連鑄小方坯液壓剪切機液壓系統(tǒng)設計【8張CAD圖紙】

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ENTERTAINMENT TECHNOLOGY 演藝 設備與科技 59 演出場館建設B 舞臺工藝與設備uilding of E ntertainment Stadium 前言 對于液壓或油潤滑機械來講， 確定 一個清潔度水平， 且要達到計劃目標， 如同選擇泵、 閥、 調(diào)節(jié)器或軸承等一樣 , 是系統(tǒng)設計的一部分。 不幸的是當一些 系統(tǒng)設計者選擇一個過濾器時 , 他們只 是看到了過濾器供應商的產(chǎn)品目錄 , 卻 很少關注這種特殊系統(tǒng)的整體要求。 為 了達到預期的清潔度， 就需要選擇和配 置適當?shù)奈廴究刂圃O備 , 以期消除 （根 除） 高達 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 / 蘭州理工大學舞臺設備研究所 魏發(fā)孔 【摘 要】 液壓傳動是最可靠的并具有可重復性的動力及運動控制形式之一， 為實現(xiàn)上述目的就要求對系統(tǒng) 進行精妙的設計和有效的污染控制。 實踐證明， 液壓系統(tǒng)運行中出現(xiàn)的問題 80 是與污染控制不 充分有關。 了解本文的內(nèi)容將在很大程度上有助于設計和維護工程師獲得穩(wěn)定的系統(tǒng)清潔度， 而 這正是液壓傳動可靠運行的基礎。 【關鍵詞】 污染 磨損 過濾 清潔度 系統(tǒng) 【 Abstract 】 Fluid Power is one of the most reliable and repeatable forms of power and motion control. All that is required is comprehensive state-of-the-art system design and modern systemic contamination control. When problems are encountered, 80% of the time they are related to inadequate contamination control practices. Understanding this handbook will greatly assist the design or maintenance engineer in achieving the balanced system cleanliness that is the cornerstone of fluid power reliability. 【 Key Words 】 contamination abrasion filtration cleanliness level system. 編者按 ： 美國 VICKERS 公司曾幾十年致力于液壓系統(tǒng)及元件的設計研究， 還結(jié)合生產(chǎn)實踐并借助設備精良的實驗室， 對液壓系 統(tǒng)的污染控制進行了專題研究。 這篇文稿是該項研究的原始資料， 也是液壓系統(tǒng)的污染控制專業(yè)指導書， 研究首先指出了原 版國際標準 ISO 4406 的不足。 新版國際標準 ISO 4406-1999 及新版我國 機械設計手冊 均采用了其中的部分研究 成果， 正說明它在專業(yè)上的權(quán)威性， 比較有參考價值。 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)及設計、 維 護中小劇場液壓系統(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濾器和元件的 價格 , 通過改進服務性能使其很快地恢 復、 增加元件壽命， 增加油液壽命， 延 長運行時間和減少維修。 為了重點強調(diào)元件設計、 系統(tǒng)設 計、 過濾器性能和過濾器布置之間的相 互影響， 這里推薦了指定的過濾器并指 出了系統(tǒng)污染控制的途徑。 本文專門定義質(zhì)量、 有效成本內(nèi)系 統(tǒng)污染控制的理論和實踐。 1 污染控制的系統(tǒng)途徑 為了達到有效性和經(jīng)濟性相一致， 必須首先確定目標， 系統(tǒng)污染控制的目 標總是一致的 ： 清潔油液使其達到在系 統(tǒng)的有效使用期內(nèi)， 污染不再是任何元 件失效的一個因素。 實現(xiàn)這個目標的第 一步是建立考慮系統(tǒng)特殊需要的清潔度 指標。 一旦目標已經(jīng)建立， 下一步是選 擇過濾器和設置其在系統(tǒng)中的合理位 置， 使其能夠在有效成本內(nèi)達到這個 ENTERTAINMENT TECHNOLOGY 演藝 設備與科技60 ENTERTAINMENT TECHNOLOGY No. 4, 2007 Accumulated No. 23 目標。 這就需要懂得過濾器的性能、 循 環(huán)動力學和過濾器布置。 這三個因素 都是重要的， 但最后兩個因素 循環(huán) 動力學和過濾器布置， 往往沒有得到 足夠的重視。 我們現(xiàn)在能看到一些最初保持液壓 油或潤滑油清潔的高效過濾器的資料。 