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建 材 與 裝 飾 2 0 0 8 年 2 月 下 旬 刊 工 程 機(jī) 械 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 的 危 害 及 控 制 周 春 華 深 圳 市 長(zhǎng) 筑 路 橋 工 程 有 限 公 司 隨 著 液 壓 傳 動(dòng) 和 液 力 傳 動(dòng) 技 術(shù) 在 工 程 機(jī) 械 上 的 廣 泛 應(yīng) 用 對(duì) 液 壓 系 統(tǒng) 的 性 能 提 出 了 愈 來(lái) 愈 高 的 要 求 提 高 工 程 機(jī) 械 液 壓 系 統(tǒng) 的 工 作 可 靠 性 和 使 用 壽 命 愈 來(lái) 愈 引 起 人 們 的 關(guān) 注 大 量 事 實(shí) 表 明 工 程 機(jī) 械 的 故 障 和 工 作 可 靠 性 與 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 狀 況 有 著 極 為 密 切 的 關(guān) 系 1 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 的 危 害 液 壓 系 統(tǒng) 受 到 污 染 輕 則 影 響 系 統(tǒng) 的 性 能 和 工 作 可 靠 性 重 則 損 壞 機(jī) 件 以 至 系 統(tǒng) 失 靈 導(dǎo) 致 液 壓 元 件 或 液 壓 系 統(tǒng) 不 能 工 作 研 究 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 的 危 害 首 先 應(yīng) 分 析 污 染 物 的 成 分 污 染 的 途 徑 以 及 受 污 染 后 的 危 害 1 1 污 染 物 的 成 分 侵 入 液 壓 系 統(tǒng) 的 污 染 雜 質(zhì) 有 很 多 種 類 檢 測(cè) 結(jié) 果 表 明 對(duì) 液 壓 系 統(tǒng) 危 害 較 大 的 主 要 有 三 種 類 型 的 雜 質(zhì) 1 固 體 顆 粒 狀 雜 質(zhì) 如 金 屬 碎 屑 沙 粒 焊 渣 密 封 材 料 碎 渣 油 漆 包 裝 材 料 碎 片 等 2 液 體 狀 雜 質(zhì) 主 要 是 水 分 和 其 它 不 符 合 使 用 要 求 的 油 液 3 氣 體 雜 質(zhì) 主 要 是 空 氣 和 油 液 本 身 受 到 沖 擊 而 產(chǎn) 生 的 氣 泡 1 2 污 染 雜 質(zhì) 的 來(lái) 源 液 壓 系 統(tǒng) 除 油 箱 與 大 氣 連 通 外 基 本 上 是 閉 環(huán) 系 統(tǒng) 那 么 污 染 雜 質(zhì) 是 通 過(guò) 什 么 途 徑 侵 入 到 系 統(tǒng) 內(nèi) 部 的 呢 下 面 對(duì) 三 種 類 型 的 雜 質(zhì) 分 別 進(jìn) 行 分 析 1 2 1 固 體 顆 粒 狀 雜 質(zhì) 的 來(lái) 源 系 統(tǒng) 內(nèi) 的 顆 粒 雜 質(zhì) 來(lái) 源 有 兩 條 途 徑 1 系 統(tǒng) 內(nèi) 部 產(chǎn) 生 系 統(tǒng) 運(yùn) 轉(zhuǎn) 過(guò) 程 中 不 斷 產(chǎn) 生 金 屬 和 密 封 材 料 的 磨 屑 顆 粒 過(guò) 濾 材 料 脫 落 的 顆 粒 或 纖 維 油 箱 中 剝 