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液壓油的選用及液壓系統(tǒng)的故障分析
1 前言
液壓油是工業(yè)潤滑油中用量最大、應(yīng)用面最廣的品種。液壓油廣泛用于冶金、礦山、工程機(jī)械、汽車、飛機(jī)、運(yùn)輸工具、機(jī)床及其它液壓系統(tǒng)中。全世界液壓油的需要量約1000萬噸/年，占工業(yè)潤滑油的一半。目前我國每年液壓油的用量約30萬噸，其中抗磨液壓油約4萬噸。在任何液壓系統(tǒng)中，液壓油是一至關(guān)重要的組成部分。它的功能是：有效地傳遞能量、潤滑部件和作為一種散熱介質(zhì)。液壓系統(tǒng)能否可靠、靈敏、準(zhǔn)確、有效而且經(jīng)濟(jì)地工作，與所選用的液壓油的品種及性能密切相關(guān)。因此，正確選用液壓油是確保液壓系統(tǒng)正常和長期工作的前提。當(dāng)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，及時(shí)找出原因，采取正確的解決辦法是保護(hù)設(shè)備、避免造成重大損失的重要措施。
2 液壓油的選用
由于液壓傳動(dòng)具有元件體積小、重量輕、傳動(dòng)平穩(wěn)、工作可靠、操作方便、易于實(shí)現(xiàn)無級變速等優(yōu)點(diǎn)，因此在許多工業(yè)部門的傳動(dòng)系統(tǒng)被采用。不同工業(yè)部門由于使用要求、操作條件、應(yīng)用環(huán)境的差異，所用的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)差別也很大。正確選用液壓油品種，確保液壓系統(tǒng)長期平穩(wěn)、安全運(yùn)行，是保證連續(xù)生產(chǎn)、節(jié)省材料消耗和提高經(jīng)濟(jì)效益的有效措施。
按國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO 6743/4-1982“潤滑劑，工業(yè)潤滑油和有關(guān)產(chǎn)品分類(第4部分)H組液壓系統(tǒng)"，根據(jù)應(yīng)用場合不同分為：流體靜壓系統(tǒng)液壓油、液壓導(dǎo)軌油、難燃液壓油和流體液力系統(tǒng)四類。1999年ISO發(fā)布了ISO 6743-4：1999(E)分類，新增加了環(huán)境可接受的液壓油一類。我國于1987年發(fā)布了GB 7531.2-87液壓油分類標(biāo)準(zhǔn)，等效采用ISO6743/4-1982分類法。表1列出了ISO及我國液壓油的分類、代號及相應(yīng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
從表1可以看出，根據(jù)不同的應(yīng)用場合應(yīng)選用不同類型的液壓油品種，加上液壓泵的類型、工作溫度和壓力、操作條件和周圍環(huán)境的不同，選用液壓油是一項(xiàng)細(xì)致并要求具備一定油品知識的工作。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，液壓系統(tǒng)運(yùn)行的故障絕大部分是由于液壓油選用和使用不當(dāng)引起的，因此，正確選用和合理使用液壓油，對液壓設(shè)備運(yùn)行的可靠性，延長系統(tǒng)和元件的使用壽命，保證設(shè)備安全，防止事故的發(fā)生著重要的意義。特別是液壓系統(tǒng)朝著縮小體積、減輕重量、增大功率、提高效率、增加可靠性和環(huán)境友好的方向發(fā)展，正確選用液壓油顯得更為重要。
2.1 液壓油的選用原則
一般液壓設(shè)備制造商在設(shè)備說明書或使用手冊中規(guī)定了該設(shè)備系統(tǒng)使用的液壓油品種、牌號和粘度級別，用戶首先應(yīng)根據(jù)設(shè)備制造商的推薦選用液壓油。但也會(huì)遇到許多場合，用戶所用系統(tǒng)的工況和使用環(huán)境與設(shè)備制造商所規(guī)定有一定的出入，需要自行選用液壓油。一般可根據(jù)下列原則來選用：
(1)無確定系統(tǒng)應(yīng)選用什么類型液壓油。這要根據(jù)系統(tǒng)的工況和工作環(huán)境來確定，
(2)其次要確定系統(tǒng)應(yīng)選用什么粘度級別的液壓油。
(3)了解所選用液壓油的性能。
(4)了解產(chǎn)品的價(jià)格。
2.2 液壓油品種的選擇
(1)根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作壓力和溫度選擇液壓油 品種。
(2)根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境選擇液壓油品種。
(3)根據(jù)特殊性能要求選擇液壓油品種。
2.3 液壓油粘度的選擇
選定合適的品種后 ，還要確定采用什么粘度級別的液壓油才能使液壓系統(tǒng)在最佳狀態(tài)下工作。粘度選用過高雖然對潤滑性有利，但增加系統(tǒng)的阻力，壓力損失增大，造成功率損失增大，油溫上升，液壓動(dòng)作不穩(wěn)，出現(xiàn)噪音。過高的粘度還會(huì)造成低溫啟動(dòng)時(shí)吸油困難，甚至造成低溫啟動(dòng)時(shí)中斷供油，發(fā)生設(shè)備故障。相反，當(dāng)液壓系統(tǒng)粘度過低時(shí)，會(huì)增加液壓設(shè)備的內(nèi)、外泄漏，液壓系統(tǒng)工作壓力不穩(wěn)，壓力降低 ，液壓工作部件不位到，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致泵磨損增加。