大多數(shù)系統(tǒng)都存在污染問題， 其產(chǎn)生原 因有 ： 缺乏對流體動力學的了解而忽視 了對過濾器的布置 ； 系統(tǒng)中的過濾器在 整個服務壽命期間沒有能力維護其性能 指標。 本文提出了需要處理過濾器布置 和系統(tǒng)動力學的指導方針。 機器運轉(zhuǎn)之后， 最終及正在進行的 步驟是確定維持中的目標清潔度。 最經(jīng) 常完成的是送一些油液樣品到顆粒計數(shù) 實驗室給出已確定標準的清潔度 （或污 染度） 代碼數(shù)。 如果目標正在滿足， 系 統(tǒng)只是需要維護過濾器并且周期性地重 測油液。 如果清潔度目標不能達到， 就 需要采取糾正措施。 有時需要改變維護 習慣， 而有時可能需要提高過濾器等級 或附加過濾器。 污染控制的明智之舉是 在設計階段就考慮好如何避免短期和長 期問題的最佳措施， 保證使液壓或油潤 滑機械獲得長期可靠的運行。 2 量化油液清潔度 建立目標清潔度的第一步是了解 “清潔” 不是一個一般的術(shù)語而是一個 專門的定量值。 液壓油或潤滑油清潔度 的當前國際標準由 ISO4406 （注 ： ISO 4406-1999 液壓傳動油液固體顆粒污染 等級代號法） 定義。 使用被認可的實驗 室顆粒計數(shù)程序， 即確定在 1 ml 油液里 固體顆粒的數(shù)量及大小 （見圖 1 ）。 表 1 為用自動粒子計數(shù)器計算出液 壓油樣本中的典型數(shù)據(jù)。 一旦獲得結(jié)果， 這些點被繪在清潔 度圖表上 （見圖 2 ）。 這個圖表有給出定 量的范圍代碼 （最左邊）， 0 25 與顆粒 的詳細數(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 ISO 油液清潔度代 碼。 對于樣品中的顆粒計數(shù)， 大于等于 5 m 的顆粒數(shù)是 89 個， 其代碼為 14 ， 而 大于等于 15 m 的顆粒數(shù)是 22 個其代碼 為 12 ， ISO 4406 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 的殘渣微小顆粒 的數(shù)量而掩蓋了重要的情況。 為了彌補 這一部分， ISO 4406-1999 已經(jīng)采納了擴 大代碼到相互關聯(lián)的三個范圍， 即 2 m ， 5 m 和 15 m 。 舉例來說， 清 潔度代碼變成了 20/14/12 。 整個這份文件我 們將用帶有三個范圍的代碼表達清潔度。 圖 1 自動顆粒計數(shù)裝置 圖 2 清潔度代碼圖表 圖 3 污染的新油 表 1 用自動粒子計數(shù)器計算出的液壓油樣本數(shù)據(jù) 以微米計的顆粒大小 “ X ” 在一毫升試驗油液中大于 “ X ” 的顆粒的數(shù)量 2 m 5120 5 m 89 10 m 43 15 m 22 25 m 3 50 m 4 注 ： 顆粒計算通常試驗 10 ml 100 ml 的油液， 然后折算成一毫升。 這將使結(jié)果更具有代表性。 ENTERTAINMENT TECHNOLOGY 演藝 設備與科技 61 演出場館建設 B 舞臺工藝與設備uilding of E ntertainment Stadium 3 污染源 進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考慮布置過濾 器的時候都需要了解。 3.1 新添加油的污染 雖然液壓油和潤滑油是在可靠的清 潔條件下精煉的，但是油液運輸?shù)接脩?常用的儲藏油桶或油罐時要通過許多管 路。由于運轉(zhuǎn)過程中時常卷入金屬和橡 膠顆粒以及油桶內(nèi)剝落的金屬和碎片， 油液不再清潔。儲藏罐是一個確實存在 的問題 , 因為水分濃縮在里面產(chǎn)生銹蝕 顆粒，來自大氣的污染也可以找到進入 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藏，傳 輸?shù)綑C器里的主要污染將是金屬、硅土 和纖維（見圖 3 ）。 來自著名供應商提供 的樣品已經(jīng)表明典型的清潔度為 17/16/ 14 或更差。使用一個方便移動的裝有高 效過濾器的濾油車 , 在污染進入并損害 系統(tǒng)元件之前將污染物去除，將是一種 有效可取的措施。 3.2 內(nèi)置的污染 新的機器總是含有一定量的內(nèi)置污 染。在系統(tǒng)中仔細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。 除非達到高速度和高 頻繁的振蕩， 否則直到系統(tǒng)運行時多 數(shù)污染物 也 不可能被清除， 因 而會導致 慘重的元件故障。不管機械施工人員 執(zhí)行沖洗的標準如何 , 任何新油、 再生 油或潤滑油系統(tǒng)在空載運行期間的情 況都應該得到重視。 3.3 入口污染 直接來自環(huán)境的污染有可能進入液 壓動力或潤滑系統(tǒng)，但這種情況比較容 易監(jiān)控，如同在鋼廠或汽車制造廠內(nèi)的 大型裝配，雖然其變化相當大，但相對 地容易了解環(huán)境條件。例如焦碳爐運行 條件大大地不同于冷壓加工的類似系 統(tǒng)。對于可移動的設備 , 其應用的環(huán)境 條件、場地甚至氣候條件（即高氣流）都 有很大的變化。 關鍵是嚴格地限制環(huán)境污染系統(tǒng)的 通路。 