落 的 油 漆 銹 斑 氣 蝕 現(xiàn) 象 剝 落 的 金 屬 碎 片 液 壓 油 因 高 溫 變 質(zhì) 而 生 成 的 焦 油 膠 質(zhì) 和 油 渣 等 2 系 統(tǒng) 外 部 侵 入 一 般 而 言 系 統(tǒng) 內(nèi) 部 產(chǎn) 生 的 雜 質(zhì) 相 對(duì) 較 少 大 部 分 都 是 由 外 部 侵 入 的 從 油 箱 的 換 氣 孔 侵 入 因 為 換 氣 孔 與 大 氣 連 通 粉 塵 微 粒 隨 空 氣 進(jìn) 入 油 箱 中 預(yù) 留 孔 口 和 元 件 連 接 處 密 封 不 嚴(yán) 微 粒 隨 空 氣 一 起 被 吸 入 活 塞 桿 在 伸 縮 過(guò) 程 中 粘 帶 液 壓 油 本 身 帶 有 雜 質(zhì) 設(shè) 備 在 制 造 裝 配 過(guò) 程 和 維 修 組 裝 過(guò) 程 中 由 于 沒(méi) 有 徹 底 清 除 干 凈 焊 渣 鐵 屑 沙 粒 等 雜 質(zhì) 滯 留 在 管 道 內(nèi) 在 換 油 時(shí) 加 注 工 具 沒(méi) 有 經(jīng) 過(guò) 清 潔 處 理 污 染 物 隨 油 液 一 起 進(jìn) 入 系 統(tǒng) 1 2 2 液 體 雜 質(zhì) 的 來(lái) 源 液 體 雜 質(zhì) 主 要 是 水 分 其 它 液 體 污 染 的 概 率 很 小 一 般 是 意 外 事 故 這 里 不 作 探 討 只 對(duì) 水 分 的 來(lái) 源 進(jìn) 行 分 析 1 空 氣 中 的 水 汽 油 箱 液 面 與 大 氣 接 觸 大 氣 中 的 水 汽 含 量 是 動(dòng) 態(tài) 的 隨 氣 溫 氣 壓 的 變 化 而 變 化 當(dāng) 空 氣 中 的 水 蒸 氣 達(dá) 到 霧 點(diǎn) 形 成 水 滴 隨 液 壓 油 流 至 液 壓 系 統(tǒng) 的 各 個(gè) 部 位 2 系 統(tǒng) 密 封 不 良 水 分 直 接 滲 入 油 箱 蓋 密 封 不 嚴(yán) 雨 水 漏 入 水 冷 系 統(tǒng) 的 滲 漏 或 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 欠 缺 易 使 水 分 滲 入 安 裝 在 油 箱 中 的 冷 卻 盤 管 或 擋 板 由 于 腐 蝕 碰 撞 等 原 因 造 成 破 損 時(shí) 水 可 直 接 進(jìn) 入 液 壓 油 箱 1 2 3 氣 體 雜 質(zhì) 的 來(lái) 源 氣 體 主 要 指 空 氣 空 氣 混 入 液 壓 系 統(tǒng) 的 途 徑 有 很 多 其 中 主 要 有 1 由 于 油 箱 液 面 過(guò) 低 吸 油 口 直 接 吸 入 空 氣 2 預(yù) 留 孔 口 和 元 件 連 接 處 密 封 不 嚴(yán) 空 氣 容 易 進(jìn) 入 3 回 油 管 路 帶 入 4 油 液 受 到 沖 擊 時(shí) 產(chǎn) 生 的 氣 泡 1 3 污 染 的 危 害 研 究 污 染 雜 質(zhì) 對(duì) 液 壓 系 統(tǒng) 元 件 的 磨 損 損 壞 狀 況 是 掌 握 液 壓 系 統(tǒng) 產(chǎn) 生 故 障 原 因 的 關(guān) 鍵 所 在 液 壓 系 統(tǒng) 除 了 由 于 設(shè) 計(jì) 制 造 安 裝 調(diào) 試 不 當(dāng) 而 產(chǎn) 生 的 故 障 外 其 余 基 本 上 是 在 使 用 和 維 修 過(guò) 程 中 由 于 