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對液壓油污染及防治規律性的研究
關(guān)于液壓油污染的來(lái)源，防治液壓油污染的文章很多，但對探索液壓油污染及防治規律性的文章并不多見(jiàn)，從眾多的液壓油污染原因、防治液壓油污染的方法中歸納出液壓油污染和防治污染的規律性，可以更科學(xué)、更有效地開(kāi)展液壓油污染的防治，并有利于在現有技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng )新，筆者根據國內外資料，試對此進(jìn)行研究，得出了一些初步結論供同行參考。
1、液壓油污染度的定義及標準
液壓油污染度是指液壓油受污染的程度，判定液壓油污染度的標準有國際標準化組織制定的ISO4406，我國制定的GB/T14039-95與ISO4406同效。
2、液壓油污染及防治的規律性
液壓油污染及防治的規律性有：防治液壓油污染的重要性，液壓油污染物來(lái)源的多樣性、液壓油污染物產(chǎn)生的必然性、液壓油污染度的可測性、防治液壓油污染的系統性，過(guò)濾液壓油污染的匹配性。
2.1 防治液壓油污染的重要性
統計資料表明工程機械液壓系統的故障70%～80%是由于液壓油污染超標引起的，文獻[1]提供了美國卡特彼勒公司的一份實(shí)驗資料：一臺流量為12升/ 分的液壓油泵，按年200個(gè)工作日，每個(gè)工作日8小時(shí)計算。當液壓油的污染度為ISO18/15時(shí)，則一年中流過(guò)油泵的雜質(zhì)量為35.5kg;如果液壓系統的污染度超標，為ISO21/18，那一年中流過(guò)油泵雜質(zhì)量為384kg，是前者的10.8倍，由此可見(jiàn)液壓油污染度超標將會(huì )給液壓系統造成嚴重損害，文獻[2]對我國某廠(chǎng)1400t徑鍛機主潤滑系統故障分析后，得出量化結論：當油中雜質(zhì)含量接近0.09%(重量比)時(shí)就會(huì )對鍛機產(chǎn)生嚴重負面影響，故障增多;文獻[2]對舟橋用工程機械液壓元件的耐油污染度進(jìn)行測試，各種液壓元件的油污染顆粒直徑允許值為：液壓閥5～15μm，軸向柱塞泵/馬達：10～15μm，徑向柱塞泵/馬達：15～25μm，葉片泵為20～30μm;在常壓液壓系統中，液壓油中水分含量必須<0.5%，礦物液壓油中空氣溶解度≯5～10%，兩者若超標都會(huì )增加液壓系統的故障率。
卡特彼勒公司推薦的液壓油為符合ISO18/15的，這類(lèi)液壓油每1ml含雜質(zhì)微粒2500個(gè)(微粒直徑為6μm)，直徑為14μm的微粒不超過(guò)320個(gè)。眾多的故障分析表明，若液壓油污染度超標，會(huì )導致液壓油性能差，零件摩擦磨損增大，傳遞動(dòng)力遲緩或停頓、降低作業(yè)性能。所以防治液壓油污染度超標對于降低工程機械液壓系統故障率，保證液壓系統正常的性能，減少摩擦件的磨損，延長(cháng)液壓油換油周期等具有十分重要的作用。
2.2 液壓油污染物來(lái)源的多樣性和必然性
液壓油污染物來(lái)源的具有多樣性的特點(diǎn)，可分為外部侵入和內部產(chǎn)生兩大途徑。
(1)外部侵入。
a、零件制造時(shí)產(chǎn)生的切屑、磨屑等未清干凈就裝機帶入;
b、液壓油在貯存時(shí)由于油箱呼吸器管口加蓋不嚴，灰塵、雨水和空氣侵入，由于 溫度變化停機時(shí)空氣中的水分侵入;
c、在加注液壓油時(shí)由于加注容器，輸油管不潔將粉塵等雜質(zhì)混入;
d、在維修拆裝裝入過(guò)程雜質(zhì)混入。
(2)內部產(chǎn)生摩擦件在運行中產(chǎn)生磨損，磨屑會(huì )混入油中，據西門(mén)子公司的實(shí)驗報告，90%油污染引發(fā)的故障產(chǎn)生于磨損產(chǎn)生的磨屑微粒，另外油在高溫時(shí)會(huì )氧化。油溫在華氏 140～180度時(shí)為正常，油溫再升高，則油的氧化率會(huì )升高，油溫每升高10℃，油的氧化率會(huì )提高1倍，液壓油氧化會(huì )生成油泥(膠狀物)或為液壓油的雜質(zhì)。
