液壓系統污染分析及控制的探討

上海柔肯液壓科技有限公司ROKEN HYDRO-TECH憑借在運動和控制技術領域廣博的設計經驗，為用戶提供創新的組件和完整成套系統，是用戶在該領域的最佳合作伙伴。

主題詞：系統污染污染控制目標清潔度監測測定方法液壓傳動具有運動平穩、調速簡單、便于實現自動化、實現頻繁往復運動等特點，被各個工業部門廣泛應用。液壓設備工作的可靠性，與油液的污染程度密切相關。據有關資料介紹：在液壓系統中，約有70%~80%的故障與液壓系統污染有關。液壓系統污染已成為各有關行業急需解決的問題。
　　1液壓系統污染的產生液壓系統產生污染的根源有：已被污染的新油、殘留物污染、侵入污染和內部產生的污染。
　　1.1已被污染的新油雖然液壓油和潤滑油液是在比較清潔的條件下精煉和調合的，但油液在儲存或轉儲過程中，已經流過許多軟管和硬管，這些油管會產生一些金屬和橡膠顆粒。儲油桶中也存在著一些金屬顆粒或氧化皮，這時儲油桶里的油液不再是清潔油，所以用戶使用的油液大都已被不同程度污染。
　　1.2殘留物污染新機器中往往殘留一定數量的污染物。在裝配系統和沖洗新元件時仔細行事可以減少這種污染，但難以根除。典型的殘留污染物有毛刺、切屑、飛邊、灰塵、纖維、砂子、潮氣、管子密封膠、焊渣、油漆等。在系統沖洗期間，所去除的污染物數量不僅取決于所用過濾器的有效性，而且與沖洗液的溫度、粘度、流速和“紊流”有關。除非達到高流速和紊流，否則許多污染物直到系統投入運行都未被趕出“窩點”。這些污染物可能會造成元件突發性失效。
　　1.3侵入污染來自周圍環境的污染物能侵入液壓或潤滑系統。特別對使用環境較惡劣的鍛壓、鑄造機械來說，侵入污染的可能性更大，侵入污染通路主要有以下幾個方面：油箱通氣口侵入。由于油缸的循環動作和油液的熱脹冷縮引起的液位變化，油箱必須設有通氣口，所以空氣中的污染物會從油箱通氣口進入，侵入油液。
　　維修作業期間侵入。只要打開系統進行維修，環境污染物就有侵入系統的機會。元件的分解和重裝也要受到空氣中粉塵和污染物的感染。
　　油缸桿密封件處侵入。活塞桿防塵密封圈很難消除活塞桿上薄油膜的產生，粘附于外伸的活塞桿上的環境塵粒被拖進缸內，污染系統油液。
　　1.4內部產生污染對系統最為危險的污染乃是由系統本身所產生的污染。這些污染被“冷作硬化”到比它們所來自的表面更高的硬度，在引起系統表面磨損方面極具破壞性。在系統運行中所有元件（尤其是泵）都產生少量顆粒，如果不能及時過濾掉這些顆粒，污染度的提高將使新產生的顆粒數以很高的加速度增加。污染產生的形式大致有如下幾種：顆粒磨損產生污染。硬顆粒嵌在兩運動表面之間，在表面上切削出碎片。
　　粘附磨損產生污染。運動體表面油膜的喪失使其直接接觸，形成磨損，產生顆粒。
　　疲勞磨損產生污染。嵌進間隙的顆粒引起表面應力集中點或者微裂縫，由于危險區的重復應力作用擴展成剝離。
　　沖刷磨損產生污染。高速液流中的精細顆粒蠶食掉節流棱邊或關鍵表面。
　　氣蝕磨損產生污染。泵進口流動受阻引起油液空泡，這些空泡爆破產生的沖擊剝離關鍵表面的材料。
　　腐蝕磨損產生污染。油液中的水或化學污染引起銹蝕或化學反應，使表面炳離。
　　2液壓系統污染產生的危害2.1突發性失效。當一個大顆粒污染物被帶進泵或閥時，如一個顆粒使葉片卡死在轉子槽里，結果可能是泵或馬達完全被卡死；在一個滑閥中，陷入一個大顆粒的污染物能阻止閥芯運動。
　　2.2間歇性失效。如進入座閥的顆粒能妨礙該閥正確歸位。如果閥座很硬，顆粒不能嵌入閥座，則當閥再次打開時該顆粒可能被沖走。以后，另一顆粒可能再次進入座閥并妨礙完全關閉，之后又被沖走。
　　于是出現座閥間歇性失效。
　　2.3退化性失效。由顆粒磨損、腐蝕、氣蝕、混氣、沖刷磨損或表面疲勞產生的結果。其中顆粒磨損和表面疲勞約占90%.它們使系統元件中的泄漏增加，降低了效率和精度，但這些變化一開始很難察覺，最終的結果尤其對泵來說，可能是突發性失效。
　　間隙中的顆粒，由于同時與兩面相互作用，故最容易引起磨損。由于過量污染的存在，會直接與油液作用使其變質。值得注意的是，空氣、水分、雜質等對液壓油的變質具有較強的催化作用。
　　3液壓系統污染控制上述的分析表明，液壓系統污染的危害是非常嚴重的。因此，應設法減少系統污染，當然最好是完全杜絕污染，以減輕或消除危害。但是，由于引起系統污染的原因是多方面的，涉及到設計、生產、貯運、使用、維修等許多環節和部門；更何況液壓設備在使用過程中總要產生污染，因此，完全杜絕污染不僅難以做到，而且從經濟效益上看，也是不足取的。所以，對待污染只能根據對液壓系統精度具體的要求，將其控制在允許的范圍內。
　　3.1設定目標清潔度等級目標清潔度的擬定，是建立在對液壓系統污染狀況和使用情況進行廣泛的調查研究和測試分析的基礎上，為美國Vickers公司根據調研分析結果提出的液壓元件清潔度等級建議，設定系統目標清潔度時可作。具體方法是：先根據系統中液壓元件的種類在中查取目標清潔度，選定對油液清潔度要求最高的液壓元件的清潔度作為系統的目標清潔度，然后再根據工作性質和工作環境等因素進行適當修正。
　　3.2實現目標清潔度在液壓系統或潤滑系統中，通過合理地布置和選用過濾器，使系統油液保證達到目標清潔度要求。
　　過濾器。隨著現代液壓技術的發展，對系統油液的清潔度提出了更高的要求。目前，過濾精度3 ~5m的高精度過濾器已廣泛用于工業液壓系統，油液污染得到有效的控制。近年來，1um（=200）的高精度過濾器已研制開發，并用于對污染極敏感的系統，如航空、航天和。
　　過濾精度與平均過濾比通過將過濾精度按卩值的高低進行分級，不僅解決了用卩值作為評定標準的統一性問題，并且反映了過濾器產品性能的差別，以便用戶根據不同需要進行選用。
　　過濾系統。液壓系統污染控制的能力與效果，不僅僅取決于過濾器的精度，而且與過濾系統總體設計（過濾器的位置、類型和數目）以及對污染侵入的控制程度密切相關。目前認為比較完善的過濾系統一般包括吸油路、壓力油路和回油路過濾器，有的還采用外循環過濾作為輔助和補充
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