污 染 雜 質(zhì) 侵 入 而 造 成 的 隨 著 液 壓 技 術(shù) 的 發(fā) 展 和 加 工 工 藝 的 不 斷 提 高 前 者 引 發(fā) 故 障 的 概 率 愈 來(lái) 愈 低 而 后 者 由 于 人 們 的 認(rèn) 識(shí) 不 足 和 使 用 單 位 管 理 水 平 跟 不 上 由 此 引 起 的 故 障 愈 來(lái) 愈 多 污 染 雜 質(zhì) 侵 入 液 壓 系 統(tǒng) 帶 來(lái) 的 危 害 主 要 表 現(xiàn) 在 如 下 幾 方 面 1 固 體 雜 質(zhì) 對(duì) 活 塞 桿 密 封 圈 等 元 件 的 磨 損 和 損 壞 2 固 體 雜 質(zhì) 淤 積 在 管 路 底 部 或 彎 頭 處 造 成 管 道 截 面 積 減 少 系 統(tǒng) 內(nèi) 局 部 壓 力 增 大 容 易 發(fā) 生 接 口 滲 漏 或 管 道 破 裂 3 固 體 雜 質(zhì) 淤 積 在 密 封 圈 唇 部 引 起 密 封 不 良 降 低 密 封 性 質(zhì) 4 空 氣 和 水 分 使 液 壓 油 的 潤(rùn) 滑 性 能 和 防 銹 性 能 降 低 5 空 氣 和 水 分 加 速 液 壓 油 的 氧 化 變 質(zhì) 使 液 壓 油 的 粘 度 降 低 6 氣 體 使 液 壓 泵 工 作 時(shí) 發(fā) 出 異 常 噪 聲 7 氣 體 產(chǎn) 生 氣 蝕 作 用 使 元 件 受 到 破 壞 8 氣 體 引 起 工 作 機(jī) 構(gòu) 出 現(xiàn) 爬 行 和 抖 動(dòng) 現(xiàn) 象 9 氣 體 增 多 會(huì) 導(dǎo) 致 液 壓 泵 的 容 積 效 率 下 降 能 量 損 失 增 多 使 液 壓 系 統(tǒng) 不 能 發(fā) 揮 應(yīng) 有 的 效 能 1 0 氣 體 降 低 液 壓 系 統(tǒng) 的 傳 動(dòng) 剛 度 和 精 度 2 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 的 控 制 分 析 表 明 污 染 是 不 可 避 免 的 但 可 采 取 一 些 預(yù) 防 控 制 措 施 工 藝 與 設(shè) 備 1 4 7 建 材 與 裝 飾 2 0 0 8 年 2 月 下 旬 刊 降 低 污 染 的 程 度 和 延 緩 污 染 的 速 度 2 1 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 控 制 的 必 要 性 據(jù) 有 關(guān) 工 程 機(jī) 械 故 障 分 析 顯 示 液 壓 設(shè) 備 故 障 占 整 個(gè) 設(shè) 備 總 故 障 的 3 0 而 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 引 起 的 故 障 占 液 壓 系 統(tǒng) 故 障 的 7 0 8 0 由 此 可 見(jiàn) 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 問(wèn) 題 還 沒(méi) 有 得 到 有 效 控 制 我 國(guó) 機(jī) 械 行 業(yè) 雖 然 以 2 0 世 紀(jì) 8 0 年 代 逐 步 采 取 了 各 項(xiàng) 控 制 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 的 措 施 但 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 