液压传动技术在18世纪诞生后即得到迅猛发展。在我国,液压工业的发展历程大致可分为三个阶段,即:20世纪50年代初到60年代初为起步阶段;60~70年代为专业化生产体系成长阶段;80~90年代为快速发展阶段。
今天,液压传动设备在各行各业中得到了广泛的应用,在现代化的大型生产线上体现得尤为充分。液压传动技术有其不可比拟的优点,这是它得以迅猛发展的主要原因,与此同时,液压传动设备又有其脆弱的一面,其中抗污染能力低是突出的弱点。据有关资料记载,液压故障有70%~80%是由油液污染导致的。要保证液压系统正常、可靠的运行,必须要保持系统的清洁。
液压系统的污染源主要有潜在污染物、再生污染物和浸入污染物。归纳起来,液压系统中的污染物的类型大致可分为固体颗粒、空气、水、化学物质和微生物等,其中固体颗粒污染造成的危害大。
在各类污染物中,固体颗粒是液压系统中普遍且危害性大的污染物。在液压系统污染造成的故障中,20%源于腐蚀,而50%的机械性磨损是由于固体颗粒的存在所造成的元件表面损坏所致。
(1).粘着和堵塞过滤器孔眼和各种间隙、通道,从而使液压泵运转困难,产生气蚀和躁声。
(2).破坏润滑油膜,增大机器的摩擦力和磨损。固体粒子会使厚度小于固体粒子尺寸0.6倍的润滑油膜破坏而失效,从而使机器的摩擦力和磨损明显增大。磨损有五种磨损形式:磨料磨损、冲蚀磨损、粘着磨损、疲劳磨损和腐蚀磨损。其中主要的是磨料磨损。以上每一种磨损都会产生新的磨损,从而进一步加剧元件的磨损。磨损会导致液压元件产生泄露,效率降低,使用寿命缩短甚至损坏。
(3). 加速密封材料磨损,增加外泻漏量。固体颗粒会加速液压缸密封装置的损坏,使液压缸运动表面拉伤、磨损,导致液压缸内外泄漏增加,推力不足或动作不稳定,爬行,速度下降,产生异常响声与振动。
(4).部分或全部堵塞液压元件的孔隙,使控制元件动作失灵。
(5).固体颗粒中的金属和金属化合物粒子会对油液的氧化,变质起催化作用,油液的氧化将劣化油液质量,降低润滑性能。
当元件的间隙被固体颗粒所淤塞,会产生磨损的链式反应,磨损链式反应的产生是因为系统中的磨损污染物不能得到有效的控制,使得系统元件进一步磨损,产生更多的固体颗粒。从而进一步影响整个液压系统的性能。因此,采取有效措施去除油液污染物,尤其是固体污染物,是保证工程机械液压系统正常工作的前提。
为保证液压系统的正常工作应采取以下控制措施:
液压系统的污染控制,贯穿于液压系统的设计,制造、装配、使用和维护等整个过程,解决液压系统污染不可能完全去除污染物,而是通过污染控制措施,使系统的污染度保持在系统关键液压元件的污染承受范围以内,从而达到合理的平衡。对液压系统污染的控制主要有两种措施:一是防止污染物侵入系统;二是对系统油液进行过滤净化。
1.设计阶段的污染控制
在设计阶段,应慎重选用易于产生颗粒杂质而污染系统油液的装置、结构等。如从控制固体颗粒污染角度,宁可选凸缘连接结构而少用管接头,因为装配维修时管接头产生大量磨屑;油箱呼吸口设计位置高一些,并尽量掩蔽些,以防雨水和灰尘侵入;软管可选用加衬里的油管等等。
在设计阶段重要的是滤油器的设计和选择。设计时,可考虑在对液压油污染较敏感的液压元件进油处增设吸油滤油器,在容易产生磨屑的液压元件的回油处增设滤油器,在关键性液压元件的进油口设置辅助滤油器,在污染物侵入量大的系统中,安装旁路过滤以作为在线滤油器的补充,改善清洁度,延长滤油器使用寿命等等。
2.制造阶段的污染控制
液压零件的加工一般要求采用“湿加工”法,即所有加工工序都要滴加润滑液或清洗液,以确保表面加工质量。外协外购件如各种阀,高压软管,缸等以及液压油要严格进行进厂检验。关键件需进行加载,跑合和清洗。除外购的液压元件以及一些软管外,在现场配制的液压管道必须经过酸洗除锈。管道按以下工艺流程进行:脱脂、酸洗、中和、钝化、干燥、涂油、封闭。酸洗前应将经过脱脂处理后的管子用净化压力水冲去关内外壁的碱性溶液和洗去油污。所有密封面,丝扣等必须涂油覆盖以后才能进行清洗。