灰塵進入系統(tǒng)有四種主要的途 徑： 油箱通氣口、泵站系統(tǒng)蓋板、維修 期間元件打開時以及油缸的密封處等 （見圖 4 ）。 3.4 入口污染源 （ 1 ）油箱通風口。允許空氣進出油 箱進行交換，以補償主要由油缸往復和 油液熱脹冷縮引起的油液變化。所有交 換空氣的通風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 壓。 （ 2 ） 油箱口蓋板。 在一些設備上， 油箱口蓋板通常是不可或缺的設計。污 染控制好的系統(tǒng)要求油箱的設計在運行 期間保持密封，而在維護保養(yǎng)時要很容 易地打開，在這方面的污染控制需要對 維護保養(yǎng)及維修人員進行適當?shù)呐嘤枴?（ 3 ）維護期間的侵入。無論何時一 個系統(tǒng)正在打開維護的時候，就有可能 使環(huán)境污染進入系統(tǒng)。要采取措施盡可 能地保證打開的部件被隔離或保護，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)境中進行。 應該用棉紗或吸油的抹布將裝配后 的部件擦拭干凈， 并將周圍清理清潔。 （ 4 ）油缸密封口侵入?；钊麠U滑動 密封處在除去薄薄的油膜和來自桿部的 輕微污染方面幾乎不能設計得 100% 有 效。沾在伸出部分的環(huán)境灰塵在縮回時 被帶入缸內(nèi)沖刷到系統(tǒng)油液中。在設計 過程中要重點對伸出部分認真考慮。當 此處的污染不可避免時，應考慮設置容 量足夠的過濾器。 3.5 系統(tǒng)污染的產(chǎn)生 對于系統(tǒng)來說最危險的污染是由系 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 且進一步地對系統(tǒng)引起更嚴重的損害。 雖然所有的部件（尤其是泵）在日常運 行期間會產(chǎn)生少量的顆粒，但系統(tǒng)運行 在有適當清潔度油液下時產(chǎn)生的顆粒極 少。在不能很快除去顆粒的系統(tǒng)里，污 染級別的提高將會引起額外產(chǎn)生顆粒的 數(shù)量迅速增加。防止系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生污染 的最好方法是以一個清潔 （充分沖洗） 的系統(tǒng)為起點，并在運行中持續(xù)保持系 統(tǒng)的油液干凈。 （未完待續(xù)） 注： 本文編譯自 VICKERS ： THE SYSTEMIC APPROACH TO CONTAMI- NATION CONTROL A Complete Guide for Maximum System Performance 。 本 文在編譯過程中刪減了涉及商業(yè)廣告的 部分內(nèi)容，只將技術(shù)內(nèi)容納入，以供專 業(yè)人員參考。 （責任編輯 張 淼） 圖 4 污染源 建 材 與 裝 飾 2 0 0 8 年 2 月 下 旬 刊 工 程 機 械 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 的 危 害 及 控 制 周 春 華 （ 深 圳 市 長 筑 路 橋 工 程 有 限 公 司 ） 隨 著 液 壓 傳 動 和 液 力 傳 動 技 術(shù) 在 工 程 機 械 上 的 廣 泛 應 用 ， 對 液 壓 系 統(tǒng) 的 性 能 提 出 了 愈 來 愈 高 的 要 求 。 提 高 工 程 機 械 液 壓 系 統(tǒng) 的 工 作 可 靠 性 和 使 用 壽 命 愈 來 愈 引 起 人 們 的 關 注 。 大 量 事 實 表 明 ， 工 程 機 械 的 故 障 和 工 作 可 靠 性 與 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 狀 況 有 著 極 為 密 切 的 關 系 。 1 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 的 危 害 液 壓 系 統(tǒng) 受 到 污 染 ， 輕 則 影 響 系 統(tǒng) 的 性 能 和 工 作 可 靠 性 ， 重 則 損 壞 機 件 以 至 系 統(tǒng) 失 靈 ， 導 致 液 壓 元 件 或 液 壓 系 統(tǒng) 不 能 工 作 。 研 究 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 的 危 害 ， 首 先 應 分 析 污 染 物 的 成 分 ， 污 染 的 途 徑 以 及 受 污 染 后 的 危 害 。 1 . 1 污 染 物 的 成 分 侵 入 液 壓 系 統(tǒng) 的 污 染 雜 質(zhì) 有 很 多 種 類 。 檢 測 結(jié) 果 表 明 ， 對 液 壓 系 統(tǒng) 危 害 較 大 的 主 要 有 三 種 類 型 的 雜 質(zhì) 。 （ 1 ） 固 體 顆 粒 狀 雜 質(zhì) 。 如 金 屬 碎 屑 ， 沙 粒 ， 焊 渣 ， 密 封 材 料 碎 渣 ， 油 漆 ， 包 裝 材 料 碎 片 等 。 （ 2 ） 液 體 狀 雜 質(zhì) 。 主 要 是 水 分 和 其 它 不 符 合 使 用 要 求 的 油 液 。 （ 3 ） 氣 體 雜 質(zhì) 。 主 要 是 空 氣 和 油 液 本 身 受 到 沖 擊 而 產(chǎn) 生 的 氣 泡 。 