控 制 技 術(shù) 與 國(guó) 外 發(fā) 達(dá) 國(guó) 家 相 比 仍 有 相 當(dāng) 大 的 差 距 因 此 分 析 研 究 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 產(chǎn) 生 的 原 因 尋 求 解 決 和 控 制 的 方 法 對(duì) 確 保 工 程 機(jī) 械 的 正 常 運(yùn) 轉(zhuǎn) 提 高 工 作 可 靠 性 延 長(zhǎng) 使 用 壽 命 具 有 重 大 意 義 2 2 簡(jiǎn) 易 測(cè) 定 液 壓 油 污 染 變 質(zhì) 的 方 法 在 科 研 單 位 或 實(shí) 驗(yàn) 室 里 檢 測(cè) 油 液 污 染 變 質(zhì) 有 很 多 科 學(xué) 的 可 靠 的 方 法 例 如 定 性 定 量 分 析 法 過(guò) 濾 稱 重 法 顆 粒 計(jì) 數(shù) 法 等 但 是 施 工 單 位 不 具 備 這 樣 的 檢 測(cè) 條 件 只 能 憑 經(jīng) 驗(yàn) 目 測(cè) 評(píng) 定 或 采 用 一 些 簡(jiǎn) 易 方 法 測(cè) 評(píng) 油 液 的 污 染 程 度 并 據(jù) 此 決 定 是 否 更 換 液 壓 油 1 對(duì) 固 體 和 液 體 污 染 物 的 測(cè) 定 常 采 用 如 下 簡(jiǎn) 易 方 法 類 比 法 取 系 統(tǒng) 中 的 油 液 與 純 凈 新 油 作 比 較 通 過(guò) 一 看 二 聞 三 摸 來(lái) 估 測(cè) 油 液 的 污 染 程 度 一 看 即 看 液 壓 油 的 顏 色 變 化 凡 變 淡 或 變 成 乳 白 色 說(shuō) 明 液 壓 油 已 混 入 了 空 氣 水 或 其 它 液 體 變 黑 色 說(shuō) 明 油 液 已 反 應(yīng) 變 質(zhì) 生 成 瀝 青 類 雜 質(zhì) 有 沉 淀 物 且 沉 淀 物 中 有 小 黑 點(diǎn) 或 亮 點(diǎn) 說(shuō) 明 混 入 了 金 屬 磨 屑 或 粉 塵 等 固 體 顆 粒 二 聞 即 聞 油 液 的 氣 味 如 有 異 味 說(shuō) 明 油 液 已 氧 化 變 質(zhì) 三 摸 即 用 手 指 沾 油 液 摩 擦 感 覺(jué) 粘 性 差 潤(rùn) 滑 感 差 可 能 混 入 了 水 或 液 壓 油 已 變 質(zhì) 失 效 濾 紙 測(cè) 定 法 取 系 統(tǒng) 中 油 液 少 許 滴 在 2 4 0 目 的 濾 紙 上 數(shù) 分 鐘 后 觀 察 濾 紙 上 的 痕 跡 凡 油 滴 有 分 布 均 勻 的 暗 色 中 心 外 圈 清 晰 說(shuō) 明 油 液 污 染 嚴(yán) 重 應(yīng) 換 油 2 對(duì) 空 氣 污 染 的 測(cè) 定 一 般 采 用 經(jīng) 驗(yàn) 識(shí) 別 法 來(lái) 估 測(cè) 空 氣 含 量 是 否 過(guò) 量 當(dāng) 機(jī) 械 出 現(xiàn) 如 下 現(xiàn) 象 時(shí) 應(yīng) 視 為 空 氣 含 量 過(guò) 量 液 壓 泵 出 現(xiàn) 不 正 常 的 噪 聲 當(dāng) 外 載 變 化 時(shí) 液 壓 泵 或 安 全 閥 偶 爾 發(fā) 生 異 響 同 時(shí) 工 作 機(jī) 構(gòu) 出 現(xiàn) 爬 行 或 抖 動(dòng) 