液压润滑系统的清洁度控制
机械设备的功能失效 50%归因于磨损,而磨损主要是由于系统油液中的颗粒污染物造成;系统的故障70%~85%是由于油液污染引起的;美国修理机械磨损导致的损坏所需的费用占全国总产值的6-7%(2700亿美元);
液压系统中讨论的颗粒尺寸,其大小范围为 0.5-200微米,最关键的是5-15微米;一般颗粒分为软质和硬质两种;软质有添加剂与水的凝结物,聚合物,纤维等,这些物质包围在热交换器表面,降低散热能力,导致产生高温。由于软颗粒在元件的动态间隙中堵塞与沉积,导致阀芯卡塞,动作失灵。硬质颗粒有制造过程中带入的切屑,维护与工作环境中侵入的微粒,以及系统中的磨损产物及氧化物等,如下表所示;
污染颗粒 |
莫式硬度 |
生成原因 |
金刚石(砂轮,抛光剂) |
9-10 |
加工磨削 |
大块切屑 |
4-7 |
加工磨削 |
灰尘(SiO2) |
5-7 |
环境 |
磨损的硬金属 |
4-7 |
系统内磨损 |
金属氧化物(Al2O3) |
9 |
系统内磨损 |
硬质颗粒危害巨大,较大的颗粒可引起突发性失效,较小的可引起冲蚀磨损或淤塞使阀芯卡死,总之它能加速元件的磨损而使元件失效。
对于液压系统,失效根源主要存在于以下几方面:
1.油液的污染
2.油液化学性质的变化
3.油液物理性质的变化
4.油液的泄露
5.气蚀
6.系统过热
7.系统过载
失效模式分为突发失效和渐发失效;突发是突然损坏或动作失灵,不能早期预测。渐发失效主要是磨损引起的。人们一般重视突发失效,而对于渐发失效往往重视不够。实际上,渐发失效才是液压元件失效的主要模式。
颗粒杂质对于磨损的影响有:
1.颗粒数量越多磨损越严重,也就是污染度越严重磨损越重;
2. 颗粒尺寸与润滑油油膜厚度有密切关系。由于润滑油膜厚度大多数在 5微米以下,所以尺寸小于5微米的颗粒杂质对系统元件的磨损影响很大。
3. 颗粒硬度与元件表面硬度之比大于 1时磨损增加。
4.颗粒形状短而粗且具有锐角时会产生较大磨损。
5.颗粒在元件表面的流动速度越快磨损越严重。
6.颗粒污染使元件间的静摩擦力增加或堵塞动态间隙,从而使响应迟钝或完全失去响应而卡死。
一个液压系统,运行清洁度不能太低,否则元件就会过早失效。当然也不能追求过高的清洁度,因为要把清洁度提高,增加的成本也会相应地提高。