工程中液壓系統(tǒng)的污染控制.pdf

備與科技 59演出場(chǎng)館建設(shè) 確定一個(gè)清潔度水平， 且要達(dá)到計(jì)劃目標(biāo)，如同選擇泵、 閥、 調(diào)節(jié)器或軸承等一樣 ,是系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一部分。 不幸的是當(dāng)一些系統(tǒng)設(shè)計(jì)者選擇一個(gè)過(guò)濾器時(shí) , 他們只是看到了過(guò)濾器供應(yīng)商的產(chǎn)品目錄 , 卻很少關(guān)注這種特殊系統(tǒng)的整體要求。 為了達(dá)到預(yù)期的清潔度， 就需要選擇和配置適當(dāng)?shù)奈廴究刂圃O(shè)備 , 以期消除 （根除） 高達(dá) 80% 的液壓系統(tǒng)的故障。工程中液壓系統(tǒng)的污染控制編譯 / 蘭州理工大學(xué)舞臺(tái)設(shè)備研究所 魏發(fā)孔【摘 要】 液壓傳動(dòng)是最可靠的并具有可重復(fù)性的動(dòng)力及運(yùn)動(dòng)控制形式之一， 為實(shí)現(xiàn)上述目的就要求對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行精妙的設(shè)計(jì)和有效的污染控制。 實(shí)踐證明， 液壓系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題 80 是與污染控制不充分有關(guān)。 了解本文的內(nèi)容將在很大程度上有助于設(shè)計(jì)和維護(hù)工程師獲得穩(wěn)定的系統(tǒng)清潔度， 而這正是液壓傳動(dòng)可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)。【關(guān)鍵詞】 污染 磨損 過(guò)濾 清潔度 系統(tǒng)【 is of of is 80% of to or in is of 美國(guó) 司曾幾十年致力于液壓系統(tǒng)及元件的設(shè)計(jì)研究， 還結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐并借助設(shè)備精良的實(shí)驗(yàn)室， 對(duì)液壓系統(tǒng)的污染控制進(jìn)行了專題研究。 這篇文稿是該項(xiàng)研究的原始資料， 也是液壓系統(tǒng)的污染控制專業(yè)指導(dǎo)書(shū)， 研究首先指出了原版國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 406 的不足。 新版國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) 406 及新版我國(guó) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 均采用了其中的部分研究成果， 正說(shuō)明它在專業(yè)上的權(quán)威性， 比較有參考價(jià)值。 本文根據(jù)這份資料編譯而成， 擬分為三期刊發(fā)， 供中小企業(yè)及設(shè)計(jì)、 維護(hù)中小劇場(chǎng)液壓系統(tǒng)的專業(yè)人員參考。另外 , 用戶的液壓系統(tǒng)有效成本接近于污染控制所允許的過(guò)濾器和元件的價(jià)格 , 通過(guò)改進(jìn)服務(wù)性能使其很快地恢復(fù)、 增加元件壽命， 增加油液壽命， 延長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間和減少維修。為了重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)元件設(shè)計(jì)、 系統(tǒng)設(shè)計(jì)、 過(guò)濾器性能和過(guò)濾器布置之間的相互影響， 這里推薦了指定的過(guò)濾器并指出了系統(tǒng)污染控制的途徑。本文專門(mén)定義質(zhì)量、 有效成本內(nèi)系統(tǒng)污染控制的理論和實(shí)踐。1 污染控制的系統(tǒng)途徑為了達(dá)到有效性和經(jīng)濟(jì)性相一致，必須首先確定目標(biāo)， 系統(tǒng)污染控制的目標(biāo)總是一致的 ： 清潔油液使其達(dá)到在系統(tǒng)的有效使用期內(nèi)， 污染不再是任何元件失效的一個(gè)因素。 實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)的第一步是建立考慮系統(tǒng)特殊需要的清潔度指標(biāo)。一旦目標(biāo)已經(jīng)建立， 下一步是選擇過(guò)濾器和設(shè)置其在系統(tǒng)中的合理位置， 使其能夠在有效成本內(nèi)達(dá)到這個(gè)備與科技604, 2007 o. 23目標(biāo)。 這就需要懂得過(guò)濾器的性能、 循環(huán)動(dòng)力學(xué)和過(guò)濾器布置。 