連鑄小方坯液壓剪切機(jī)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)【包含CAD圖紙+PDF圖】,包含CAD圖紙+PDF圖,連鑄小方坯,液壓,剪切,系統(tǒng),設(shè)計(jì),包含,CAD,圖紙,PDF 經(jīng)驗(yàn)交流 機(jī)電技術(shù)2006 年第 1 期 42 液壓系統(tǒng)污染的控制 毛朝生 （志品（福州）技術(shù)工程有限公司 福州 350015） 摘要：本文主要針對工程機(jī)械液壓系統(tǒng)故障原因進(jìn)行分析，著重介紹對系統(tǒng)部位造成的危害如何采用有效的方法加以控制和防治。 關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng) 污染物成分 部位 危害及控制 中圖分類號：TH137 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-4801(2006)01-042-03 1 前言 從實(shí)際工作中對工程機(jī)械故障分析來看， 發(fā)生液壓系統(tǒng)故障的原因，有 70%80%是由雜質(zhì)侵入引起的， 防治雜質(zhì)侵入是減少液壓系統(tǒng)故障發(fā)生的關(guān)鍵所在。因此，我們有必要對侵入液壓系統(tǒng)的雜質(zhì)進(jìn)行分析研究， 找出污染物的成份、 侵入的途徑、沉積的部位， 然后針對不同類型的雜質(zhì)采取不同的防治措施加以控制。 2 污染物的成份和侵入途徑 分析液壓系統(tǒng)污染雜質(zhì)的成份和侵入途徑要從三方面入手： （1）對雜質(zhì)的種類、形狀、大小、數(shù)量、物理性質(zhì)（粘度、比重、潤滑性） 、化學(xué)性質(zhì)（酸性、色度、添加劑）進(jìn)行分析； （2）對雜質(zhì)造成的影響和產(chǎn)生的危害進(jìn)行分析。 分析元件的損傷、磨損情況、雜質(zhì)滯留的部位、存在的狀況、液壓裝置整體運(yùn)行情況的變化； （3）要對雜質(zhì)產(chǎn)生的原因、侵入的途徑進(jìn)行分析，查明雜質(zhì)來源、侵入時(shí)間、侵入的途徑、責(zé)任人。 侵入液壓系統(tǒng)的污染雜質(zhì)有多個(gè)種類， 來源也有多種形式， 從實(shí)際情況分析， 主要有顆粒狀雜質(zhì)、氣體、水分及其它雜質(zhì)。 2.1 顆粒狀雜質(zhì)及來源2.1 顆粒狀雜質(zhì)及來源 顆粒狀雜質(zhì)來源一般來說有三種形式： 試運(yùn)行前侵入。如焊渣、砂粒、金屬碎片等加工時(shí)留下的殘?jiān)?、密封墊（圈）碎片、油漆、包裝材料碎片等組裝時(shí)留下的殘?jiān)?運(yùn)轉(zhuǎn)中外部侵入。如從油箱、 液壓缸活塞桿、 備用管口接頭侵入的灰塵、冰渣及其它固體顆粒。 運(yùn)轉(zhuǎn)中內(nèi)部產(chǎn)生的顆粒狀雜質(zhì)。如閥、泵、馬達(dá)金屬件和密封件的磨耗粉末， 鐵銹、 油漆、 脫落的電鍍層碎片及化學(xué)物質(zhì)等。 2.2 水分2.2 水分 水分一般是從液壓油箱小的間隙及過濾器隨空氣侵入的。當(dāng)液壓油面或溫度發(fā)生變化時(shí)，空氣中的水蒸氣達(dá)到霧點(diǎn)，形成水滴，隨液壓油侵入到液壓系統(tǒng)各個(gè)部位。 2.3 空氣2.3 空氣 空氣侵入液壓系統(tǒng)的途徑有很多， 有由吸油口吸入的、液壓元件泄漏處進(jìn)入的、油液沖擊產(chǎn)生的氣泡、斷面和油液流速急劇變化時(shí)混入的、回油路帶入的空氣等等。 3 污染物沉積的部位 只要液壓系統(tǒng)部分回路或整個(gè)液壓系統(tǒng)開始運(yùn)行，污染雜質(zhì)便會從外部侵入或從內(nèi)部產(chǎn)生，混入液壓油中、沉積在間隙處或元件底部，引起液壓系統(tǒng)各種故障。通常雜質(zhì)最易沉積的部位有： （1）液壓油箱 雜質(zhì)一般沉積在油箱底部、油液過濾器外緣、空氣濾清器濾網(wǎng)、注油口濾網(wǎng)等部位。 （2）液壓油缸 雜質(zhì)一般沉積在液壓缸端部、底部、接頭彎曲處以及密封處。 （3）閥、泵類元件 雜質(zhì)進(jìn)入閥芯與閥體接合處。 （4）油管及其它輔助元件 油管內(nèi)壁和底部、磁性油塞上、濾清器和壓力表通油管內(nèi)等。 （5）液壓油 各種顆粒狀污染雜質(zhì)隨液壓油流動到液壓系統(tǒng)某一部位便會沉積下來， 但空氣和水分則會隨油液到達(dá)液壓系統(tǒng)各個(gè)部位， 它對液壓系統(tǒng)的危害較大，且防治難度大。 4 污染物對液壓系統(tǒng)的危害 研究侵入污染物對液壓元件磨損、 損壞狀況的關(guān)鍵是掌握液壓系統(tǒng)產(chǎn)生故障原因。