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    液壓機(jī)械空氣污染的危害及預(yù)防

    發(fā)布日期:2017-03-28 瀏覽次數(shù):
          1、 液壓機(jī)械空氣污染的危害及預(yù)防杜巧連1,吳小洪(1.金華職業(yè)技術(shù)學(xué)院,浙江金華2.廣東工業(yè)大學(xué),廣東廣州510090)對(duì)液壓系統(tǒng)來說,空氣和塵粒、水、酸性物一樣是流動(dòng)的污染物。但是人們往往只重視后三種污染物對(duì)液壓系統(tǒng)的危害,而忽視液壓系統(tǒng)中的空氣對(duì)液壓系統(tǒng)的污染。事實(shí)上,液壓系統(tǒng)中的空氣也會(huì)導(dǎo)致液壓機(jī)械發(fā)生故障1空氣污染對(duì)液壓機(jī)械的危害(1)產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)是液壓油。由于液壓機(jī)械在大氣壓環(huán)境中工作,油液中不可避免地含有空氣,除混入油液中呈氣泡狀態(tài)存在的氣體外,油液中還能溶解一些氣體。在常溫常壓下,油液能溶解約6 ~12 的空氣(按體積計(jì)),并且油液中溶解的空氣量與油液的絕對(duì)壓力成正比。油液在液壓系統(tǒng)中流動(dòng)時(shí),流速高的區(qū)域壓力很低,當(dāng)壓力低于工作溫度下油液的空氣分離壓時(shí),溶解于油液中的大氣將大量被分離出來,形成氣泡。這些氣泡混雜在液體中,會(huì)產(chǎn)生氣穴,使原來充滿在管道或元件中的油液呈不連續(xù)狀態(tài)。在液壓系統(tǒng)中,容易產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象的地方主要有泵的吸油部分、配油盤部位、閥類元件的節(jié)流部位。氣穴對(duì)液壓系統(tǒng)的危害很大,除會(huì)影響液壓系統(tǒng)的工作平穩(wěn)性外,還會(huì)使液壓系統(tǒng)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪聲。例如:液壓泵在工作時(shí),其吸油口處呈現(xiàn)局部真空。若真空度過大,吸油口的壓力降到低于油液的空氣分離壓時(shí),油液內(nèi)溶解的空氣會(huì)大量逸出,產(chǎn)生液壓泵氣穴現(xiàn)象,這將會(huì)使液壓泵產(chǎn)生很大的噪聲,成為液壓機(jī)械的主要噪聲源。

     (2)加工精度降低液壓系統(tǒng)中混入的空氣以游離的形式存在于液壓油中,使油液的可壓縮性急劇增加。當(dāng)液壓系統(tǒng)外負(fù)載波動(dòng)時(shí),執(zhí)行機(jī)構(gòu)中油液壓力會(huì)發(fā)生脈動(dòng),導(dǎo)致氣體膨脹或收縮而引起執(zhí)行機(jī)構(gòu)供油流量明顯變化,造成液壓機(jī)械出現(xiàn)低速爬行的現(xiàn)象。對(duì)于要求響應(yīng)快、定位準(zhǔn)的高精度液壓機(jī)械,傳動(dòng)剛度是一項(xiàng)重要的指標(biāo)。傳動(dòng)剛度與液體的體積彈性模量有關(guān),液壓系統(tǒng)工作時(shí),實(shí)際油液中既含有溶入的氣體,也含有混入的氣體。溶入油液的氣體對(duì)液體彈性模量基本不產(chǎn)生影響,而混入油液的氣體會(huì)使油液的體積彈性模量急劇下降,使油液中的壓力波傳遞速度減慢。從而導(dǎo)致液壓機(jī)械加工精度降低。

    (3)加速油液氧化變質(zhì)液壓系統(tǒng)工作時(shí),混入油液中的氣泡隨著液體機(jī)械開發(fā)2000年增刊?設(shè)備維護(hù)?

    運(yùn)動(dòng)到高壓區(qū)時(shí),氣泡在周圍壓力油的沖擊下,其體積迅速縮小直至潰滅。此時(shí)在氣泡的中心將產(chǎn)生很高的壓力。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在潰滅的氣泡中心壓力可高達(dá)150~200M Pa.液體質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能除轉(zhuǎn)化為壓力能外,還有一部分要轉(zhuǎn)化為熱能,使局部油溫升高,局部高溫可達(dá)1000℃。氣泡破滅時(shí)的瞬時(shí)溫度取決于液體局部壓力的變化率和液體及氣體的比熱。當(dāng)液體的局部溫度達(dá)到使氣體中的氧可以與液體分子相化合的程度時(shí),則那一部分液體被氧化,從而使油液變質(zhì)。此外,這種現(xiàn)象若發(fā)生在密封件或支承環(huán)的附近,密封件和支承環(huán)將會(huì)被燒焦。這樣,除了元件產(chǎn)生直接失效外,支承環(huán)或密封件燒焦產(chǎn)生的堅(jiān)硬碎顆粒也將引起液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障。

