淺談液壓油清潔度對磁浮列車液壓制動(dòng)系統(tǒng)的影響及其質(zhì)量控制

郭興河

摘 要：液壓制動(dòng)系統(tǒng)作為磁浮列車的安全系統(tǒng)，是列車的核心組成部分;其可靠與否直接關(guān)系到列車運(yùn)行安全;而液壓油清潔度對液壓制動(dòng)系統(tǒng)的性能有著非常重要的影響。本文簡要介紹了液壓油清潔度檢測方法及其評定標(biāo)準(zhǔn);簡要分析了液壓油液清潔度對液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，以及導(dǎo)致油液污染產(chǎn)生的原因;重點(diǎn)介紹了液壓系統(tǒng)液壓油液清潔度質(zhì)量控制措施。

關(guān)鍵詞：液壓制動(dòng)系統(tǒng);液壓油;清潔度;影響;控制措施

中圖分類號：U482 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-2064（2020）02-0056-02

0引言

近年來，隨著長沙磁浮機(jī)場線，北京磁浮S1線的成功開通商業(yè)運(yùn)營。磁浮列車作為新制式軌道交通的重要一員，以其造價(jià)低、轉(zhuǎn)彎半徑小、爬坡能力強(qiáng)、噪聲低、污染小、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)越來越得到市場的認(rèn)可。液壓制動(dòng)系統(tǒng)作為磁浮列車的安全系統(tǒng)，是列車的核心組成部分;其可靠與否直接關(guān)系到列車運(yùn)行安全。保證液壓制動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠對列車安全運(yùn)行尤顯重要。

液壓制動(dòng)系統(tǒng)集機(jī)、電、液、氣、網(wǎng)絡(luò)為一體。在工作中，液壓傳動(dòng)是用液壓油做傳動(dòng)介質(zhì)的，液壓油除了傳動(dòng)功能，還有潤滑、冷卻等功能。液壓油受到污染，油液長時(shí)間工作會(huì)導(dǎo)致油液性能顯著下降。當(dāng)達(dá)不到液壓元件的使用性能要求時(shí)，液壓元件就會(huì)加速磨損，系統(tǒng)出現(xiàn)堵塞，特別是卡閥等現(xiàn)象;從而降低液壓系統(tǒng)的可靠性，進(jìn)而影響列車的安全制動(dòng)，使列車運(yùn)行安全受到威脅。由此可見液壓油的清潔度對液壓制動(dòng)系統(tǒng)的性能有著非常重要的影響。液壓油清潔度的質(zhì)量控制對保證磁浮列車液壓制動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠有著十分重大的意義。

1液壓油清潔度檢測方法及評定標(biāo)準(zhǔn)

1.1液壓油清潔度檢測方法

清潔度常用單位體積液壓油中所含固體顆粒污染物的質(zhì)量或顆粒數(shù)表示，分別對應(yīng)質(zhì)量檢測分析法和顆粒檢測分析法。

質(zhì)量檢測分析法是通過測量分析單位體積油液中所含固體顆粒污染物的質(zhì)量表示油液的污染等級，通常用mg/l或mg/100ml表示[1]。質(zhì)量檢測分析法檢測結(jié)果只是油液中顆粒污染物的總量，不能反映顆粒污染物的大小和尺寸分布，無法滿足油液檢測的更高要求。目前主要檢測一些清潔度要求不高的油液，一般實(shí)驗(yàn)室檢測用得較多。

顆粒檢測分析法是通過測量分析單位體積油液中各種尺寸顆粒污染物的顆粒數(shù)表示油液的污染等級。顆粒檢測分析法能分析測定油液中顆粒污染物的尺寸分布和濃度，檢測精度高。顆粒分析法有顯微鏡法、顯微鏡比較法和自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)法等。其中自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)法具有計(jì)數(shù)快、精度高和操作簡便等特點(diǎn)，目前在油液分析檢測中廣泛采用自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)法。

1.2液壓油清潔度評定標(biāo)準(zhǔn)