應當指出，對外部雜質(zhì)的侵入預防的機率很大，只要預防措施有力，幾乎從技術(shù)上可使預防率達到95%以上，但內部都產(chǎn)生的雜質(zhì)由于在運行不斷產(chǎn)生，因此無(wú)法從技術(shù)上做到零磨損和零氧化，只能做到微磨損和微氧化，所以液壓油的污染是一定會(huì )產(chǎn)生的，有必然性，對運行的機器零污染是不可能的，但是針對污染物的來(lái)源多樣性，采取對應的多樣措施，可以實(shí)現低污染。
2.3 液壓油污染度的可測性
為了科學(xué)地防治液壓油的污染必須檢測液壓油的污染度，檢測方法分為兩大類(lèi)。
(1)離線(xiàn)(取樣、間斷)分析。定期或不定期從液壓油箱中抽取一定量的液壓油和化學(xué)分析，常用的方法有介質(zhì)常數法、光譜檢測法、常規分析法、鐵譜分析法、顆粒計數法等。在現場(chǎng)采用便攜式的污染度檢測儀進(jìn)行油樣的理論指標分析或用經(jīng)驗判定法定性分析。
(2)在線(xiàn)監測，即在液壓和過(guò)濾系統安裝信息元件，實(shí)時(shí)監測液壓油的雜質(zhì)含量、水分含量，當監測數據超標則系統發(fā)出警報聲響(或信號燈亮)通知用戶(hù)采取措施處理。
2.4 防治液壓油污染的系統性
從以上分析可知，液壓油污染具有來(lái)源多樣性和必然性的特點(diǎn)，因此必須運用系統工程學(xué)方法，對液壓油污染防治從液壓系統元件的設計、制造、使用、維護和提高液壓油的性能(抗氧化性、抗泡沫性…)、液壓油的管理等多方面著(zhù)手，使液壓油污染最小化，清除液壓油污染的污染物最大化。
2.5 過(guò)濾液壓油污染物的匹配性
在液壓系統中采用過(guò)濾器是最有效的清除油中污染物的方法，當今過(guò)濾器技術(shù)有了飛躍的發(fā)展，開(kāi)發(fā)出型號多樣的過(guò)濾器。
(1)按使用場(chǎng)所(位置)不同可分為機外式和機內式兩大類(lèi)。機外式是在工程機械外部設置過(guò)濾機，對工程機械的液壓油進(jìn)行過(guò)濾(又稱(chēng)人工腎)。機內式是將過(guò)濾器裝在工程機械內，在工程機械運行時(shí)，隨機對液壓油進(jìn)行過(guò)濾。
(2)按過(guò)濾器濾芯的使用方法的不同，可分為濾芯更換式(濾芯失效后更換濾芯)和自清潔式(運用自身液壓油流沖洗方式對濾芯進(jìn)行自清潔，可以長(cháng)時(shí)間不更換濾芯)。
(3)按信號傳遞方式可分為自動(dòng)式(即濾清器配有信號元件，可以自動(dòng)記錄油的污染數據量并傳遞給信號記錄或警報系統。)和被動(dòng)式(只能憑肉眼觀(guān)察濾清程度)。
(4)按濾清器功能分為單功能型(只有清除固體污染物顆粒的功能)和多功能型(有清除固體污染顆粒、水分等多種功能)。
(5)按濾清器濾芯材質(zhì)可分為紙質(zhì)型、粉末冶金型、合成纖維型、金屬網(wǎng)型……等。
(6)按過(guò)濾精度可分為高精度濾清器、普通精度過(guò)濾器等不同型號的濾清器過(guò)濾方式、濾網(wǎng)材質(zhì)、網(wǎng)孔直徑…等參數均不相同，各有一定的應用范圍。各種工程機械的作業(yè)性能、作業(yè)環(huán)境不同，因此其液壓系統中的過(guò)濾元件必須與工程機械液壓系統的要求相匹配，超標高配將會(huì )增加機械出廠(chǎng)價(jià)格和運行成本，不達標低配則會(huì )達不到油液清潔度要求。
所以在選擇液壓系統過(guò)濾元件時(shí)，應進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟比較，擇優(yōu)、合理地匹配。如卡特彼勒公司開(kāi)發(fā)的高壓液壓裝置，其零件間隙，最小的為2μm，因此必須匹配高精度的過(guò)濾器，使液壓油中固體雜質(zhì)微粒直徑≥2μm的微粒能夠清除掉。另外該公司通過(guò)采用兩種方式對液壓油進(jìn)行過(guò)濾，即在機械維修時(shí)(在維修站或現場(chǎng))用過(guò)濾機對液壓油進(jìn)行過(guò)濾，在機械運行時(shí)，依靠機內高精度的過(guò)濾器進(jìn)行液壓油過(guò)濾，由于采用2種過(guò)濾方式，既使液壓油的清潔度達到標準，又減輕了機內過(guò)濾器的過(guò)濾負荷，延長(cháng)了機內過(guò)濾器的使用壽命。
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