概括地說，液壓系統(tǒng)除了由于設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試不當(dāng)而產(chǎn)生故障外， 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)故障率愈來愈低，而后者往往由于不重視或使用單位管理水平未跟上， 由此引起的故障近年來有增無減。 雜質(zhì)侵入液壓系統(tǒng)帶來的危害主要表現(xiàn)在： 密封圈、密封填料磨損和損壞。 液壓油受污染， 由此引起液壓油劣化、 變質(zhì)。 機(jī)電技術(shù)2006 年第 1 期 經(jīng)驗(yàn)交流 43潤滑性能和防銹能力降低。 液壓管路和元件堵塞，液壓元件磨損和損壞。 液壓系統(tǒng)溫度升高，泄漏加劇。 液壓系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動和異常噪聲。 由于這些污染物的侵入， 對液壓系統(tǒng)產(chǎn)生局部的損傷和破壞，從而導(dǎo)致液壓系統(tǒng)壓力、速度不穩(wěn)定， 執(zhí)行機(jī)構(gòu)動作異常， 液壓系統(tǒng)的使用壽命下降。 5 污染的控制 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。從實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)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，維修和對系統(tǒng)加注（更換）油時(shí)往往將污染物帶入系統(tǒng)。因此，要控制液壓系統(tǒng)污染物的侵入，應(yīng)把住幾個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，切斷污染物主要來源。 5.1 液壓油箱污染的控制5.1 液壓油箱污染的控制 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(dāng)油箱液面下降時(shí)，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?？諝鈮m埃、水分的防治是液壓油箱污染雜質(zhì)防治的主要對象。 空氣塵埃的控制 控制塵埃污染采用的主要手段是在油箱呼吸孔上裝配空氣濾清器， 把吸入空氣中的塵埃雜質(zhì)過濾掉。 目前采用的空氣濾清器有金屬網(wǎng)式和燒結(jié)式等，過濾精度為 1040。 空氣中水分的控制 控制方法是在油箱呼吸孔上設(shè)置帶有干燥器的空氣濾清器， 除去吸入空氣中的水分。 干燥器是由多孔具有滲透性細(xì)顆粒狀物組成的分子篩，其除水機(jī)理主要是吸收水分。當(dāng)油箱液面降低時(shí)，外界空氣通過吸氣單向閥、干燥器和空氣濾清器進(jìn)入油箱， 空氣中的水分和顆粒狀污染物即被去除。當(dāng)液面升高時(shí)，油箱內(nèi)的空氣直接從排氣單向閥排出。 液壓系統(tǒng)內(nèi)的空氣大部分是從油箱進(jìn)入的， 當(dāng)油箱的液面低于系統(tǒng)回油口時(shí)， 油液受到激烈擾動而將空氣卷入，因此，系統(tǒng)回油管下端必須浸沒在油面以下，以防止空氣侵入。 液壓油中氣泡的去除 對于油箱內(nèi)懸浮在油液中的氣泡， 在進(jìn)入液壓泵吸油口前可以通過濾網(wǎng)去除。試驗(yàn)研究表明，除氣效率與濾網(wǎng)網(wǎng)孔大小、布置角度和油液通過濾網(wǎng)速度有關(guān)。 試驗(yàn)結(jié)果可以看出，濾網(wǎng)愈密，流速愈低，除氣效率愈高；在不同的流速下，濾網(wǎng)傾角為 20時(shí)除氣效率最高。 要使液壓系統(tǒng)污染得到有效控制， 可采用全密閉油箱。 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， 在油箱內(nèi)部用富有彈性的隔膜將箱體分隔為上下互不相通的兩部分，下部充滿油液，上部充有一定壓力的空氣。當(dāng)油箱內(nèi)油液減少時(shí)，上部壓縮空氣迫使隔膜下降；反之，當(dāng)油箱內(nèi)油液增多時(shí)，迫使隔膜上升。油箱內(nèi)油液體積可以自由膨脹和收縮，而與外界空氣隔離。這種密封油箱也可與油液凈化裝置連接， 對箱內(nèi)油液進(jìn)行過濾與凈化。 采用密封油箱可以保證工作系統(tǒng)高度的清潔度。 除此之外，通常還可以采用以下控制方法： 正確設(shè)計(jì)、制造油箱。正確地進(jìn)行液壓油的檢驗(yàn)、保管、補(bǔ)充和定期更換。 