液壓油清潔度的評定標(biāo)準(zhǔn)主要有我國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14039《液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)固體顆粒污染等級代號》，國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 4406，美國國家宇航標(biāo)準(zhǔn)NAS 1638，航天標(biāo)準(zhǔn)SAE AS4059F。其中，國標(biāo)GB/T14039與國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 4406等效;SAE AS4059F是NAS 1638的升級版，但是NAS 1638使用較早，應(yīng)用廣泛，現(xiàn)在仍然在使用，行業(yè)內(nèi)普遍采用此標(biāo)準(zhǔn)評價(jià)液壓油清潔度。

國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 4406使用取樣油液1ml液壓油中顆粒污染物尺寸，，的顆粒數(shù)量來確定油液清潔度等級。NAS 1638使用取樣油液100ml液壓油中規(guī)定顆粒大小范圍內(nèi)的最大顆粒數(shù)來確定油液清潔度等級。有（5～15），（15～25），（25～50），（50～100），（>100）等5個(gè)尺寸段。SAE AS4059F也使用取樣油液100ml液壓油中規(guī)定顆粒大小范圍內(nèi)的最大顆粒數(shù)來確定油液清潔度等級，也有5個(gè)尺寸段。分別為（5～10），（10～25），（25～50），（50～100），（100～150）。雖然各標(biāo)準(zhǔn)取樣項(xiàng)目不一樣，但是他們之間有一定的參照對應(yīng)關(guān)系。不同清潔度等級評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之間相應(yīng)的對應(yīng)關(guān)系詳見表1。

從表1中可知，等級數(shù)碼越大，表示油液中顆粒污染物濃度越大，清潔度越差。

2污染物的來源及產(chǎn)生的危害

2.1污染物的來源

油液遭受污染的原因是多方面的，最主要是外界侵入污染物和系統(tǒng)工作過程中產(chǎn)生污染物。

2.1.1外界侵入污染物

（1）液壓裝置、元件組裝時(shí)殘留的污染物，主要有金屬切屑、毛刺、焊渣、磨粒、鐵銹、型砂等。這是我們主要控制的污染源[3]。

（2）油液在運(yùn)輸過程中帶來的污染物。

（3）從工作環(huán)境中混入的污染物，主要有空氣、塵埃、水滴等。

2.1.2系統(tǒng)工作過程中產(chǎn)生污染物

（1）液壓裝置中相對運(yùn)動(dòng)的元件磨損時(shí)產(chǎn)生的污染物，主要有金屬微粒、銹斑、涂料、密封件磨損剝離物等。

（2）油液物理化學(xué)性能變化時(shí)產(chǎn)生的污染物，主要是油液變質(zhì)后產(chǎn)生的膠狀生成物等。

2.2污染物產(chǎn)生的危害

（1）加速元件的污染磨損，降低使用壽命。

（2）加速油液性能劣化，降低系統(tǒng)運(yùn)行效率。

（3）造成元件的堵塞與卡滯故障， 如閥卡;導(dǎo)致液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，影響制動(dòng)性能，使行車安全受到威脅。

3清潔度的控制

液壓系統(tǒng)清潔度的控制要從設(shè)計(jì)、采購、生產(chǎn)制造、運(yùn)行維護(hù)等多方面進(jìn)行控制，其中生產(chǎn)制造過程污染是導(dǎo)致液壓系統(tǒng)故障的最主要環(huán)節(jié)。為此應(yīng)該對生產(chǎn)制造過程加強(qiáng)重點(diǎn)控制。

3.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程的清潔度控制

磁浮列車液壓制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)時(shí)間響應(yīng)快，控制精度高，系統(tǒng)中設(shè)置有比例控制閥，為此設(shè)計(jì)時(shí)要考慮液壓油液清潔度必須滿足比例控制閥的清潔度等級要求，以保證關(guān)鍵液壓元件的工作性能。通常滿足比例控制閥使用要求的油液等級為NAS 1638之7級。為此系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)清潔度要求不得低于此等級。同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)，液壓系統(tǒng)管路、接頭等附件考慮采用防銹性能良好的不銹鋼材料。

3.2外購液壓件清潔度的控制

磁浮列車液壓制動(dòng)系統(tǒng)外購液壓件主要有液壓制動(dòng)控制單元、液壓制動(dòng)夾鉗、液壓支撐油缸、蓄能器、各類管路連接接頭、管路原材料等。