油 液 透 明 度 降 低 回 油 管 口 處 有 大 量 氣 泡 油 液 乳 化 變 色 2 3 控 制 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 的 措 施 在 液 壓 系 統(tǒng) 工 作 過(guò) 程 中 外 界 環(huán) 境 中 的 污 染 物 不 斷 地 通 過(guò) 各 種 渠 道 侵 入 系 統(tǒng) 對(duì) 液 壓 系 統(tǒng) 產(chǎn) 生 破 壞 影 響 了 液 壓 系 統(tǒng) 的 正 常 工 作 以 實(shí) 際 工 作 經(jīng) 驗(yàn) 得 出 液 壓 油 箱 的 呼 吸 孔 和 液 壓 缸 的 活 塞 桿 密 封 處 是 污 染 物 侵 入 的 主 要 渠 道 此 外 維 修 和 向 系 統(tǒng) 加 注 更 換 液 壓 油 時(shí) 往 往 將 污 染 物 帶 入 系 統(tǒng) 因 此 要 控 制 污 染 物 進(jìn) 入 液 壓 系 統(tǒng) 就 應(yīng) 該 把 握 住 如 下 幾 個(gè) 關(guān) 鍵 環(huán) 節(jié) 2 3 1 液 壓 油 箱 污 染 的 控 制 措 施 目 前 普 遍 采 用 的 液 壓 油 箱 都 是 通 過(guò) 呼 吸 孔 與 外 界 大 氣 相 通 當(dāng) 油 箱 液 面 下 降 時(shí) 大 氣 中 的 塵 埃 和 水 分 隨 外 界 空 氣 被 吸 入 油 箱 使 系 統(tǒng) 油 液 受 到 污 染 塵 埃 空 氣 和 水 是 液 壓 系 統(tǒng) 的 三 大 主 要 污 染 源 因 此 解 決 油 箱 的 污 染 問(wèn) 題 是 解 決 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 問(wèn) 題 的 最 重 要 環(huán) 節(jié) 1 盡 可 能 采 用 全 密 封 式 油 箱 這 種 油 箱 通 過(guò) 彈 性 氣 囊 或 隔 膜 將 系 統(tǒng) 油 液 與 外 界 完 全 隔 離 徹 底 解 決 了 氣 液 界 面 污 染 的 問(wèn) 題 是 防 止 油 箱 污 染 最 有 效 的 措 施 2 在 通 氣 孔 上 設(shè) 置 濾 清 器 如 不 能 采 用 全 密 封 式 油 箱 可 在 油 箱 的 通 氣 孔 上 設(shè) 置 帶 有 干 燥 器 的 空 氣 濾 清 器 當(dāng) 油 箱 液 面 降 低 時(shí) 空 氣 通 過(guò) 濾 清 器 進(jìn) 入 油 箱 空 氣 中 的 水 分 和 顆 粒 雜 質(zhì) 即 被 去 除 3 在 吸 油 管 口 前 設(shè) 置 濾 網(wǎng) 設(shè) 置 濾 網(wǎng) 的 作 用 是 去 除 油 液 中 的 氣 泡 實(shí) 驗(yàn) 研 究 表 明 濾 網(wǎng) 除 氣 效 率 與 濾 網(wǎng) 孔 大 小 油 液 通 過(guò) 濾 網(wǎng) 的 速 度 和 濾 網(wǎng) 設(shè) 置 角 度 有 關(guān) 系 濾 網(wǎng) 愈 密 流 速 愈 低 除 氣 效 率 愈 高 濾 網(wǎng) 傾 角 為 2 0 時(shí) 除 氣 效 率 最 高 4 在 油 箱 底 部 設(shè) 置 排 水 口 和 磁 塞 液 壓 油 在 油 箱 中 靜 置 2 4 h 以 上 混 在 液 壓 油 中 的 水 便 下 沉 至 箱 底 可 通 過(guò) 排 水 口 排 除 磁 塞 可 吸 附 鐵 質(zhì) 碎 屑 