1 . 2 污 染 雜 質(zhì) 的 來 源 液 壓 系 統(tǒng) 除 油 箱 與 大 氣 連 通 外 ， 基 本 上 是 閉 環(huán) 系 統(tǒng) 。 那 么 ， 污 染 雜 質(zhì) 是 通 過 什 么 途 徑 侵 入 到 系 統(tǒng) 內(nèi) 部 的 呢 ？ 下 面 對 三 種 類 型 的 雜 質(zhì) 分 別 進 行 分 析 。 1 . 2 . 1 固 體 顆 粒 狀 雜 質(zhì) 的 來 源 系 統(tǒng) 內(nèi) 的 顆 粒 雜 質(zhì) 來 源 有 兩 條 途 徑 ： （ 1 ） 系 統(tǒng) 內(nèi) 部 產(chǎn) 生 。 系 統(tǒng) 運 轉(zhuǎn) 過 程 中 不 斷 產(chǎn) 生 金 屬 和 密 封 材 料 的 磨 屑 顆 粒 、 過 濾 材 料 脫 落 的 顆 粒 或 纖 維 。 油 箱 中 剝 落 的 油 漆 ， 銹 斑 。 氣 蝕 現(xiàn) 象 剝 落 的 金 屬 碎 片 。 液 壓 油 因 高 溫 變 質(zhì) 而 生 成 的 焦 油 ， 膠 質(zhì) 和 油 渣 等 。 （ 2 ） 系 統(tǒng) 外 部 侵 入 。 一 般 而 言 ， 系 統(tǒng) 內(nèi) 部 產(chǎn) 生 的 雜 質(zhì) 相 對 較 少 ， 大 部 分 都 是 由 外 部 侵 入 的 。 從 油 箱 的 換 氣 孔 侵 入 。 因 為 換 氣 孔 與 大 氣 連 通 ， 粉 塵 微 粒 隨 空 氣 進 入 油 箱 中 。 預 留 孔 口 和 元 件 連 接 處 密 封 不 嚴 ， 微 粒 隨 空 氣 一 起 被 吸 入 。 活 塞 桿 在 伸 縮 過 程 中 粘 帶 。 液 壓 油 本 身 帶 有 雜 質(zhì) 。 設 備 在 制 造 裝 配 過 程 和 維 修 組 裝 過 程 中 ， 由 于 沒 有 徹 底 清 除 干 凈 ， 焊 渣 ， 鐵 屑 ， 沙 粒 等 雜 質(zhì) 滯 留 在 管 道 內(nèi) 。 在 換 油 時 ， 加 注 工 具 沒 有 經(jīng) 過 清 潔 處 理 ， 污 染 物 隨 油 液 一 起 進 入 系 統(tǒng) 。 1 . 2 . 2 液 體 雜 質(zhì) 的 來 源 液 體 雜 質(zhì) 主 要 是 水 分 ， 其 它 液 體 污 染 的 概 率 很 小 ， 一 般 是 意 外 事 故 ， 這 里 不 作 探 討 。 只 對 水 分 的 來 源 進 行 分 析 。 （ 1 ） 空 氣 中 的 水 汽 。 油 箱 液 面 與 大 氣 接 觸 ， 大 氣 中 的 水 汽 含 量 是 動 態(tài) 的 ， 隨 氣 溫 ， 氣 壓 的 變 化 而 變 化 。 當 空 氣 中 的 水 蒸 氣 達 到 霧 點 ， 形 成 水 滴 ， 隨 液 壓 油 流 至 液 壓 系 統(tǒng) 的 各 個 部 位 。 （ 2 ） 系 統(tǒng) 密 封 不 良 ， 水 分 直 接 滲 入 。 油 箱 蓋 密 封 不 嚴 ， 雨 水 漏 入 ； 水 冷 系 統(tǒng) 的 滲 漏 或 系 統(tǒng) 結(jié) 構(gòu) 欠 缺 ， 易 使 水 分 滲 入 ； 安 裝 在 油 箱 中 的 冷 卻 盤 管 或 擋 板 由 于 腐 蝕 ， 碰 撞 等 原 因 造 成 破 損 時 ， 水 可 直 接 進 入 液 壓 油 箱 。 1 . 2 . 3 氣 體 雜 質(zhì) 的 來 源 氣 體 主 要 指 空 氣 。 空 氣 混 入 液 壓 系 統(tǒng) 的 途 徑 有 很 多 。 其 中 主 要 有 ： （ 1 ） 由 于 油 箱 液 面 過 低 ， 吸 油 口 直 接 吸 入 空 氣 。 （ 2 ） 預 留 孔 口 和 元 件 連 接 處 密 封 不 嚴 。 空 氣 容 易 進 入 。 （ 3 ） 回 油 管 路 帶 入 。 （ 4 ） 油 液 受 到 沖 擊 時 產(chǎn) 生 的 氣 泡 。 1 . 3 污 染 的 危 害 研 究 污 染 雜 質(zhì) 對 液 壓 系 統(tǒng) 元 件 的 磨 損 ， 損 壞 狀 況 ， 是 掌 握 液 壓 系 統(tǒng) 產(chǎn) 生 故 障 原 因 的 關 鍵 所 在 。 液 壓 系 統(tǒng) 除 了 由 于 設 計 ， 制 造 ， 安 裝 ， 調(diào) 試 不 當 而 產(chǎn) 生 的 故 障 外 ， 其 余 基 本 上 是 在 使 用 和 維 修 過 程 中 ， 由 于 污 染 雜 質(zhì) 侵 入 而 造 成 的 。 隨 著 液 壓 技 術(shù) 的 發(fā) 展 和 加 工 工 藝 的 不 斷 提 高 ， 前 者 引 發(fā) 故 障 的 概 率 愈 來 愈 低 ， 而 后 者 由 于 人 們 的 認 識 不 足 和 使 用 單 位 管 理 水 平 跟 不 上 ， 由 此 引 起 的 故 障 愈 來 愈 多 。 污 染 雜 質(zhì) 侵 入 液 壓 系 統(tǒng) 帶 來 的 危 害 主 要 表 現(xiàn) 在 如 下 幾 方 面 ： （ 1 ） 固 體 雜 質(zhì) 對 活 塞 桿 ， 密 封 圈 等 元 件 的 磨 損 和 損 壞 。 （ 2 ） 固 體 雜 質(zhì) 淤 積 在 管 路 底 部 或 彎 頭 處 ， 造 成 管 道 截 面 積 減 少 ， 系 統(tǒng) 內(nèi) 局 部 壓 力 增 大 ， 容 易 發(fā) 生 接 口 滲 漏 或 管 道 破 裂 。 （ 3 ） 固 體 雜 質(zhì) 淤 積 在 密 封 圈 唇 部 ， 引 起 密 封 不 良 ， 降 低 密 封 性 質(zhì) 。 （ 4 ） 空 氣 和 水 分 使 液 壓 油 的 潤 滑 性 能 和 防 銹 性 能 降 低 。 （ 5 ） 空 氣 和 水 分 加 速 液 壓 油 的 氧 化 變 質(zhì) ， 使 液 壓 油 的 粘 度 降 低 。 （ 6 ） 氣 體 使 液 壓 泵 工 作 時 發(fā) 出 異 常 噪 聲 。 （ 7 ） 氣 體 產(chǎn) 生 氣 蝕 作 用 ， 使 元 件 受 到 破 壞 。 （ 8 ） 氣 體 引 起 工 作 機 構(gòu) 出 現(xiàn) 爬 行 和 抖 動 現(xiàn) 象 。 （ 9 ） 氣 體 增 多 ， 會 導 致 液 壓 泵 的 容 積 效 率 下 降 ， 能 量 損 失 增 多 ， 使 液 壓 系 統(tǒng) 不 能 發(fā) 揮 應 有 的 效 能 。 （ 1 0 ） 氣 體 降 低 液 壓 系 統(tǒng) 的 傳 動 剛 度 和 精 度 。 2 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 的 控 制 分 析 表 明 ， 污 染 是 不 可 避 免 的 ， 但 可 采 取 一 些 預 防 控 制 措 施 ， 工 藝 與 設 備 1 4 7 建 材 與 裝 飾 2 0 0 8 年 2 月 下 旬 刊 降 低 污 染 的 程 度 和 延 緩 污 染 的 速 度 。 2 . 1 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 控 制 的 必 要 性 據(jù) 有 關 工 程 機 械 故 障 分 析 顯 示 ： 液 壓 設 備 故 障 占 整 個 設 備 總 故 障 的 3 0 % ， 而 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 引 起 的 故 障 占 液 壓 系 統(tǒng) 故 障 的 7 0 % 8 0 % 。 由 此 可 見 ， 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 問 題 還 沒 有 得 到 有 效 控 制 。 我 國 機 械 行 業(yè) 雖 然 以 2 0 世 紀 8 0 年 代 逐 步 采 取 了 各 項 控 制 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 的 措 施 ， 但 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 控 制 技 術(shù) 與 國 外 發(fā) 達 國 家 相 比 仍 有 相 當 大 的 差 距 。 因 此 ， 分 析 研 究 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 產(chǎn) 生 的 原 因 ， 尋 求 解 決 和 控 制 的 方 法 ， 對 確 保 工 程 機 械 的 正 常 運 轉(zhuǎn) ， 提 高 工 作 可 靠 性 ， 延 長 使 用 壽 命 具 有 重 大 意 義 。 2 . 2 簡 易 測 定 液 壓 油 污 染 變 質(zhì) 的 方 法 在 科 研 單 位 或 實 驗 室 里 ， 檢 測 油 液 污 染 變 質(zhì) 有 很 多 科 學 的 ， 可 靠 的 方 法 。 例 如 定 性 、 定 量 分 析 法 ； 過 濾 稱 重 法 ； 顆 粒 計 數(shù) 法 等 。 但 是 施 工 單 位 不 具 備 這 樣 的 檢 測 條 件 ， 只 能 憑 經(jīng) 驗 目 測 評 定 ， 或 采 用 一 些 簡 易 方 法 測 評 油 液 的 污 染 程 度 ， 并 據(jù) 此 決 定 是 否 更 換 液 壓 油 。 （ 1 ） 對 固 體 和 液 體 污 染 物 的 測 定 。 常 采 用 如 下 簡 易 方 法 ： 類 比 法 。 取 系 統(tǒng) 中 的 油 液 與 純 凈 新 油 作 比 較 ， 通 過 “ 一 看 ， 二 聞 ， 三 摸 ” 來 估 測 油 液 的 污 染 程 度 。 一 看 ， 即 看 液 壓 油 的 顏 色 變 化 。 凡 變 淡 或 變 成 乳 白 色 ， 說 明 液 壓 油 已 混 入 了 空 氣 ， 水 或 其 它 液 體 ； 變 黑 色 ， 說 明 油 液 已 反 應 變 質(zhì) ， 生 成 瀝 青 類 雜 質(zhì) ； 有 沉 淀 物 ， 且 沉 淀 物 中 有 小 黑 點 或 亮 點 ， 說 明 混 入 了 金 屬 磨 屑 或 粉 塵 等 固 體 顆 粒 。 二 聞 ， 即 聞 油 液 的 氣 味 。 如 有 異 味 ， 說 明 油 液 已 氧 化 變 質(zhì) 。 三 摸 ， 即 用 手 指 沾 油 液 摩 擦 ， 感 覺 粘 性 差 ， 潤 滑 感 差 ， 可 能 混 入 了 水 或 液 壓 油 已 變 質(zhì) 失 效 。 濾 紙 測 定 法 。 取 系 統(tǒng) 中 油 液 少 許 ， 滴 在 2 4 0 目 的 濾 紙 上 ， 數(shù) 分 鐘 后 觀 察 濾 紙 上 的 痕 跡 。 