         2、空氣污染液壓系統(tǒng)的識(shí)別空氣對(duì)液壓系統(tǒng)造成污染后,往往會(huì)附帶有以下一種或幾種附加特征。(1)液壓泵的聲音偶然發(fā)生變化或安全閥偶爾發(fā)生異常響聲(2)執(zhí)行機(jī)構(gòu)偶爾出現(xiàn)跳動(dòng)或爬行(3)油箱內(nèi)油液的透明度低,回油口處有泡沫出現(xiàn)(4)過濾油液有油液氧化后的黑色殘?jiān)H粲幸陨弦环N或幾種現(xiàn)象,即說明液壓系統(tǒng)已受空氣污染。

         3、液壓系統(tǒng)空氣污染的預(yù)防液壓系統(tǒng)是一個(gè)封閉的系統(tǒng),早期不易得知系統(tǒng)的污染狀況,往往只能通過液壓系統(tǒng)的噪聲、振動(dòng)、爬行來判斷是否受污染,因此,控制空氣污染應(yīng)以預(yù)防為主。液壓系統(tǒng)中易發(fā)生空氣污染的部位主要有液壓泵吸油口、控制閥閥口附近、液壓缸兩腔處。為此在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和使用中應(yīng)著重采取相應(yīng)的預(yù)防措施。

    (1)液壓泵吸油口空氣污染的預(yù)防在設(shè)計(jì)油箱的容積和確定機(jī)械設(shè)備的用油量時(shí),應(yīng)保證在最低油面時(shí)有足夠的油量,使液壓泵吸油管口不至于露出油面而吸入空氣。油箱中應(yīng)設(shè)置隔板將吸、回油管隔開,使液流繞行,以利于氣泡從箱中分離。或在油箱中設(shè)置金屬網(wǎng)消除氣泡。

    使用時(shí)應(yīng)經(jīng)常檢查吸油口管路各接頭處的密封情況,以免密封不嚴(yán)吸入空氣。還應(yīng)經(jīng)常檢查吸油濾油器的吸油狀況,必要時(shí)及時(shí)清洗或更換濾芯,以保證液壓泵吸油通暢,避免泵吸入口產(chǎn)生氣穴。

    (2)控制閥閥口處空氣污染的預(yù)防液壓回路設(shè)計(jì)不合理,控制閥閥口區(qū)域內(nèi)油液阻力過大,壓降過大或液壓機(jī)械在長(zhǎng)時(shí)間使用后雜質(zhì)堆積,油液流經(jīng)狹窄縫隙產(chǎn)生急劇的壓降,都會(huì)產(chǎn)生氣穴。尤其在流量控制閥中節(jié)流閥處易出現(xiàn)此情況。為防止控制閥閥口附近發(fā)生氣穴,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使液壓回路中控制閥閥口的前后壓差滿足性能要求。對(duì)于由雜質(zhì)堆積引起的氣穴現(xiàn)象,可通過清洗控制閥消除。

    (3)液壓缸兩腔空氣污染的預(yù)防因液壓缸的兩腔屬封閉容腔,缸內(nèi)原有的空氣和從系統(tǒng)管道中由油液帶來的空氣都將積存在缸的兩腔內(nèi)。作為液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件,液壓缸會(huì)直接反映出空氣污染的危害,若空氣不及時(shí)排出,會(huì)造成液壓缸低速爬行,影響正常工作。為了避免這種現(xiàn)象的發(fā)生,除采取措施防止空氣進(jìn)入液壓系統(tǒng)外,為能及時(shí)排除積存在缸內(nèi)的空氣,可在液壓缸上設(shè)置放氣閥。對(duì)于負(fù)載慣性大、運(yùn)行速度快的液壓缸,液壓缸行程兩端還應(yīng)設(shè)置緩沖裝置,以預(yù)防因負(fù)載慣性引起氣穴。

    4結(jié)束語不難看出,液壓系統(tǒng)中的空氣確實(shí)是液壓機(jī)械的一種污染物。由于大氣氣泡占據(jù)一定空間,液壓系統(tǒng)中的空氣會(huì)破壞油液的連續(xù)性,會(huì)導(dǎo)致泵的輸出流量減小。在泵的壓油管中還會(huì)造成流量和壓力波動(dòng),使液壓機(jī)械工作不平穩(wěn),加工精度降低。同時(shí)還會(huì)使液壓機(jī)械產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲,并加速液壓系統(tǒng)中油液氧化變質(zhì)。為此,我們必須重視液壓系統(tǒng)中的空氣對(duì)液壓機(jī)械的危害,在實(shí)際工作中要采取有效措施控制油液中空氣的含量,以提高液壓機(jī)械的工作性能,滿足加工精度的要求。

    嵇光國。液壓系統(tǒng)故障診斷與排除[ M ] .北京:海洋出版社, 1998.

    雷天覺。液壓工程手冊(cè)[ M] .北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 1990.

    第一作者簡(jiǎn)介:杜巧連,女, 1966年生,講師。研究方向:機(jī)電液一體化。已發(fā)表論文15篇。

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