污染控制視角下降低液壓系統(tǒng)故障率的策略研究

張小衛(wèi)

（濰柴動力（濰坊）鑄鍛有限公司，濰坊 261000）

0 引言

液壓傳動是以液壓油為工作介質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換和動力傳遞的，它具有很多優(yōu)點，如液壓傳動的結(jié)構(gòu)比較緊湊，布局起來比較容易，它的傳遞能量比一般的系統(tǒng)要大，因此該液壓系統(tǒng)在工程機(jī)械領(lǐng)域得到了比較廣泛的應(yīng)用。大量事實表明，液壓系統(tǒng)的故障是由于液壓污染引起的，在使用液壓系統(tǒng)時要把它看作像人的血液一樣保持足夠的清潔，才能確保液壓系統(tǒng)的故障率在最低限度，所以對液壓系統(tǒng)油液污染進(jìn)行控制，可以大大提高液壓系統(tǒng)的可靠性和液壓元件的使用壽命，降低液壓系統(tǒng)的故障發(fā)生率。

1 污染控制平衡關(guān)系

美國俄克拉荷馬州立大學(xué)的E.C.Fitch教授在分析液壓元件污染壽命與各因素之間的關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出了污染控制平衡圖。該平衡圖所描述的液壓系統(tǒng)的污染控制平衡，是通過兩架天平來實現(xiàn)的，一臺天平反映系統(tǒng)的過濾特性即污染控制的能力[1]。另一臺天平則反映液壓元件的耐污染能力，兩臺天平分別指示了元件的污染壽命與油液污染度和元件耐受度的關(guān)系。天平的砝碼就是與污染控制各個因素的有關(guān)參量。

E.C.Fitch教授提出的污染控制平衡圖中，左邊的天平反映系統(tǒng)油污染度與過濾器精度、流量以及污染物侵入率之間的關(guān)系。從該天平的平衡關(guān)系可以看出，如果通過提高過濾器的過濾比，增大過濾流量Q，并且同時降低污染物的侵入率，那么就能降低液壓傳動系統(tǒng)內(nèi)油液的污染度，增加液壓傳動系統(tǒng)元件的工作壽命和它的可靠性。換句話說，這些措施也就是能夠降低液壓系統(tǒng)的故障發(fā)生率。污染控制平衡圖中右邊的天平表達(dá)了液壓元件污染磨損理論和污染耐受度的基本內(nèi)容，具體反映了油液的抗磨性、液壓元件的抗磨性、污染物磨損性等因素對液壓元件耐受度和污染壽命的影響。

為了保證元件的工作壽命，在油液污染度和元件污染耐受度之間必須達(dá)到合理科學(xué)的平衡。采取的主要途徑有采取有效的污染控制措施，降低油液的污染度，即提高油液的潔凈度，還有就是提高元件的污染耐受度。

2 液壓系統(tǒng)中常見的污染物

固體顆粒、水分、空氣、化學(xué)物質(zhì)和微生物等是液壓系統(tǒng)中的主要污染物。此外，從廣義上來說，在機(jī)械液壓系統(tǒng)中，各種靜電、磁場、熱能和輻射以能量的形式存在。污染物主要是由于靜電和磁場的吸引。這些吸力可以使顆粒吸附在液壓系統(tǒng)的表面或間隙上，從而導(dǎo)致液壓系統(tǒng)部件的污染磨損或夾緊。此外，系統(tǒng)中的熱能可以提高油溫，使油潤滑性能降低，部件泄漏增加，加速油劣化和密封失效[2]。

3 液壓系統(tǒng)最常見的故障分析

液壓系統(tǒng)最常見故障的表象特征就是在規(guī)定的條件下及規(guī)定的時間內(nèi)，未完成規(guī)定功能，液壓元件污染卡緊。主要的原因是當(dāng)液壓油中的微粒污染物進(jìn)入相對運動間隙時，會引起污染磨損，導(dǎo)致運動副之間的啟動力（夾緊）增大，甚至運動副也不能啟動（卡死）。

一般來說，有兩種污染情況。一種是，靠近臨界間隙或大于臨界間隙的少量顆粒被堵塞在運動間隙的一部分中，導(dǎo)致部件被堵塞，但是這些顆?？梢酝ㄟ^使用選擇性過濾器來控制。所以，這種情況下出現(xiàn)卡緊現(xiàn)象的幾率比較小。第二種情況是由大量小顆粒污染物在運動間隙內(nèi)逐漸積起來而引起卡緊，這些小顆粒污染物是濾油器過濾不了的[3]。