這三個(gè)因素都是重要的， 但最后兩個(gè)因素 循環(huán)動(dòng)力學(xué)和過(guò)濾器布置， 往往沒(méi)有得到足夠的重視。我們現(xiàn)在能看到一些最初保持液壓油或潤(rùn)滑油清潔的高效過(guò)濾器的資料。大多數(shù)系統(tǒng)都存在污染問(wèn)題， 其產(chǎn)生原因有 ： 缺乏對(duì)流體動(dòng)力學(xué)的了解而忽視了對(duì)過(guò)濾器的布置 ； 系統(tǒng)中的過(guò)濾器在整個(gè)服務(wù)壽命期間沒(méi)有能力維護(hù)其性能指標(biāo)。 本文提出了需要處理過(guò)濾器布置和系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的指導(dǎo)方針。機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)之后， 最終及正在進(jìn)行的步驟是確定維持中的目標(biāo)清潔度。 最經(jīng)常完成的是送一些油液樣品到顆粒計(jì)數(shù)實(shí)驗(yàn)室給出已確定標(biāo)準(zhǔn)的清潔度 （或污染度） 代碼數(shù)。 如果目標(biāo)正在滿足， 系統(tǒng)只是需要維護(hù)過(guò)濾器并且周期性地重測(cè)油液。 如果清潔度目標(biāo)不能達(dá)到， 就需要采取糾正措施。 有時(shí)需要改變維護(hù)習(xí)慣， 而有時(shí)可能需要提高過(guò)濾器等級(jí)或附加過(guò)濾器。 污染控制的明智之舉是在設(shè)計(jì)階段就考慮好如何避免短期和長(zhǎng)期問(wèn)題的最佳措施， 保證使液壓或油潤(rùn)滑機(jī)械獲得長(zhǎng)期可靠的運(yùn)行。2 量化油液清潔度建立目標(biāo)清潔度的第一步是了解“清潔” 不是一個(gè)一般的術(shù)語(yǔ)而是一個(gè)專門(mén)的定量值。 液壓油或潤(rùn)滑油清潔度的當(dāng)前國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)由 注 ： 壓傳動(dòng)油液固體顆粒污染等級(jí)代號(hào)法） 定義。 使用被認(rèn)可的實(shí)驗(yàn)室顆粒計(jì)數(shù)程序， 即確定在 1 液里固體顆粒的數(shù)量及大小 （見(jiàn)圖 1 ）。表 1 為用自動(dòng)粒子計(jì)數(shù)器計(jì)算出液壓油樣本中的典型數(shù)據(jù)。一旦獲得結(jié)果， 這些點(diǎn)被繪在清潔度圖表上 （見(jiàn)圖 2 ）。 這個(gè)圖表有給出定量的范圍代碼 （最左邊）， 0 25 與顆粒的詳細(xì)數(shù)量相符合。 取得范圍代碼為大于等于 5 m 的顆粒的數(shù)量和代碼范圍為大于等于 15 m 的顆粒的數(shù)量并且用斜杠連在一起所表示 液清潔度代碼。 對(duì)于樣品中的顆粒計(jì)數(shù)， 大于等于5 m 的顆粒數(shù)是 89 個(gè)， 其代碼為 14 ， 而大于等于 15 m 的顆粒數(shù)是 22 個(gè)其代碼為 12 ， 406 在 1999 前的版本中描述該油液清潔度為 14/12 。 由于它不提供內(nèi)部形成的小于 5 m 的殘?jiān)⑿☆w粒的數(shù)量而掩蓋了重要的情況。 為了彌補(bǔ)這一部分， 406經(jīng)采納了擴(kuò)大代碼到相互關(guān)聯(lián)的三個(gè)范圍， 即2 m ， 5 m 和 15 m 。 舉例來(lái)說(shuō)， 清潔度代碼變成了 20/14/12 。 整個(gè)這份文件我們將用帶有三個(gè)范圍的代碼表達(dá)清潔度。圖 1 自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)裝置圖 2 清潔度代碼圖表圖 3 污染的新油表 1 用自動(dòng)粒子計(jì)數(shù)器計(jì)算出的液壓油樣本數(shù)據(jù)以微米計(jì)的顆粒大小 “ X ” 在一毫升試驗(yàn)油液中大于 “ X ” 的顆粒的數(shù)量2 m 51205 m 8910 m 4315 m 2225 m 350 m 4注 ： 顆粒計(jì)算通常試驗(yàn) 10 100 油液， 然后折算成一毫升。 這將使結(jié)果更具有代表性。備與科技61演出場(chǎng)館建設(shè)B 舞臺(tái)工藝與設(shè)備 污染源進(jìn)入油液的固體污染源有四種基本的渠道。它們是：新添加油的污染，內(nèi)置的污染， 入口污染和內(nèi)部產(chǎn)生的污染。其中每種污染在重點(diǎn)考慮布置過(guò)濾器的時(shí)候都需要了解。新添加油的污染雖然液壓油和潤(rùn)滑油是在可靠的清潔條件下精煉的，但是油液運(yùn)輸?shù)接脩舫Ｓ玫膬?chǔ)藏油桶或油罐時(shí)要通過(guò)許多管路。由于運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中時(shí)常卷入金屬和橡膠顆粒以及油桶內(nèi)剝落的金屬和碎片，油液不再清潔。