有效控制冶金机械液压系统污染的方法

1、Word文档 有效控制冶金机械液压系统污染的方法 冶金机械液压系统工作环境一般都是处在高温、高压、高速、高负荷、高粉尘、高湿度变化等条件下,在安装、调试、使用、修理、保养过程中,液压系统中的油液简单受到污染和产生化学质变,而使液压系统产生多种故障。例如,冷、热连轧机液压APC、AWC、AGC、AJC等系统采纳了电液伺服阀、高频响应比例掌握阀、恒压变量柱塞泵等。由于电液伺服阀精度高,对油液污染敏感性强,极易产生故障。大量高精度的液压系统故障70% 80%是由于液压油液的污染造成的,对整个系统危害极大。因此,必需对液压系统的污染实施全过程监测和掌握,保证液压系统的工作牢靠性和液压元件的使用寿命,保

2、证冶金机械设备各项指标的正常运行。 一、液压油液污染的主要缘由及危害 (一)液压油液污染缘由 液压系统中的污染物主要是指混杂在油液当中的各类固体颗粒、水、空气、质变化学成分、微生物等。主要缘由有以下三个方面: 1.外界侵入污染物 液压系统和元件在使用过程中,外界的粉尘颗粒通过往复伸缩的活塞杆、注入系统的油液和流回油箱的回油、油箱的通气孔等进入油液中。此外,对液压系统进行维护时,拆装密封件、阀体等带入的棉纱、橡胶等污染物。如高炉的举升装置、送料系统等液压系统。 2.系统制造污染物 液压系统及其元件在制造、装配、存储、运输过程中,系统本身就存在的原始污染物,如毛刺、切屑、飞边、沙粒、磨料、焊渣、锈

3、片、油漆、密封胶、纤维、冲洗液等。冶金机械当中对于单个零、部件组成的液压系统,则是由于零部件不洁而带入的污染物。 3.系统生成污染物 冶金机械液压系统大部分都是在高温、高压、重载的条件工作,致使液压油液高温下产生化学质变,腐蚀金属表面,产生金属颗粒、锈滓,润滑不良,产生部分磨料。而高压、重载使得液压油剥落金属表面颗粒,加速密封元件的老化,产生金属和非金属颗粒污染。 (二)液压油液污染的危害 1.固体颗粒 固体颗粒污染物主要由金属颗粒、沙粒、橡胶颗粒、纤维和积碳等物质组成。这些颗粒大多是金属和硅、铝等氧化物,硬度一般较高,莫氏硬度在47之间,其中,二氧化硅和三氧化铝的硬度可达莫氏硬度在79,对系

4、统和元件的危害较大。液压油液污染当中,金属颗粒约占75% ,尘埃占15% ,其他杂质占10%。在各种污染物中,固体颗粒分布最广、危害最大,是引发系统故障、降低牢靠性和降低元器件使用寿命的最主要缘由。因此,污染掌握的重点就是削减固体颗粒。 (1) 固体颗粒的磨料磨损 磨料磨损是冶金机械运转中的一个严峻问题,是液压和润滑系统元件失效的主要缘由。颗粒污染引起的磨损主要有切削、疲惫、粘着和冲蚀形式。它们交互并存和作用,影响阀芯的正常工作。 切削磨损 进入元件运动副间隙的较硬固体颗粒嵌入材料较软的元件表面,在相对运动过程中象车刀一样将元件表面的部分材料切削下来,形成碎屑。这种磨损因较软的表面易嵌入颗粒,

5、故较硬的表面反而磨损严峻,切削表面有明显的划痕。 疲惫磨损 固体颗粒进入运动副间隙后,在碾压和滚动下使元件表面产生应力裂纹,在油压的作用下不断扩展,形成空洞,并使表面材料剥离。 粘着磨损 固体颗粒与元件表面挤压产生微小塑性变形,形成凸起和凹坑,破坏润滑油膜,使运动副金属表面直接接触,接触点在高速、重载作用下局部产生高温而使金属产生粘着。当运动副作相对运动时发生剪切,使金属表层剥落而形成磨粒,进一步加剧磨损。当熔合点过多时,运动副会发生卡滞甚至卡死的现象,导致突发性故障。 冲蚀磨损 固体颗粒随着高速液流,不断向暴露在流道中元件的棱边和表面喷射冲刷,可使被冲刷部位受到磨损,形成冲蚀磨损。 (2)淤

6、积 固体颗粒随油液流经运动副时,在隙缝流淌的附加作用下,粒度小于协作间隙的颗粒较易进入间隙内,在油膜的吸附和阻滞下淤积在间隙内,随着淤积量的增加,隙缝流淌可能被大量小颗粒阻断,形成淤积现象。颗粒淤积造成运动副之间的静摩擦力大大增加,阀芯运动受阻,导致液压系统工作不稳定,消失空中飘摆、油压不稳、压力跳动、响应瞬时变慢或停滞等。淤积现象往往是临时的,当运动副一旦工作起来后,原来形成的边界层就被破坏,淤积的颗粒很快就会被液流带走,滑阀又能正常工作。因此,突发性的工作不稳定故障也能自动消退。油液中小颗粒浓度越高,淤积现象就越简单发生。 (3)堵塞 堵塞主要是指固体颗粒将节流孔、阻尼孔、喷嘴、过滤器等堵

7、死,造成流量减小甚至断流,危害很大。 (4)卡滞 卡滞主要是指较大的颗粒进入运动副间隙并附在间隙入口四周,造成上下间隙产生径向不平衡力,把阀芯压向颗粒浓度高的一边,产生液压卡紧现象。在高压系统当中,当发生液压卡紧时,阀芯受到的不平衡力和液压卡紧力都很大,造成阀芯卡滞和偏磨。此外,切削作用和粘着作用也都可引起卡滞。 (5)加速油液变质 大量颗粒的不规章运动,会对油液起反复剪切作用,降低油液粘度和润滑性,催化油液变质,加快更换周期。 2.水 液压系统油液中的水主要来自潮湿的空气和水循环冷却的工作环境。水污染的主要危害在于: (1)引起腐蚀 水与油液当中的金属硫化物、氯化物作用产生酸性介质,腐蚀元件

8、表面。 (2)加速油液变质 水使油液氧化和乳化,还会与添加剂发生化学作用,产生沉淀物和胶质,破坏了油膜强度,降低了润滑性能。同时也为繁衍微生物制造了条件,加速油液氧化变质。 (3)低温结冰 游离水低温结冰会堵塞小孔、间隙、油滤器。 3.空气 空气比水更简单进入液压系统,它在液压系统有两种存在形式: 溶解状态和游离状态。处于溶解状态的空气通常不会影响系统工作,主要是游离态的空气产生危害。产生气蚀,破坏元件材料表面,并引起系统振动和噪音; 降低液压油液的体积弹性模量和刚性,使系统响应特性变差; 产生气阻。液压泵工作时,吸油腔是低压区,处于游离状态的小气泡体积会急剧膨胀,处于溶解状态的空气也会析出来,把吸油腔布满,造成气阻。 二、液压系统的污染掌握 (一)合理选用过滤器 在液压系统中合理选用过滤器是掌握油液污染的主要措施,过滤器精度过高,则会造成不必要的铺张,过滤器精度过低,则使液压元件的使用寿命缩短。对于频率响应快、系统稳定性和牢靠性好的