4 加強(qiáng)液壓污染控制

4.1 重視液壓系統(tǒng)的可靠性設(shè)計

在選擇液壓元件時，必須對功能、性能和可靠性等因素進(jìn)行全面的評估。應(yīng)選擇具有高耐污染性的成熟可靠的液壓元件，做到從源頭上把關(guān)和控制。液壓系統(tǒng)設(shè)計中要重視過濾器的選配，過濾器的選用必須秉承科學(xué)合理的原則，基于系統(tǒng)中關(guān)鍵液壓元件的靈敏度和系統(tǒng)中污染物的侵入和生成水平，應(yīng)綜合考慮過濾器的各種性能指標(biāo)。過濾器的絕對尺寸精度應(yīng)小于系統(tǒng)中的關(guān)鍵液壓元件的最小臨界間隙尺寸。

4.2 減少污染物和潛在污染物

減少液壓系統(tǒng)中液壓油和液壓件中固有的污染物和潛在污染物，是污染控制的舉措之一。為了嚴(yán)格檢查液壓元件的污染，特別是從國外購買的液壓元件，污染控制的要求應(yīng)向生產(chǎn)廠家提出。在運輸和儲存過程中，為了防止污染物的侵入，所有的油口都應(yīng)該密封和封口。在裝配前（無論是新的還是修理的），所有部件和附件都必須仔細(xì)清洗。為了加強(qiáng)液壓油的污染管理，在進(jìn)入工廠之前必須對油進(jìn)行取樣和檢查，并在進(jìn)入油箱之前過濾具有各種指示劑的合格油。

4.3 防止污染物侵入液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)在運行的過程中要注意防止污染物侵入液壓系統(tǒng)。一是在液壓系統(tǒng)裝配之前，為了控制環(huán)境中的粉塵含量，裝配車間應(yīng)采用空氣凈化措施和室內(nèi)加壓，使室內(nèi)空氣壓力略高于外界，從而防止大氣中的粉塵污染，實現(xiàn)裝配車間的粉塵控制?？梢圆捎脻穹庸ず透煞ńM裝的方法，所有清洗過程都用清潔油清洗。影響裝配質(zhì)量的零件表面應(yīng)采用干式裝配，即用干壓縮空氣干燥，然后組裝。二是在系統(tǒng)運行過程中，要注意保養(yǎng)。在燃油箱的通風(fēng)孔和活塞桿上安裝可靠的防塵裝置，液壓油的泄漏不能直接送回油箱，系統(tǒng)加油必須嚴(yán)格過濾，組裝用具、加油容器和濾網(wǎng)必須保持清潔。當(dāng)系統(tǒng)部分故障或拆卸時，有必要防止環(huán)境污染系統(tǒng)，不立即組裝部件，注意污染。

4.4 防止系統(tǒng)中污染物的形成。

系統(tǒng)中產(chǎn)生的污染顆粒主要是由摩擦副磨損的金屬顆粒和系統(tǒng)中由銹和油漆剝落產(chǎn)生的污染物。為了控制和減少這些顆粒污染物，過濾方法可用于凈化，從而對機(jī)油濾清器的維護(hù)提出了更高的要求。另外，在選擇液壓油時，必須注意與液壓元件的相容性，特別是密封材料。必須嚴(yán)格控制液壓油的溫度和油中的氣泡，防止油的氧化和變質(zhì)。

5 結(jié)束語

液壓系統(tǒng)故障的發(fā)生，取決于液壓系統(tǒng)中部件的抗污染性和系統(tǒng)油的污染。搞好液壓系統(tǒng)的污染控制是降低液壓系統(tǒng)故障率的有效措施。液壓系統(tǒng)中的主要污染物包括固體顆粒、水、空氣、化學(xué)品和微生物。此外，還存在各種形式的靜、磁、熱和輻射能。做好液壓系統(tǒng)污染控制，要重視液壓系統(tǒng)的可靠性設(shè)計，減少系統(tǒng)中的污染物和潛在污染物。只有做好污染控制，才能保證液壓系統(tǒng)的可靠性，降低液壓系統(tǒng)故障發(fā)生率。