酸洗处理后,必须对管道进行打压冲洗,打压冲洗是液压系统装配过程中非常重要的环节。管道经过打压冲洗以后,可以将管道中杂质冲去。冲洗时对焊口、法兰、变径、三通及弯头部位定时进行均匀敲打,使这些部位的杂质振落随油一起冲走。应注意管道的酸洗与打压冲洗应在装配前夕进行,因为过早进行这些处理而长期搁置不用,管道装配时仍有生锈的可能性。
3.液压元件、零件的清洗
新的液压件组装前,旧的液压件受到污染后都必须经过清洗方可使用,清洗过程中应做到以下几点。
1) 液压件拆装、清洗应在符合国家标准的净化室中进行,如有条件操作室能充压,使室内压力高于室外,防止大气灰尘污染。若受条件限制,也应将操作间单独隔离,一般不允许液压件的装配间和机械加工间或钳工间处于同一室内,禁止在露天、棚子、杂物间或仓库中分解和装配液压件。拆装液压件时,操作人员应穿戴纤维不易脱落的工作服、工作帽,以防纤维、灰尘、头发、皮屑等散落入液压系统造成人为污染。严禁在操作间内吸烟、进食。
2) 液压件清洗应在专用清洗台上进行,若受条件限制,也要确保临时工作台的清洁度。
3) 清洗液允许使用煤油、汽油以及和液压系统工作用油牌号相同的液压油。
4) 清洗后的零件不准用棉、麻、丝和化纤织品擦拭,防止脱落的纤维污染系统。也不准用皮老虎向零件鼓风(皮老虎内部带有灰尘颗粒),必要时可以用洁净干燥的压缩空气吹干零件。
5) 清洗后的零件不准直接放在土地、水泥地、地板、钳工台和装配工作台上,而应该放入带盖子的容器内,并注入液压油。
6) 已清洗过但暂不装配的零件应放入防锈油中保存,潮湿的地区和季节尤其要注意防锈。
4.液压件装配中的污染控制
1) 液压件装配应采用“干装配”法,即清洗后的零件,为了不使清洗液留在零件表面而影响装配质量,应在零件表面干燥后再进行装配。
2) 液压件装配时,如需打击,禁止使用铁制头敲打,可以使用木锤、橡皮锤、铜锤和铜棒。
3) 装配时不准带手套,不准用纤维织品擦拭安装面,防止纤维类脏物侵入阀内。
4) 已装配完的液压元件、组件暂不进行组装时,应将它们的所有油口用塑料塞子堵住。
装配人员应将装配工具、滤网以及加油容器保持清洁,并严格按照有关的操作规程进行装配,尽量减少人为因素所造成的污染。
5.液压件运输中的污染控制
液压元件、组件运输中,应注意防尘、防雨,对长途运输特别是海上运输的液压件要用防雨纸或塑料包装纸打好包装,放入适量的干燥剂,不允许雨水、海水接触液压件。装箱前和开箱后,应仔细检查所有油口是否用塞子堵住、堵牢,对受到轻度污染的油口及时采取补救措施,对污染严重的液压件必须再次分解、清洗。
6.液压系统总装的污染控制
1) 软管必须在管道酸洗、冲洗后方可接到执行器上,安装前要用洁净的压缩空气吹净。中途若拆卸软管,要及时包扎好软管接头。
2) 接头体安装前用煤油清洗干净,并用洁净压缩空气吹干。对需要生料带密封的接头体,缠生料带时要注意2点。a.顺螺纹方向缠绕;b.生料带不宜超过螺纹端部,否则,超出部分在拧紧过程中会被螺纹切断进入系统。
3) 液压管道安装的污染控制,液压管道是液压系统的重要组成部分,也是工作量较大的现场施工项目,因此,液压管道污染控制是液压系统保洁的一个重要内容。
系统冲洗在酸洗工作结束后进行,是液压系统投入使用前的一项保洁措施,必须确保所有管道和控制元件冲洗达到要求精度。系统冲洗应分两步进行。首先将现场安装的管道连成回路,冲洗达到要求精度后,再将阀台、分流器等控制部件接入冲洗回路,达到要求精度后方为冲洗合格。
7.油箱加油
油箱注油前必须检查其内部的清洁度,不合格的要进行清理;油液加入前要检验它的清洁度;注油时必须经过过滤,不允许将油直接注入油箱。
8.系统恢复
系统酸洗、冲洗后,即可将所有元件、管道按要求连成工作回路。此过程要特别注意管接头保洁,连接完毕后,尽量避免拆卸,必要时要注意用干净的布包扎好,确保管接头、管口不受污染。
总之,液压系统污染控制贯穿于整个施工过程,要求操作者每一步都要考虑到保洁措施,降低系统污染,确保施工后的液压系统能够安全、可靠地运行。