儲(chǔ)藏罐是一個(gè)確實(shí)存在的問(wèn)題 , 因?yàn)樗譂饪s在里面產(chǎn)生銹蝕顆粒，來(lái)自大氣的污染也可以找到進(jìn)入油罐的途徑，除非安裝了良好的換氣裝置。如果油液在合理的條件下儲(chǔ)藏，傳輸?shù)綑C(jī)器里的主要污染將是金屬、硅土和纖維（見(jiàn)圖 3 ）。 來(lái)自著名供應(yīng)商提供的樣品已經(jīng)表明典型的清潔度為 17/16/14 或更差。使用一個(gè)方便移動(dòng)的裝有高效過(guò)濾器的濾油車(chē) , 在污染進(jìn)入并損害系統(tǒng)元件之前將污染物去除，將是一種有效可取的措施。內(nèi)置的污染新的機(jī)器總是含有一定量的內(nèi)置污染。在系統(tǒng)中仔細(xì)裝配并沖洗新的元件可以減少污染，但不可能根除。典型的內(nèi)置污染是磨石、碎片、電鍍層、污垢、灰塵、纖維、沙礫、濕氣、管子密封膠、焊疤、 油漆及洗滌液等等。系統(tǒng)沖洗期間去除污染的量不僅取決于所使用過(guò)濾器的效力， 而且取決于沖洗油液的溫度、 粘度、速度和“振蕩”的程度。 除非達(dá)到高速度和高頻繁的振蕩， 否則直到系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)多數(shù)污染物 也 不可能被清除， 因 而會(huì)導(dǎo)致慘重的元件故障。不管機(jī)械施工人員執(zhí)行沖洗的標(biāo)準(zhǔn)如何 , 任何新油、 再生油或潤(rùn)滑油系統(tǒng)在空載運(yùn)行期間的情況都應(yīng)該得到重視。入口污染直接來(lái)自環(huán)境的污染有可能進(jìn)入液壓動(dòng)力或潤(rùn)滑系統(tǒng)，但這種情況比較容易監(jiān)控，如同在鋼廠或汽車(chē)制造廠內(nèi)的大型裝配，雖然其變化相當(dāng)大，但相對(duì)地容易了解環(huán)境條件。例如焦碳爐運(yùn)行條件大大地不同于冷壓加工的類似系統(tǒng)。對(duì)于可移動(dòng)的設(shè)備 , 其應(yīng)用的環(huán)境條件、場(chǎng)地甚至氣候條件（即高氣流）都有很大的變化。關(guān)鍵是嚴(yán)格地限制環(huán)境污染系統(tǒng)的通路。 灰塵進(jìn)入系統(tǒng)有四種主要的途徑： 油箱通氣口、泵站系統(tǒng)蓋板、維修期間元件打開(kāi)時(shí)以及油缸的密封處等（見(jiàn)圖 4 ）。入口污染源（ 1 ）油箱通風(fēng)口。允許空氣進(jìn)出油箱進(jìn)行交換，以補(bǔ)償主要由油缸往復(fù)和油液熱脹冷縮引起的油液變化。所有交換空氣的通風(fēng)口都需要安裝屏障式空氣濾清器。其他可接受的選擇是使用球膽或柔性橡膠屏障，預(yù)防交換空氣接觸系統(tǒng)油液的表面或防止油箱真空引起的負(fù)壓。（ 2 ） 油箱口蓋板。 在一些設(shè)備上，油箱口蓋板通常是不可或缺的設(shè)計(jì)。污染控制好的系統(tǒng)要求油箱的設(shè)計(jì)在運(yùn)行期間保持密封，而在維護(hù)保養(yǎng)時(shí)要很容易地打開(kāi)，在這方面的污染控制需要對(duì)維護(hù)保養(yǎng)及維修人員進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐嘤?xùn)。（ 3 ）維護(hù)期間的侵入。無(wú)論何時(shí)一個(gè)系統(tǒng)正在打開(kāi)維護(hù)的時(shí)候，就有可能使環(huán)境污染進(jìn)入系統(tǒng)。要采取措施盡可能地保證打開(kāi)的部件被隔離或保護(hù)，重新制作或裝配的零部件一定要在防止額外的空氣灰塵及污染的環(huán)境中進(jìn)行。應(yīng)該用棉紗或吸油的抹布將裝配后的部件擦拭干凈， 并將周?chē)謇砬鍧?。?4 ）油缸密封口侵入?；钊麠U滑動(dòng)密封處在除去薄薄的油膜和來(lái)自桿部的輕微污染方面幾乎不能設(shè)計(jì)得 100% 有效。沾在伸出部分的環(huán)境灰塵在縮回時(shí)被帶入缸內(nèi)沖刷到系統(tǒng)油液中。在設(shè)計(jì)過(guò)程中要重點(diǎn)對(duì)伸出部分認(rèn)真考慮。當(dāng)此處的污染不可避免時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)置容量足夠的過(guò)濾器。系統(tǒng)污染的產(chǎn)生對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)最危險(xiǎn)的污染是由系統(tǒng)自身產(chǎn)生的。那些“硬化的”顆粒的硬度要比產(chǎn)生顆粒的本體表面更硬，并且進(jìn)一步地對(duì)系統(tǒng)引起更嚴(yán)重的損害。雖然所有的部件（尤其是泵）在日常運(yùn)行期間會(huì)產(chǎn)生少量的顆粒，