液壓系統(tǒng)中液壓油的作用及污染原因分析

謝清蓮

(天津市河?xùn)|區(qū)職工大學(xué),天津市 300171)

液壓系統(tǒng)中液壓油的作用及污染原因分析

謝清蓮

(天津市河?xùn)|區(qū)職工大學(xué),天津市 300171)

一個(gè)液壓系統(tǒng)能否正常工作,除系統(tǒng)設(shè)計(jì)、元件制造和維護(hù)外,液壓油的污染問題是十分關(guān)鍵的,油液的污染將會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作和使元件過度的磨損,甚至?xí)斐稍O(shè)備的故障。液壓工程機(jī)械的各種故障中,70%以上都與液壓油的污染有關(guān)。因此,應(yīng)對(duì)液壓油的污染問題給予高度重視。

液壓油;污染;液壓系統(tǒng)

一、前言

隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展,機(jī)電液一體化技術(shù)在現(xiàn)代工程機(jī)械上的應(yīng)用越來越普遍,各種液壓系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于各種工程設(shè)備中,而液壓油是液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì),液壓油是液壓系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。因此,一定對(duì)液壓油的污染問題給予高度重視。

二、液壓油在液壓系統(tǒng)中的作用

液壓油在液壓系統(tǒng)中能夠在較長(zhǎng)時(shí)間循環(huán)使用,其作用主要是傳遞動(dòng)力、潤(rùn)滑、密封和冷卻。

(一)傳遞動(dòng)力(能量)的作用

液壓油都具備適宜的粘度。環(huán)境溫度和工作負(fù)載的變化都能引起液壓油的溫度變化,而油溫變化會(huì)導(dǎo)致油的粘度發(fā)生變化,從而會(huì)對(duì)液壓機(jī)械的工作產(chǎn)生較大的影響。因此,液壓油的粘度指數(shù)一般都較高,這樣能夠保證在工作壓力、工作溫度發(fā)生變化以后能準(zhǔn)確、靈敏的傳遞動(dòng)力(能量)。

(二)潤(rùn)滑作用

由于液壓油是液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì),在液壓系統(tǒng)中不斷循環(huán),能夠保證液壓元件及液壓系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)部件的正常潤(rùn)滑,降低元件的磨損,延長(zhǎng)液壓元件的使用壽命。

(三)密封作用

液壓油本身的粘性對(duì)細(xì)小的間隙有密封的作用。

(四)冷卻作用

液壓系統(tǒng)在工作過程中,由于各液壓元件的不斷運(yùn)動(dòng)會(huì)使系統(tǒng)溫度升高。液壓油的循環(huán)能將系統(tǒng)的溫度降低下來,起到冷卻作用,以保證系統(tǒng)正常的工作運(yùn)轉(zhuǎn)。

另外,液壓油的化學(xué)穩(wěn)定性好,具有良好的抗氧化性、熱穩(wěn)定性、防銹抗腐蝕性、水解穩(wěn)定性,油液不易變質(zhì),使用壽命長(zhǎng)。另外,液壓油還具有良好的抗剪切性、抗燃性和良好的抗泡性。液壓油在液壓系統(tǒng)中不僅起到動(dòng)力傳遞、潤(rùn)滑、冷卻的作用,同時(shí)還有抑制腐蝕和銹蝕的作用?？梢院敛豢鋸埖恼f,如果將液壓泵比作液壓系統(tǒng)的心臟的話,那么液壓油就是整個(gè)液壓系統(tǒng)的血液。

三、造成液壓油污染的原因分析

70%以上的液壓系統(tǒng)故障是由液壓油的污染引起的,而造成液壓油污染的原因有很多,總體說來包括如下幾個(gè)方面:

(一)固體污染

1.因液壓元件如泵、馬達(dá)、閥等在經(jīng)由鑄件或毛坯件機(jī)械加工時(shí),元件內(nèi)會(huì)積有少量鑄造砂、金屬切屑或淬火鹽等污染物;

2.用管道將液壓系統(tǒng)各個(gè)元件裝配起來都需要進(jìn)行焊接加工,這就會(huì)產(chǎn)生焊瘤和焊渣,例如油箱通常也是焊接構(gòu)件,長(zhǎng)時(shí)間存放就會(huì)生銹;

3.新的液壓油經(jīng)過制造、儲(chǔ)藏、輸送和灌裝等過程后,多少都會(huì)含有少量固態(tài)雜質(zhì);

4.由于液壓系統(tǒng)中液壓缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng),溫度變化時(shí)對(duì)油的膨脹或損失造成油箱中的油面晃動(dòng),與空氣產(chǎn)生交換,這樣塵埃就會(huì)進(jìn)入油箱和油液中;

5.液壓系統(tǒng)中的元件在使用過程中會(huì)產(chǎn)生磨損,磨損將造成惡性循環(huán),使得油液中的污染物越來越多。

(二)液體污染

液體污染主要是水污染。在液壓系統(tǒng)中,水不是以游離狀態(tài)存在,就是溶解于主液體中,游離水可以作為沉淀物出現(xiàn)或使液壓油成為乳狀液。液壓油溫度越高,吸水性越好。礦物油基液壓油中的水會(huì)產(chǎn)生氧化物和各種沉淀殘?jiān)?。在液壓系統(tǒng)中最明顯的結(jié)果是對(duì)元件表面產(chǎn)生腐蝕或繡斑,從而促使元件表面產(chǎn)生進(jìn)一步的腐蝕和加劇對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的污染,水還能分解液壓系統(tǒng)中附加的密封劑,形成腐蝕金屬表面的酸。