在油箱底部設(shè)置放水旋塞， 經(jīng)常地將油箱里的水放出。 設(shè)法創(chuàng)造條件， 勿使由于溫度變化達(dá)到露點(diǎn)而在油箱壁上產(chǎn)生水滴，并采取防銹措施。 將油靜置 2小時(shí)以上，即可使水下沉排出。 通過蒸發(fā)從出氣孔中排出。 定期檢查液壓油，定期清潔、加注、更換液壓油。 5.2 液壓缸污染的控制5.2 液壓缸污染的控制 液壓缸的活塞桿伸出端是污染物侵入的主要途徑之一。目前，普遍在活塞桿壓力密封外端設(shè)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(hù)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(dǎo)致活塞密封的磨損和失效。 目前常用的防塵密封圈為帶唇部的膠圈， 有帶骨架和無骨架兩種結(jié)構(gòu)型式， 而無骨架防塵密封使用最為普遍。防塵密封圈有以下幾種型式： 無骨架型防塵密封圈為使用最廣泛的防塵密封圈，這種密封支承部分尺寸較大、強(qiáng)度高、無需增加骨架， 因而具有結(jié)構(gòu)簡單、 安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。防塵密封的唇部與活塞桿應(yīng)為過盈配合以保持嚴(yán)密接觸。在活塞向內(nèi)縮回時(shí)，唇部刃邊將粘附在活塞桿表面的污染物刮除。 唇復(fù)合型防塵密封圈是用形密封圈經(jīng)驗(yàn)交流 機(jī)電技術(shù)2006 年第 1 期 44作為彈性元件使唇部與活塞桿之間保持一定壓力。這種防塵密封圈一般用于環(huán)境污染比較嚴(yán)重的工作環(huán)境。 它是用形密封作為彈性元件使唇部和活塞桿之間保持一定的壓力，達(dá)到密封效果。 雙唇型組合密封圈是兼有防塵和防漏作用。當(dāng)活塞桿向外伸出時(shí)， 通過活塞桿壓力密封向外滲漏的油液被組合密封的防漏唇部阻擋， 而不致泄漏到外部。 帶骨架的雙唇型組合防塵密封圈。 在密封外部鑲有金屬圈，以增強(qiáng)支承力。這種密封用壓配方式裝入開口溝槽內(nèi)，更換時(shí)不需要拆卸液壓缸端蓋。 盡管防塵密封能有效地防止污染物侵入液壓缸內(nèi)，但由于密封唇部具有一定彈性，且密封圈和活塞桿之間存在一層極薄的油膜， 因而總有一部分污染物可能逃脫密封的阻擋侵入內(nèi)部，這就說明，污染物侵入率愈小，防塵密封的防塵性能愈好。從試驗(yàn)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出， 防塵密封的防塵性能與油液污染濃度、活塞桿行程有關(guān)，污染濃度愈大，活塞桿行程愈大，系統(tǒng)受污染程度愈大。為解決這一問題， 液壓缸的活塞密封面一般采用活塞壓力密封和防塵密封的組合型式。 這種組合密封的防污物侵入性能為各單個(gè)密封防塵性能的綜合， 組合密封的污染侵入率較單個(gè)密封要低得多。 密封阻止污染物侵入的能力可用污染侵入比表示。 污染侵入比為試驗(yàn)裝置密封外部的污染顆粒濃度與密封內(nèi)部污染顆粒濃度的比值（顆粒尺寸100m） 。 組合密封的污染侵入比為單個(gè)密封污染侵入比的乘積： I0IR*IW 式中：I0組合密封的污染侵入比 IR由試驗(yàn)測得的活塞桿密封污染侵入比 IW由試驗(yàn)測得的防塵密封污染侵入比 表為 1000mm 行程的液壓桿，活塞組合密封污染侵入比的試驗(yàn)實(shí)測值和計(jì)算值， 圖 1 為該組合密封污染侵入量與活塞桿行程的關(guān)系曲線。 實(shí)踐證明，通過以上防治措施，可以有效地控制液壓系統(tǒng)的污染， 大大提高液壓系統(tǒng)的工作性能和壽命。 圖 1 組合密封污染侵入量與活塞桿行程的關(guān)系曲線 參考文獻(xiàn)： 1成大先主編.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊第三版第 4 卷M.化學(xué)工業(yè)出版社,1993. 2曾正明,彭福泉主編.機(jī)械工程材料手冊非金屬材料M.機(jī)械工業(yè)出版社,2001. 3陸元章主編,現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)手冊第 2 卷:機(jī)電系統(tǒng)M.機(jī)械工業(yè)出版社,1996.6. 作者簡介：毛朝生， （1970 年）男，志品（福州）技術(shù)工程有限公司工程師，學(xué)士，主要從事工程設(shè)備制造及安裝. IR (測量)IW (測量) I0 (計(jì)算) I0 (測量)0.25 0.35 0.0875 0.1 表 1: 污染侵入比的試驗(yàn)實(shí)測值和計(jì)算值