（1）各液壓制動(dòng)控制單元、液壓制動(dòng)夾鉗、液壓支撐油缸、蓄能器等系統(tǒng)部件到廠檢驗(yàn)時(shí)必須有合格證，質(zhì)量保證書，清潔度符合設(shè)計(jì)要求，包裝運(yùn)輸中各油口封堵完好，油口無破損，擦傷。

（2）各類管路接頭內(nèi)壁及螺紋無飛邊、毛刺，外觀無破損、裂紋，無斑點(diǎn)等。

（3）外購液壓油必須到達(dá)NAS 1638之6級，推薦使用軌道交通車輛液壓制動(dòng)系統(tǒng)專用液壓油。

3.3自制件清潔度的控制

液壓制動(dòng)系統(tǒng)自制件主要為硬管管路總成。管路的制造過程必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和工藝規(guī)程進(jìn)行。嚴(yán)格質(zhì)量檢查，執(zhí)行事前、事中、事后檢驗(yàn)。

3.4液壓件存放清潔度的控制

各外購液壓件應(yīng)室內(nèi)存放，并放置在專用的貨架上，存放處應(yīng)清潔無塵。自制管路總成各進(jìn)出口使用膠帶或膠堵等密封，避免雨水、灰塵等進(jìn)入。

3.5液壓件裝配清潔度的控制

（1）液壓件裝配時(shí)，各液壓件裝配過程中嚴(yán)禁戴手套作業(yè)。

（2）轉(zhuǎn)運(yùn)過程中各油口封堵完好，嚴(yán)禁無封堵或者有破損的情況下在地上拖移，在車上裝配。

（3）各液壓系統(tǒng)部件裝配前，應(yīng)檢查其油口處是否擦傷，是否有異物。只有無擦傷、無異物才能裝配。裝配前應(yīng)排盡元件里面殘余的液壓油，避免不同牌號的液壓油混合。

（4）各管路沒有連接前，裝配好的液壓件的各油口應(yīng)用膠堵堵住，避免他人作業(yè)時(shí)，有異物進(jìn)入，造成二次污染。

3.6液壓系統(tǒng)使用中清潔度的控制

液壓系統(tǒng)所有部件及管路附件裝配連接完成，完成密封性試驗(yàn)后。應(yīng)斷開液壓制動(dòng)控制單元和液壓制動(dòng)夾鉗，對管路進(jìn)行清洗。清洗后油液清潔度等級達(dá)到NAS 1638之6級。

整機(jī)調(diào)試后，檢驗(yàn)液壓油污染等級必須到達(dá)NAS 1638之7級。系統(tǒng)液壓油新機(jī)第一次更換時(shí)間為半年，以后每1年更換一次。更換前必須將原液壓油排盡，新的液壓油必須保持和原液壓油牌號一致。液壓系統(tǒng)吸油過濾器濾芯應(yīng)每工作1000小時(shí)更換清洗一次，回油過濾器濾芯應(yīng)每工作300小時(shí)更換清洗一次。

4結(jié)語

據(jù)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，液壓系統(tǒng)75%以上的故障都是液壓油液污染造成的，控制好油液清潔度，會(huì)大大的降低液壓系統(tǒng)的故障率[2];為此液壓油清潔度的質(zhì)量控制對保證磁浮列車液壓制動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠有著十分重大的意義。液壓系統(tǒng)清潔度的控制是一個(gè)系統(tǒng)性工作，控制要貫穿產(chǎn)品全周期，從設(shè)計(jì)、采購、生產(chǎn)制造到售后維護(hù)要嚴(yán)格按照企業(yè)制定的技術(shù)指導(dǎo)文件進(jìn)行。企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量管理，建立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)馁|(zhì)量體系，提高各員質(zhì)量控制意識。設(shè)計(jì)、采購過程高標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)制造、售后維護(hù)嚴(yán)過程。只有控制好液壓油的清潔度，才能提高液壓制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性，從而保證列車運(yùn)行安全。

參考文獻(xiàn)

[1] 葉嘉斌，袁場.有軌電車制動(dòng)系統(tǒng)液壓油清潔度的檢測探討[J].中國設(shè)備工程，2018（20）：68-69.

[2] 李德明.工程機(jī)械液壓系統(tǒng)清潔度控制方法探討[J].建筑機(jī)械化，2015（02）：94-96.

[3] 王積偉，章宏甲，黃宜.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.