凡 油 滴 有 分 布 均 勻 的 暗 色 中 心 ， 外 圈 清 晰 ， 說 明 油 液 污 染 嚴 重 ， 應 換 油 。 （ 2 ） 對 空 氣 污 染 的 測 定 。 一 般 采 用 經(jīng) 驗 識 別 法 來 估 測 空 氣 含 量 是 否 過 量 。 當 機 械 出 現(xiàn) 如 下 現(xiàn) 象 時 ， 應 視 為 空 氣 含 量 過 量 ： 液 壓 泵 出 現(xiàn) 不 正 常 的 噪 聲 。 當 外 載 變 化 時 ， 液 壓 泵 或 安 全 閥 偶 爾 發(fā) 生 異 響 ， 同 時 工 作 機 構(gòu) 出 現(xiàn) 爬 行 或 抖 動 。 油 液 透 明 度 降 低 ， 回 油 管 口 處 有 大 量 氣 泡 。 油 液 乳 化 變 色 。 2 . 3 控 制 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 的 措 施 在 液 壓 系 統(tǒng) 工 作 過 程 中 ， 外 界 環(huán) 境 中 的 污 染 物 不 斷 地 通 過 各 種 渠 道 侵 入 系 統(tǒng) ， 對 液 壓 系 統(tǒng) 產(chǎn) 生 破 壞 ， 影 響 了 液 壓 系 統(tǒng) 的 正 常 工 作 。 以 實 際 工 作 經(jīng) 驗 得 出 ， 液 壓 油 箱 的 呼 吸 孔 和 液 壓 缸 的 活 塞 桿 密 封 處 是 污 染 物 侵 入 的 主 要 渠 道 ， 此 外 ， 維 修 和 向 系 統(tǒng) 加 注 （ 更 換 ） 液 壓 油 時 往 往 將 污 染 物 帶 入 系 統(tǒng) 。 因 此 ， 要 控 制 污 染 物 進 入 液 壓 系 統(tǒng) ， 就 應 該 把 握 住 如 下 幾 個 關 鍵 環(huán) 節(jié) ： 2 . 3 . 1 液 壓 油 箱 污 染 的 控 制 措 施 目 前 普 遍 采 用 的 液 壓 油 箱 都 是 通 過 呼 吸 孔 與 外 界 大 氣 相 通 ， 當 油 箱 液 面 下 降 時 ， 大 氣 中 的 塵 埃 和 水 分 隨 外 界 空 氣 被 吸 入 油 箱 ， 使 系 統(tǒng) 油 液 受 到 污 染 。 塵 埃 ， 空 氣 和 水 是 液 壓 系 統(tǒng) 的 三 大 主 要 污 染 源 ， 因 此 ， 解 決 油 箱 的 污 染 問 題 ， 是 解 決 液 壓 系 統(tǒng) 污 染 問 題 的 最 重 要 環(huán) 節(jié) 。 （ 1 ） 盡 可 能 采 用 全 密 封 式 油 箱 。 這 種 油 箱 通 過 彈 性 氣 囊 或 隔 膜 將 系 統(tǒng) 油 液 與 外 界 完 全 隔 離 。 徹 底 解 決 了 氣 液 界 面 污 染 的 問 題 ， 是 防 止 油 箱 污 染 最 有 效 的 措 施 。 （ 2 ） 在 通 氣 孔 上 設 置 濾 清 器 。 如 不 能 采 用 全 密 封 式 油 箱 ， 可 在 油 箱 的 通 氣 孔 上 設 置 帶 有 干 燥 器 的 空 氣 濾 清 器 。 當 油 箱 液 面 降 低 時 ， 空 氣 通 過 濾 清 器 進 入 油 箱 ， 空 氣 中 的 水 分 和 顆 粒 雜 質(zhì) 即 被 去 除 。 （ 3 ） 在 吸 油 管 口 前 設 置 濾 網(wǎng) 。 設 置 濾 網(wǎng) 的 作 用 是 去 除 油 液 中 的 氣 泡 。 實 驗 研 究 表 明 ： 濾 網(wǎng) 除 氣 效 率 與 濾 網(wǎng) 孔 大 小 ， 油 液 通 過 濾 網(wǎng) 的 速 度 和 濾 網(wǎng) 設 置 角 度 有 關 系 ， 濾 網(wǎng) 愈 密 ， 流 速 愈 低 ， 除 氣 效 率 愈 高 ； 濾 網(wǎng) 傾 角 為 2 0 時 除 氣 效 率 最 高 。 （ 4 ） 在 油 箱 底 部 設 置 排 水 口 和 磁 塞 。 液 壓 油 在 油 箱 中 靜 置 2 4 h 以 上 ， 混 在 液 壓 油 中 的 水 便 下 沉 至 箱 底 ， 可 通 過 排 水 口 排 除 。 磁 塞 可 吸 附 鐵 質(zhì) 碎 屑 ， 防 止 其 隨 液 壓 油 流 向 液 壓 系 統(tǒng) 的 其 它 部 位 。 2 . 3 . 2 液 壓 缸 污 染 的 控 制 措 施 液 壓 缸 的 活 塞 桿 伸 出 端 是 污 染 物 侵 入 液 壓 系 統(tǒng) 的 主 要 部 位 之 一 。 目 前 ， 普 遍 在 活 塞 桿 壓 力 密 封 外 端 設 置 防 塵 密 封 以 防 止 外 界 污 染 物 侵 入 。 防 塵 密 封 的 工 作 性 能 對 可 靠 地 保 護 液 壓 系 統(tǒng) 具 有 重 要 作 用 。 一 旦 防 塵 密 封 失 效 ， 活 塞 桿 壓 力 密 封 即 暴 露 于 外 界 ， 粘 附 污 染 物 而 迅 速 磨 損 失 效 ， 從 而 導 致 活 塞 密 封 的 磨 損 和 失 效 。 另 外 ， 活 塞 桿 表 面 損 傷 或 彎 曲 變 形 ， 也 會 使 防 塵 密 封 和 活 塞 密 封 迅 速 失 效 。 （ 1 ） 定 期 檢 查 活 塞 桿 ， 發(fā) 現(xiàn) 損 傷 或 變 形 ， 馬 上 修 復 或 更 換 。 （ 2 ） 使 用 高 性 能 的 防 塵 密 封 圈 。 （ 3 ） 活 塞 桿 的 液 壓 密 封 面 采 用 活 塞 壓 力 密 封 和 防 塵 密 封 的 組 合 形 式 。 這 種 組 合 密 封 的 防 污 性 能 為 各 單 個 密 封 防 污 性 能 的 綜 合 。 組 合 密 封 的 污 染 侵 入 比 為 各 個 密 封 侵 入 比 的 乘 積 。 （ 密 封 侵 入 比 = 密 封 外 部 污 染 顆 粒 濃 度 與 密 封 內(nèi) 部 污 染 顆 粒 濃 度 的 比 值 ） 2 . 3 . 3 設 計 、 使 用 與 維 修 過 程 中 的 控 制 措 施 （ 1 ） 合 理 設 計 系 統(tǒng) 的 結(jié) 構(gòu) 。 例 如 ： 在 液 壓 系 統(tǒng) 最 高 處 應 設 置 排 氣 塞 或 排 氣 閥 ； 油 箱 的 出 、 回 油 口 應 設 在 油 箱 液 面 以 下 ； 回 油 口 斷 面 應 做 成 斜 面 以 減 少 回 油 渦 流 和 攪 動 ； 液 壓 泵 吸 油 管 口 徑 應 盡 可 能 大 一 點 ， 盡 可 能 減 少 管 路 的 彎 曲 ； 避 免 或 減 少 使 用 節(jié) 流 閥 ； 選 擇 合 理 的 密 封 件 及 密 封 結(jié) 構(gòu) ； 提 高 液 壓 泵 的 吸 入 壓 力 ； 降 低 工 作 機 構(gòu) 的 運 動 慣 性 ； 提 高 系 統(tǒng) 的 整 體 密 封 性 能 。 （ 2 ） 經(jīng) 常 保 持 油 箱 中 規(guī) 定 的 液 面 高 度 。 （ 3 ） 定 期 清 洗 過 濾 器 和 散 熱 裝 置 ， 避 免 液 壓 泵 因 吸 油 不 暢 和 油 溫 過 高 而 形 成 系 統(tǒng) 的 局 部 真 空 。 （ 4 ） 液 壓 系 統(tǒng) 出 現(xiàn) 壓 力 低 ， 溫 度 高 ， 工 作 無 力 等 非 正 常 現(xiàn) 象 時 應 及 時 排 查 。 （ 5 ） 避 免 工 作 載 荷 的 急 劇 變 化 。 （ 6 ） 避 免 利 用 機 械 的 慣 性 來 完 成 某 項 動 作 。 （ 7 ） 及 時 更 換 老 化 或 失 效 的 密 封 件 。 （ 8 ） 加 注 液 壓 油 時 ， 加 注 用 具 要 徹 底 清 潔 干 凈 。 （ 9 ） 清 洗 。 （ 1 0 ） 高 壓 空 氣 吹 。 工 藝 與 設 備 1 4 8 77 科技資訊 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2007 NO.14 SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION工 程 技 術(shù) 科技資訊 1 簡述 液壓傳動技術(shù)在 18 世紀誕生后即得到 迅猛發(fā)展。 今天， 液壓傳動設備在各行各業(yè)得 到廣泛的應用， 除了大型的設備外， 在農(nóng)機上 也得到了廣泛的應用， 液壓傳動技術(shù)有其不 可比擬的優(yōu)點， 這是它得以迅猛發(fā)展的主要 原因， 與此同時， 液壓傳動設備又有其脆弱的 一面， 其中抗污染能力低是突出的弱點。 據(jù)有 關資料記載， 液壓故障有 70% 80% 是由油液 污染導致的。 要保證液壓系統(tǒng)正常、 可靠的運 行， 必須要保持系統(tǒng)的清潔。 2 液壓系統(tǒng)污染問題的危害 污染物混入系統(tǒng)后會加速液壓零件的磨 損、 研損、 燒傷甚至破壞或者引起閥的動作 失靈或者引起噪聲。 污染物會堵塞液壓元件 的節(jié)流孔或節(jié)流縫隙， 改變液壓系統(tǒng)的工作 性能， 引起動作失調(diào)甚至完全失靈， 產(chǎn)生誤 動作造成事故。 灰塵顆粒在液壓缸內(nèi)會加速 密封件的損壞， 缸筒內(nèi)表面的拉傷， 使泄漏 增大， 推力不足或者動作不穩(wěn)定、 爬行、 速 度下降， 產(chǎn)生異常的聲響與振動。 還可能引 起濾網(wǎng)堵塞， 液壓泵吸油困難， 回油不暢而 產(chǎn)生氣蝕、 振動和噪聲， 堵塞嚴重時會因阻 力過大而將濾網(wǎng)擊穿， 完全喪失過濾作用， 造成液壓系統(tǒng)的惡性循環(huán)。 3 液壓系統(tǒng)污染的原因 系統(tǒng)污染的原因很多， 從污染產(chǎn)生機理 來看， 分為 2 種 ： (1) 制作、 安裝過程中潛 伏在系統(tǒng)內(nèi)部的污染物。 (2) 系統(tǒng)工作過程中產(chǎn) 生的污染。 顯然， 系統(tǒng)制作、 安裝過程中潛伏 的污染物多為切屑、 毛刺、 型砂、 涂料、 磨料、 焊渣、 銹片和灰塵等固體顆粒， 它們對系統(tǒng)的 危害比較大， 必須在這一階段加強管理， 控制 污染， 確保安裝后的液壓系統(tǒng)能夠安全可靠 地運行。 4 液壓系統(tǒng)生產(chǎn)、 維護中的污染問題 4.1 液壓零件加工的污染控制 液壓零件的加工一般要求采用 “濕加 工” 法， 即所有加工工序都要滴加潤滑液或 清洗液， 以確保表面加工質(zhì)量。 4.2 液壓元件、 零件的清洗 新的液壓件組裝前， 舊的液壓件受到污 染后都必須經(jīng)過清洗方可使用， 清洗過程中 應做到以下幾點 : (1) 液壓件拆裝、 清洗應在符合國家標準 的凈化室中進行， 如有條件操作室最好能充 壓， 使室內(nèi)壓力高于室外， 防止大氣灰塵污 染。 