防 止 其 隨 液 壓 油 流 向 液 壓 系 統(tǒng) 的 其 它 部 位 2 3 2 液 壓 缸 污 染 的 控 制 措 施 液 壓 缸 的 活 塞 桿 伸 出 端 是 污 染 物 侵 入 液 壓 系 統(tǒng) 的 主 要 部 位 之 一 目 前 普 遍 在 活 塞 桿 壓 力 密 封 外 端 設(shè) 置 防 塵 密 封 以 防 止 外 界 污 染 物 侵 入 防 塵 密 封 的 工 作 性 能 對(duì) 可 靠 地 保 護(hù) 液 壓 系 統(tǒng) 具 有 重 要 作 用 一 旦 防 塵 密 封 失 效 活 塞 桿 壓 力 密 封 即 暴 露 于 外 界 粘 附 污 染 物 而 迅 速 磨 損 失 效 從 而 導(dǎo) 致 活 塞 密 封 的 磨 損 和 失 效 另 外 活 塞 桿 表 面 損 傷 或 彎 曲 變 形 也 會(huì) 使 防 塵 密 封 和 活 塞 密 封 迅 速 失 效 1 定 期 檢 查 活 塞 桿 發(fā) 現(xiàn) 損 傷 或 變 形 馬 上 修 復(fù) 或 更 換 2 使 用 高 性 能 的 防 塵 密 封 圈 3 活 塞 桿 的 液 壓 密 封 面 采 用 活 塞 壓 力 密 封 和 防 塵 密 封 的 組 合 形 式 這 種 組 合 密 封 的 防 污 性 能 為 各 單 個(gè) 密 封 防 污 性 能 的 綜 合 組 合 密 封 的 污 染 侵 入 比 為 各 個(gè) 密 封 侵 入 比 的 乘 積 密 封 侵 入 比 密 封 外 部 污 染 顆 粒 濃 度 與 密 封 內(nèi) 部 污 染 顆 粒 濃 度 的 比 值 2 3 3 設(shè) 計(jì) 使 用 與 維 修 過(guò) 程 中 的 控 制 措 施 1 合 理 設(shè) 計(jì) 系 統(tǒng) 的 結(jié) 構(gòu) 例 如 在 液 壓 系 統(tǒng) 最 高 處 應(yīng) 設(shè) 置 排 氣 塞 或 排 氣 閥 油 箱 的 出 回 油 口 應(yīng) 設(shè) 在 油 箱 液 面 以 下 回 油 口 斷 面 應(yīng) 做 成 斜 面 以 減 少 回 油 渦 流 和 攪 動(dòng) 液 壓 泵 吸 油 管 口 徑 應(yīng) 盡 可 能 大 一 點(diǎn) 盡 可 能 減 少 管 路 的 彎 曲 避 免 或 減 少 使 用 節(jié) 流 閥 選 擇 合 理 的 密 封 件 及 密 封 結(jié) 構(gòu) 提 高 液 壓 泵 的 吸 入 壓 力 降 低 工 作 機(jī) 構(gòu) 的 運(yùn) 動(dòng) 慣 性 提 高 系 統(tǒng) 的 整 體 密 封 性 能 2 經(jīng) 常 保 持 油 箱 中 規(guī) 定 的 液 面 高 度 3 定 期 清 洗 過(guò) 濾 器 和 散 熱 裝 置 避 免 液 壓 泵 因 吸 油 不 暢 和 油 溫 過(guò) 高 而 形 成 系 統(tǒng) 的 局 部 真 空 4 液 壓 系 統(tǒng) 出 現(xiàn) 壓 力 低 溫 度 高 工 作 無(wú) 力 等 非 正 常 現(xiàn) 象 時(shí) 應(yīng) 及 時(shí) 排 查 5 避 免 工 作 載 荷 的 急 劇 變 化 6 避 免 利 用 機(jī) 械 的 慣 性 來(lái) 完 成 某 項(xiàng) 動(dòng) 作 7 及 時(shí) 更 換 老 化 或 失 效 的 密 封 件 8 加 注 液 壓 油 時(shí) 加 注 用 具 要 徹 底 清 潔 干 凈 9 清 洗 1 0 高 壓 空 氣 吹 工 藝 與 設(shè) 備 1 4 8