選用粘度級別首先要根據(jù)泵的類型決定，每種類型的泵都有它適用的最佳粘度范圍：葉片泵為25～68mm2/S，柱塞泵和齒輪泵都是30～115mm2/S。葉片泵的最小工作粘度不應(yīng)低于10mm2/S，而最大啟動(dòng)粘度不應(yīng)大于700mm2/S。柱塞泵的最小工作粘度不應(yīng)低于8mm2/S，最大啟動(dòng)粘度不應(yīng)大于1000mm2/S。齒輪泵要求粘度較大，最小工作粘度不應(yīng)低于20mm2/S，最大啟動(dòng)粘度可達(dá)到2000mm2/S。
選用粘度級別還要考慮泵的工況，使用溫度和壓力高的液壓系統(tǒng)要選用粘度較高的液壓油，可以獲得較好的潤滑性，相反，溫度和壓力較低，應(yīng)選用較低的粘度，這樣可節(jié)省能耗。此外，還應(yīng)考慮液壓油在系統(tǒng)最低溫度下的工作粘度不應(yīng)大于泵的最大粘度。表3列出了各種泵在不同壓力和溫度下的粘度選擇。
3 液壓系統(tǒng)的故障分析
隨著液壓技術(shù)的發(fā)展，液壓系統(tǒng)在各工業(yè)部門的應(yīng)用日益廣泛。因此確保液壓系統(tǒng)的正常動(dòng)作，增加工作的可靠性非常重要，正確選用液壓油的品種和粘度是保證系統(tǒng)長期、可靠工作的首要條件。另一方面，當(dāng)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)能夠迅速的找到原因和有效的解決也十分重要。液壓設(shè)備系由機(jī)械、液壓、電氣及儀表等裝置組合而成，因此在分析液壓系統(tǒng)的故障時(shí)必須先了解整個(gè)液壓系統(tǒng)的傳動(dòng)原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和元件及材料配置情況。由于液壓系統(tǒng)是密封帶壓系統(tǒng)，管路中油液的流動(dòng)情況，液壓元件內(nèi)部的零件動(dòng)作和密封是否損壞都不易觀察到，因此分析故障的原因和判斷故障的部位都比較困難。
液壓系統(tǒng)發(fā)生故障的原因很多，歸納起來有三方面：一是設(shè)備的機(jī)械故障，這包括液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理，安裝間隙不正確，液壓元件質(zhì)量問題，密封件選用不當(dāng)?shù)龋蛇@些問題引起的液壓系統(tǒng)故障一般與液壓油沒有關(guān)系。二是操作失誤造成液壓系統(tǒng)故障，這是指液壓系統(tǒng)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由于操作人員操作不當(dāng)而造成，如錯(cuò)誤開閉閥門，突然中斷電源，操作溫度或壓力過高，補(bǔ)油時(shí)加錯(cuò)油品，油箱油面過高或過低，不及時(shí)從油箱底部放出分離的水等。由于操作失誤造成的液壓系統(tǒng)故障，都不是液壓油質(zhì)量問題造成，大都不涉及液壓油，但有些則從液壓油的質(zhì)量變化可以反映出來。三是由于液壓油的質(zhì)量造成液壓系統(tǒng)故障，這大多是由于選油不當(dāng)或使用了不合格的油品的所致，也可能液壓油使用時(shí)間過長，不及時(shí)更換新油所造成。本文僅從液壓油的品質(zhì)及使用中出現(xiàn)的問題對液壓系統(tǒng)的故障進(jìn)行分析。
3.1 液壓油系統(tǒng)油溫過高自動(dòng)停機(jī)
3.2 液壓系統(tǒng)壓力不穩(wěn)或不足
3.3 液壓系統(tǒng)進(jìn)水的影響
3.4 液壓油中混入空氣的影響
3.5 液壓系統(tǒng)的顆粒污染
3.6 液壓系統(tǒng)中混入其它油品
4 液壓油的更換和液壓系統(tǒng)的清洗
液壓油在使用中一定發(fā)會(huì)生變質(zhì)，繼續(xù)使用變了質(zhì)的液壓油會(huì)造成液壓系統(tǒng)工作不正常，零部件磨損和腐蝕，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成重大事故。反之，若液壓油還沒有變質(zhì)就更換，不但造成浪費(fèi)，而且還需停機(jī)換油，增加不必要的開支。因此，在使用中了解液壓油的質(zhì)量狀況，在它發(fā)生明顯變質(zhì)時(shí)及時(shí)更換，是保護(hù)設(shè)備、降低成本的一項(xiàng)重要手段。液壓油的變質(zhì)包括油品組成和性質(zhì)的變化，主要是液壓油的氧化變質(zhì)、輕質(zhì)餾分的揮發(fā)、添加劑損耗和油品污染等，所有這些都會(huì)使液壓油的性能發(fā)生變化，影響正常使用。
為了能正確掌握使用中油品的更換時(shí)間，我國制定了各類常用潤滑油換油指標(biāo)的國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
