液壓潤(rùn)滑系統(tǒng)的清潔度控制
機(jī)械設(shè)備的功能失效50%歸因于磨損,而磨損主要是由于系統(tǒng)油液中的顆粒污染物造成;系統(tǒng)的故障70%~85%是由于油液污染引起的;美國(guó)修理機(jī)械磨損導(dǎo)致的損壞所需的費(fèi)用占全國(guó)總產(chǎn)值的6-7%(2700億美元);
液壓系統(tǒng)中討論的顆粒尺寸,其大小范圍為0.5-200微米,最關(guān)鍵的是5-15微米;一般顆粒分為軟質(zhì)和硬質(zhì)兩種;軟質(zhì)有添加劑與水的凝結(jié)物,聚合物,纖維等,這些物質(zhì)包圍在熱交換器表面,降低散熱能力,導(dǎo)致產(chǎn)生高溫。由于軟顆粒在元件的動(dòng)態(tài)間隙中堵塞與沉積,導(dǎo)致閥芯卡塞,動(dòng)作失靈。硬質(zhì)顆粒有制造過(guò)程中帶入的切屑,維護(hù)與工作環(huán)境中侵入的微粒,以及系統(tǒng)中的磨損產(chǎn)物及氧化物等,如下表所示;
污染顆粒 |
莫式硬度 |
生成原因 |
金剛石(砂輪,拋光劑) |
9-10 |
加工磨削 |
大塊切屑 |
4-7 |
加工磨削 |
灰塵(SiO2) |
5-7 |
環(huán)境 |
磨損的硬金屬 |
4-7 |
系統(tǒng)內(nèi)磨損 |
金屬氧化物(Al2O3) |
9 |
系統(tǒng)內(nèi)磨損 |
硬質(zhì)顆粒危害巨大,較大的顆??梢鹜话l(fā)性失效,較小的可引起沖蝕磨損或淤塞使閥芯卡死,總之它能加速元件的磨損而使元件失效。
對(duì)于液壓系統(tǒng),失效根源主要存在于以下幾方面:
1.油液的污染
2.油液化學(xué)性質(zhì)的變化
3.油液物理性質(zhì)的變化
4.油液的泄露
5.氣蝕
6.系統(tǒng)過(guò)熱
7.系統(tǒng)過(guò)載
失效模式分為突發(fā)失效和漸發(fā)失效;突發(fā)是突然損壞或動(dòng)作失靈,不能早期預(yù)測(cè)。漸發(fā)失效主要是磨損引起的。人們一般重視突發(fā)失效,而對(duì)于漸發(fā)失效往往重視不夠。實(shí)際上,漸發(fā)失效才是液壓元件失效的主要模式。
顆粒雜質(zhì)對(duì)于磨損的影響有:
1.顆粒數(shù)量越多磨損越嚴(yán)重,也就是污染度越嚴(yán)重磨損越重;
2.顆粒尺寸與潤(rùn)滑油油膜厚度有密切關(guān)系。由于潤(rùn)滑油膜厚度大多數(shù)在5微米以下,所以尺寸小于5微米的顆粒雜質(zhì)對(duì)系統(tǒng)元件的磨損影響很大。
3.顆粒硬度與元件表面硬度之比大于1時(shí)磨損增加。
4.顆粒形狀短而粗且具有銳角時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大磨損。
5.顆粒在元件表面的流動(dòng)速度越快磨損越嚴(yán)重。
6.顆粒污染使元件間的靜摩擦力增加或堵塞動(dòng)態(tài)間隙,從而使響應(yīng)遲鈍或完全失去響應(yīng)而卡死。
一個(gè)液壓系統(tǒng),運(yùn)行清潔度不能太低,否則元件就會(huì)過(guò)早失效。當(dāng)然也不能追求過(guò)高的清潔度,因?yàn)橐亚鍧嵍忍岣?,增加的成本也?huì)相應(yīng)地提高。