當(dāng)系統(tǒng)被固體顆粒和水同時(shí)污染時(shí),就會(huì)產(chǎn)生一種復(fù)合作用,由于顆粒的磨損作用,使元件露出新的清潔的金屬表面,水就會(huì)進(jìn)一步加速對(duì)這些新露出表面的腐蝕作用。當(dāng)系統(tǒng)中水的溫度低于結(jié)冰溫度時(shí),水就會(huì)形成冰的結(jié)晶體,使閥和伺服機(jī)構(gòu)發(fā)生故障,阻塞過濾器,使整個(gè)設(shè)備的控制變得不穩(wěn)定和產(chǎn)生故障。由水引起的不正常工作和故障,往往和砂、金屬屑或其它固體污染物所引起故障一樣嚴(yán)重。

(三)空氣污染

液壓油空氣污染主要有兩種情況:一種是溶解于油液中,另一種則是以氣泡的形式夾雜在油液中。如果空氣保持溶解于油液中,就不會(huì)影響液壓系統(tǒng)的正常工作,如果以氣泡或氣穴的形式夾雜在油液中,就會(huì)產(chǎn)生以下的不良影響:①降低體積模量;②降低液壓系統(tǒng)的功率;③產(chǎn)生氣蝕現(xiàn)象;④產(chǎn)生噪聲;⑤使液壓油氧化;⑥使油液渾濁(空氣含量超過2%時(shí));⑦降低液壓油的潤(rùn)滑性能;⑧溫度升高時(shí)降低液壓油的粘度。

一般溶解于油液中的空氣量主要取決于液壓油的種類、工作環(huán)境壓力以及工作環(huán)境溫度。

(四)熱污染

液壓系統(tǒng)中液壓油的溫度過高過低都會(huì)像其它污染—樣損壞液壓系統(tǒng),液壓油的溫度高低,取決于系統(tǒng)的工作情況和環(huán)境溫度,如液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)發(fā)生變化,其產(chǎn)生的熱量就會(huì)相應(yīng)地增加或減少,因此有時(shí)可以使系統(tǒng)的工作溫度保持恒定,有時(shí)可不斷地發(fā)生變化,要視各種具體情況而定。

液壓油的工作溫度若高于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求,就可能產(chǎn)生連鎖反應(yīng),導(dǎo)致整個(gè)液壓系統(tǒng)的損壞,如使密封件過早的失效和液壓油分解;如工作溫度低于液壓油的凝結(jié)溫度對(duì)系統(tǒng)的工作性能和正常工作將產(chǎn)生有害的影響,如增加系統(tǒng)的輸入功率和液壓泵的氣穴現(xiàn)象,使密封元件產(chǎn)生扭曲和永久的變化,使閥的反應(yīng)速度減慢,過濾器旁路或過濾元件被擊穿,產(chǎn)生破裂等,嚴(yán)重的危害液壓設(shè)備的正常工作,縮短其工作壽命。

(五)腐蝕污染

當(dāng)在一個(gè)密閉的系統(tǒng)中出現(xiàn)電化學(xué)反應(yīng)時(shí),就會(huì)形成液體污染物,尤其在物質(zhì)和它的適宜的環(huán)境之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)時(shí),就會(huì)使物質(zhì)變質(zhì)和損壞。

(六)微生物污染

無水的礦物油基液壓油中幾乎沒有微生物,但是,一旦液壓油中含有水分,微生物就會(huì)快速的生長(zhǎng)和繁殖,水是碳?xì)浠衔镆后w分解的最終產(chǎn)物。因此,碳?xì)浠衔镆后w的分解過程一旦開始,就會(huì)自動(dòng)保持不斷地繼續(xù)下去。液壓油中微生物的大量繁殖,會(huì)明顯地使油液粘度增加,大量微生物的活動(dòng),會(huì)產(chǎn)生有害氣味(臭味),并使液壓油變得混濁。

四、結(jié)論

從前面引起液壓油污染的因素中已可了解其對(duì)于液壓系統(tǒng)的危害,人們?nèi)找嬲J(rèn)識(shí)到液壓系統(tǒng)及元件的壽命與油液的污染有很密切的關(guān)系。根據(jù)實(shí)踐中的統(tǒng)計(jì),液壓工程機(jī)械的各種故障中,70%以上都與液壓油的污染有關(guān)。因此,合理選擇和使用液壓油及做好液壓油污染的防控就顯得尤為重要。

[1]朱梅,朱光力.液壓與氣動(dòng)技術(shù)[M].西安電子科技大學(xué)出版社,2007.

[2]陳桂芳.液壓與氣動(dòng)技術(shù)[M].北京理工大學(xué)出版社,2010.

The Function and Pollution A nalysis on Hyd raulic Pressure Oil in Hyd raulic Pressure System

XIE Qing-lian
(Tianjin Hedong D istrict Staff and Workers University,Tianjin 300171 China)

W hether a hyd raulic p ressure system can w ork normally or not depends on the pollution of hydraulic p ressure oil,besides the system design,parts making and maintenance.The pollution w ill affect the normal w orking system,cause excessive abrasion of parts and even make the machine break dow n.Among all the p roblems thatmay occur on a hyd raulic p ressure machine,70%are connected to the pollution of hydraulic p ressure oil.So we should pay attention to the pollution of hydraulic p ressure oil.

hyd raulic p ressure oil;pollution;hyd raulic p ressure system

TH137

A

1673-582X(2011)08-0030-03

2010-10-10

謝清蓮(1965-),天津市人,天津市河?xùn)|區(qū)職工大學(xué)講師,主要從事機(jī)械專業(yè)課教學(xué)工作。