若受條件限制， 也應將操作間單獨隔 離， 一般不允許液壓件的裝配間和機械加工 間或鉗工間處于同一室內(nèi)， 絕對禁止在露 淺談液壓系統(tǒng)的污染問題 范明 （鄒城高級職業(yè)技術(shù)學校 山東鄒城 273500 ） 摘 要 ： 液壓系統(tǒng)的污染問題是很重要的問題， 因為液壓系統(tǒng)的很多故障都是由于污染造成的， 為了確保液壓系統(tǒng)能夠安全、 可 靠運行， 針對液壓系統(tǒng)提出了一系列具體措施， 以達到減少液壓系統(tǒng)的污染。 關鍵詞 : 液壓系統(tǒng) 污染問題 控制污染 維護 安裝 中圖分類號 : TH137 文獻標識碼 : A 文章編號 : 1672-3791(2007)05(b)-0077-01 天、 棚子、 雜物間或倉庫中分解和裝配液壓 件。 拆裝液壓件時， 操作人員應穿戴纖維不 易脫落的工作服、 工作帽， 以防纖維、 灰塵、 頭發(fā)、 皮屑等散落入液壓系統(tǒng)造成人為污染。 嚴禁在操作間內(nèi)吸煙、 進食。 (2) 液壓件清洗應在專用清洗臺上進行， 若受條件限制， 也要確保臨時工作臺的清潔 度。 (3) 清洗液允許使用煤油、 汽油以及和液 壓系統(tǒng)工作用油牌號相同的液壓油。 (4) 清洗后的零件不準用棉、 麻、 絲和 化纖織品擦拭， 防止脫落的纖維污染系統(tǒng)。 也不準用皮老虎向零件鼓風 ( 皮老虎內(nèi)部帶有 灰塵顆粒 ) ， 必要時可以用潔凈干燥的壓縮 空氣吹干零件。 (5) 清洗后的零件不準直接放在土地、 水泥 地、 地板、 鉗工臺和裝配工作臺上， 而應該 放入帶蓋子的容器內(nèi)， 并注入液壓油。 (6) 已清洗過但暫不裝配的零件應放入防 銹油中保存， 潮濕的地區(qū)和季節(jié)尤其要注意 防銹。 4.3 液壓件裝配中的污染控制 液壓件裝配應采用 “干裝配” 法， 即 清洗后的零件， 為了不使清洗液留在零件表 面而影響裝配質(zhì)量， 應在零件表面干燥后再 進行裝配。 液壓件裝配時， 如需打擊， 禁止 使用鐵制 頭敲打， 可以使用木錘、 橡皮錘、 銅錘和銅棒。 裝配時不準帶手套， 不準用纖 維織品擦拭安裝面， 防止纖維類臟物侵入閥 內(nèi)。 已裝配完的液壓元件、 組件暫不進行組 裝時， 應將它們的所有油口用塑料塞子堵住。 4.4 液壓件運輸中的污染控制 液壓元件、 組件運輸中， 應注意防塵、 防雨， 對長途運輸特別是海上運輸?shù)囊簤杭?一定要用防雨紙或塑料包裝紙打好包裝， 放 入適量的干燥劑， 不允許雨水、 海水接觸液 壓件。 裝箱前和開箱后， 應仔細檢查所有油 口是否用塞子堵住、 堵牢， 對受到輕度污染 的油口及時采取補救措施， 對污染嚴重的液 壓件必須再次分解、 清洗。 4.5 液壓系統(tǒng)總裝的污染控制 (1) 軟管必須在管道酸洗、 沖洗后方可接 到執(zhí)行器上， 安裝前要用潔凈的壓縮空氣吹 凈。 中途若拆卸軟管， 要及時包扎好軟管接 頭。 (2) 接頭體安裝前用煤油清洗干凈， 并用 潔凈壓縮空氣吹干。 對需要生料帶密封的接 頭體， 纏生料帶時要注意 2 點。 a. 順螺紋方 向纏繞 ； b. 生料帶不宜超過螺紋端部， 否 則， 超出部分在擰緊過程中會被螺紋切斷進 入系統(tǒng)。 (3) 液壓管道安裝的污染控制。 液壓管道 是液壓系統(tǒng)的重要組成部分， 也是工作量較 大的現(xiàn)場施工項目 , 而管道安裝又是較易受到 污染的工作， 因此， 液壓管道污染控制是液壓 系統(tǒng)保潔的一個重要內(nèi)容。 管道安裝前要清理出內(nèi)部大的顆粒雜 質(zhì)、 絕對禁止管內(nèi)留有石塊， 破布等雜物。 管 道安裝過程中若有較長時間的中斷， 須及時 封好管口防止雜物侵入。 為防止焊渣、 氧化鐵 皮侵入系統(tǒng)， 建議管道焊接采用氣體保護焊 如氬弧焊。 管道安裝完畢后， 必須經(jīng)過管道酸洗、 系統(tǒng)沖洗后方可作為系統(tǒng)的一部分并入系統(tǒng)。 絕對禁止管道在處理前就將系統(tǒng)連成回路， 以防管內(nèi)污染物侵入執(zhí)行器、 控制件。 系統(tǒng)沖洗在酸洗工作結(jié)束后進行， 是液 壓系統(tǒng)投入使用前的最后一項保潔措施， 必 須確保所有管道和控制元件沖洗達到要求精 度。 系統(tǒng)沖洗應分 2 步進行。 首先將現(xiàn)場安裝 的管道連成回路， 沖洗達到要求精度后， 再將 閥臺、 分流器等控制部件接入沖洗回路， 達到 要求精度后方為沖洗合格。 4.6 油箱加油 油箱注油前必須檢查其內(nèi)部的清潔度， 不合格的要進行清理 ； 油液加入前要檢驗它 的清潔度 ； 注油時必須經(jīng)過過濾， 不允許將 油直接注入油箱。 4.7 系統(tǒng)恢復 系統(tǒng)酸洗、 沖洗后， 即可將所有元件、 管道按要求連成工作回路。 此過程要特別注 意管接頭保潔， 連接完畢后， 盡量避免拆卸， 必要時要注意用干凈的布包扎好， 確保管接 頭、 管口不受污染。 5 結(jié)語 液壓系統(tǒng)污染問題是很重要的問題， 這 就要求我們加工、 維護、 安裝以及使用人員在 任何一個環(huán)節(jié)都要盡量減少污染， 以確保液 壓系統(tǒng)安全、 可靠的運行。