很多,除泵本身設(shè)計(jì)、制造等方面的原因外,現(xiàn)就日常作業(yè)過程中的易出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析、預(yù)防。

1 禁止給冷液壓系統(tǒng)加載荷運(yùn)行

液壓油在低溫條件下,流動(dòng)性較差,加載后會(huì)使液壓泵內(nèi)缺油,使泵內(nèi)產(chǎn)生抽空現(xiàn)象(空氣被吸入)液壓油中產(chǎn)生大量的氣泡,油中的氣泡對(duì)液壓系統(tǒng)的危害是相當(dāng)大的,主要有以下幾方面。

系統(tǒng)工作不良。液壓油是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的動(dòng)力傳動(dòng)介質(zhì),純凈的液壓油,其壓縮率約為(5-7)×10-3m3/N即壓縮10Mpa時(shí),體積僅被壓縮減少為0.625%,因此在一般情況下,液壓系統(tǒng)中的油可以認(rèn)定為非壓縮性流體,從而不考慮其壓縮性。但是液壓油中吸入空氣產(chǎn)生氣泡后,其壓縮率就會(huì)大幅度增加,使液壓油增加了很高的體積彈性系數(shù),嚴(yán)重地危害著系統(tǒng)的工作可靠性,可使控制系統(tǒng)失靈,工作機(jī)構(gòu)產(chǎn)生間歇性運(yùn)動(dòng)等。由于氣泡引起的作業(yè)裝置誤動(dòng),還會(huì)發(fā)生機(jī)械事故,乃至人身傷亡事故。

局部油溫升高。氣體在瞬間被壓縮后,其溫度會(huì)急劇升高,氣泡在達(dá)到高溫后,便會(huì)使周圍的油燃燒,而空氣又是熱的不良導(dǎo)體,產(chǎn)生的大量熱不宜擴(kuò)散,而油溫局部升高可帶來以下幾個(gè)不良后果。

加速油的氧化。根據(jù)氧化機(jī)理可知,油溫在70℃以上時(shí)每升高10℃,其氧化的速度成倍遞增,油溫的升高是促使油氧化的主要原因。氧化后的油通常會(huì)生成酸性化合物,引起液壓系統(tǒng)中金屬件的腐蝕。所以更容易產(chǎn)生渣泥、鐵銹、金屬屑等機(jī)械雜質(zhì),而這些雜質(zhì)又作為氧化過程中的催化劑,使油液加速氧化,形成了惡性循環(huán)。一般情況下油溫在70℃以下,具有很好的化學(xué)穩(wěn)定性。

潤(rùn)滑性能下降。性能良好的油液能在金屬的摩擦表面形成牢固的油膜,油膜的強(qiáng)度和厚度主要決定于油品的質(zhì)量。變質(zhì)后的油液其油膜強(qiáng)度不足以承受工作負(fù)荷的壓力,致使金屬表面互相接觸,從而導(dǎo)致摩擦力急劇增加,加速零件的磨損。

加速密封件老化。液壓系統(tǒng)中采用的密封件均由不同化學(xué)成分的材料制成,不但要求與油液有好的相容性,而且還要求有適當(dāng)?shù)墓ぷ鳒囟?如果油溫超過密封件的正常耐熱溫度,便會(huì)使其加速老化,失去彈性。而導(dǎo)致密封性下降,使液壓系統(tǒng)泄油,壓力下降。

導(dǎo)致氣蝕發(fā)生。油中的氣泡隨系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)被油液帶到高壓區(qū)域時(shí),體積急劇縮小,使該局部壓力升高,可達(dá)數(shù)百個(gè)大氣壓力,這個(gè)局部沖擊可以引起系統(tǒng)壁面的氣蝕。這樣就會(huì)造成泵體內(nèi)部劃傷或使齒輪泵中的傳動(dòng)軸發(fā)生斷裂,柱塞泵拉斷傳動(dòng)軸密封圈等故障的發(fā)生。

為避免液壓系統(tǒng)油溫過低作業(yè)時(shí)產(chǎn)生的損害,在外部環(huán)境溫度起動(dòng)設(shè)備時(shí),必須堅(jiān)持讓設(shè)備在空載條件下運(yùn)行相應(yīng)的時(shí)間,待液壓油的油溫升至60-70℃之間方可操作機(jī)械進(jìn)行正常作業(yè)。當(dāng)液壓油的油溫升至80℃時(shí)應(yīng)立即停止作業(yè),此時(shí)作業(yè)就會(huì)發(fā)生高溫作業(yè)時(shí)易發(fā)生的各種危害。

液壓系統(tǒng)的冷卻主要有兩種方式:

自然冷卻:利用自然風(fēng)對(duì)液壓系統(tǒng)中的各種部件進(jìn)行冷卻。

強(qiáng)制冷卻:給液壓油循環(huán)系統(tǒng)增加一個(gè)散熱器利用溫度傳

感器控制風(fēng)扇的開啟時(shí)機(jī),把系統(tǒng)溫度控制在60-70℃之間。為使液壓冷卻系統(tǒng)工作可靠,要經(jīng)常對(duì)液壓油散熱器進(jìn)行保養(yǎng),使之表面清潔、通風(fēng)暢快,達(dá)到給油液冷卻的目的。

2 保持油箱清潔,經(jīng)常檢查液壓油箱的油量

液壓油箱在液壓系統(tǒng)中的主要作用是儲(chǔ)油、散熱和分離油中所含的空氣及消除泡沫,一般工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)的油箱是液壓泵最大流量的2-3倍。并標(biāo)有液壓油面的最底、最高位置。油面低于最底位時(shí),應(yīng)補(bǔ)充相同型號(hào)的油液,避免因油液不足將空氣吸入液壓泵,致使液壓泵磨損。但是油面也不能(在非工作狀態(tài)時(shí))高于最高油位。一是影響油液空氣氣泡的消除。二是液壓系統(tǒng)內(nèi)油液全部回到油箱時(shí)造成泄油。同時(shí)檢查液壓油箱的通氣孔保證其暢通。一是保證液壓油中的氣體分離后排掉。二是避免油箱封閉,液壓泵工作時(shí)油箱內(nèi)產(chǎn)生真空。

保證液壓油清潔。液壓油是液壓系統(tǒng)中的工作中的介質(zhì),如果油液中含有一定數(shù)量的灰塵,那么,就會(huì)對(duì)液壓泵產(chǎn)生磨損使其壽命減少,并且促使油液氧化加快。工程機(jī)械帶有液壓濾清系統(tǒng)的,要定期更換濾芯。同時(shí)要按期測(cè)量油液的污染度,最簡(jiǎn)單的方法是目測(cè)。人的正常視力極限為40微米左右,因此油液中污染物雜質(zhì)的顆粒尺寸大于40微米時(shí),眼睛就可以觀察到。這時(shí),表明油液的污染已經(jīng)很嚴(yán)重,必須更換。在更換液壓油箱的油液后,應(yīng)開動(dòng)機(jī)器循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)幾次,以排除系統(tǒng)中的空氣。另外更換液壓油管、閥時(shí),也要注意清潔,不要將灰塵帶入液壓系統(tǒng)中去,以減少對(duì)液壓油的污染,對(duì)液壓泵的磨損。

液壓系統(tǒng)的泄漏。液壓系統(tǒng)的泄漏分內(nèi)泄、外泄兩種,內(nèi)泄主要是泵、閥、缸等工作元件的內(nèi)部泄漏,油液從高壓處向低壓處泄漏,它不會(huì)減少系統(tǒng)內(nèi)油液的數(shù)量,只會(huì)增加一定量的能耗。外泄是油液向液壓系統(tǒng)外的泄漏,如接頭、閥、油缸以及修理液壓系統(tǒng)時(shí)的泄漏,油箱有漏點(diǎn)等原因。這也是液壓油數(shù)量減少的主要原因,如果外泄的液壓油沒有及時(shí)得到補(bǔ)充,那么在液壓泵工作時(shí)就會(huì)從入口處產(chǎn)生渦流,使空氣被吸入液壓泵中,并造成大量的氣泡,通過氣蝕使液壓泵產(chǎn)生損壞。

防止水分進(jìn)入液壓系統(tǒng)。水進(jìn)入液壓系統(tǒng)后少則產(chǎn)生水蒸氣產(chǎn)生氣泡,多則使液壓油乳化變質(zhì),對(duì)液壓泵使用壽命產(chǎn)生影響。

3 避免在液壓系統(tǒng)有載荷的情況下突然啟動(dòng)或停止。

當(dāng)液壓系統(tǒng)有載荷時(shí)液壓泵突然啟動(dòng)或停止時(shí),在控制系統(tǒng)開啟的瞬間,由于載荷的作用液壓系統(tǒng)存有相當(dāng)?shù)膲毫?該壓力會(huì)反作用在液壓泵上,因?yàn)檫@個(gè)反方向壓力的作用時(shí)間極短,形成一個(gè)沖擊力,給液壓泵軸造成傷害。而液壓系統(tǒng)的泄壓閥的反應(yīng)時(shí)間與壓力作用在液壓泵的時(shí)間基本相同。從而要避免液壓系統(tǒng)有載荷時(shí)的突然啟動(dòng)或停止。

4 液壓泵在安裝時(shí)應(yīng)注意的問題

液壓泵的動(dòng)力輸入軸是不能承受徑向力和軸向力,通常是用聯(lián)軸器聯(lián)接動(dòng)力輸入的,因設(shè)計(jì)、制造原因,泵軸與聯(lián)軸器同軸度的要求有嚴(yán)格的規(guī)定。裝配時(shí)的偏差隨著泵的軸速提高,離心力加大,促使聯(lián)軸器變形加大,而聯(lián)軸器變形加大又使離心力再加大,造成惡性循環(huán),導(dǎo)致液壓泵泵軸擺轉(zhuǎn)、振動(dòng),噪聲加大,從而影響液壓泵的使用壽命。另外在使用過程中應(yīng)經(jīng)常檢查聯(lián)軸器銷是否松動(dòng),加以緊固,橡膠圈磨損的要及時(shí)更換。

聯(lián)軸器的裝配要求。

工程機(jī)械在使用的過程中,不可避免地要對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修和養(yǎng)護(hù),在液壓泵的安裝過程中要注意聯(lián)軸器安裝的精確度。

剛性聯(lián)軸器:兩軸的同軸度誤差不得大于0.05mm;彈性聯(lián)軸器:兩軸的同軸度誤差不得大于0.1mm;兩軸的角度誤差不得大于1度。

由于裝配的精度可靠,可保證液壓泵在工作時(shí)產(chǎn)生的離心力,在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi),可保證泵的正常使用。反之使泵承受超出設(shè)計(jì)所承受的外力,致使泵體經(jīng)常磨損,縮短了液壓泵的使用壽命。

液壓技術(shù)在工程機(jī)械的廣泛應(yīng)用,使設(shè)備結(jié)構(gòu)更加緊湊,更利于操控,正常的使用,合理的維護(hù)對(duì)提高液壓泵乃至整機(jī)的壽命尤為重要。