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液壓機械空氣汙染的危害及預防

发布日期:2017-03-28 浏览次数:
      1、 液壓機械空氣汙染的危害及預防杜巧连1,吴小洪(1.金华职业技术学院,浙江金华2.广东工业大学,广东广州510090)对液压系统来说,空气和尘粒、水、酸性物一样是流动的污染物。但是人们往往只重视后三种污染物对液压系统的危害,而忽视液压系统中的空气对液压系统的污染。事实上,液压系统中的空气也会导致液压机械发生故障1空气污染对液压机械的危害(1)产生振动和噪声液压系统的工作介质是液压油。由于液压机械在大气压环境中工作,油液中不可避免地含有空气,除混入油液中呈气泡状态存在的气体外,油液中还能溶解一些气体。在常温常压下,油液能溶解约6 ~12 的空气(按体积计),并且油液中溶解的空气量与油液的绝对压力成正比。油液在液压系统中流动时,流速高的区域压力很低,当压力低于工作温度下油液的空气分离压时,溶解于油液中的大气将大量被分离出来,形成气泡。这些气泡混杂在液体中,会产生气穴,使原来充满在管道或元件中的油液呈不连续状态。在液压系统中,容易产生气穴现象的地方主要有泵的吸油部分、配油盘部位、阀类元件的节流部位。气穴对液压系统的危害很大,除会影响液压系统的工作平稳性外,还会使液压系统产生强烈的振动和噪声。例如:液压泵在工作时,其吸油口处呈现局部真空。若真空度过大,吸油口的压力降到低于油液的空气分离压时,油液内溶解的空气会大量逸出,产生液压泵气穴现象,这将会使液压泵产生很大的噪声,成为液压机械的主要噪声源。

 (2)加工精度降低液壓系統中混入的空氣以遊離的形式存在于液壓油中,使油液的可壓縮性急劇增加。當液壓系統外負載波動時,執行機構中油液壓力會發生脈動,導致氣體膨脹或收縮而引起執行機構供油流量明顯變化,造成液壓機械出現低速爬行的現象。對于要求響應快、定位准的高精度液壓機械,傳動剛度是一項重要的指標。傳動剛度與液體的體積彈性模量有關,液壓系統工作時,實際油液中既含有溶入的氣體,也含有混入的氣體。溶入油液的氣體對液體彈性模量基本不産生影響,而混入油液的氣體會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。從而導致液壓機械加工精度降低。

(3)加速油液氧化變質液壓系統工作時,混入油液中的氣泡隨著液體機械開發2000年增刊?設備維護?

运动到高压区时,气泡在周围压力油的冲击下,其体积迅速缩小直至溃灭。此时在气泡的中心将产生很高的压力。实验结果表明,在溃灭的气泡中心压力可高达150~200M Pa.液体质点的动能除转化为压力能外,还有一部分要转化为热能,使局部油温升高,局部高温可达1000℃。气泡破灭时的瞬时温度取决于液体局部压力的变化率和液体及气体的比热。当液体的局部温度达到使气体中的氧可以与液体分子相化合的程度时,则那一部分液体被氧化,从而使油液变质。此外,这种现象若发生在或支承環的附近,密封件和支承環將會被燒焦。這樣,除了元件産生直接失效外,支承環或密封件燒焦産生的堅硬碎顆粒也將引起液壓系統出現故障。

     2、空气污染液压系统的识别空气对液压系统造成污染后,往往会附带有以下一种或几种附加特征。(1)液压泵的声音偶然发生变化或安全阀偶尔发生异常响声(2)执行机构偶尔出现跳动或爬行(3)油箱内油液的透明度低,回油口处有泡沫出现(4)过滤油液有油液氧化后的黑色残渣。若有以上一种或几种现象,即说明液压系统已受空气污染。

     3、液压系统空气污染的预防液压系统是一个封闭的系统,早期不易得知系统的污染状况,往往只能通过液压系统的噪声、振动、爬行来判断是否受污染,因此,控制空气污染应以预防为主。液压系统中易发生空气污染的部位主要有液压泵吸油口、控制阀阀口附近、液压缸两腔处。为此在液压系统设计和使用中应着重采取相应的预防措施。

(1)液壓泵吸油口空氣汙染的預防在設計油箱的容積和確定機械設備的用油量時,應保證在最低油面時有足夠的油量,使液壓泵吸油管口不至于露出油面而吸入空氣。油箱中應設置隔板將吸、回油管隔開,使液流繞行,以利于氣泡從箱中分離。或在油箱中設置金屬網消除氣泡。

使用時應經常檢查吸油口管路各接頭處的密封情況,以免密封不嚴吸入空氣。還應經常檢查吸油濾油器的吸油狀況,必要時及時清洗或更換濾芯,以保證液壓泵吸油通暢,避免泵吸入口産生氣穴。

(2)控制閥閥口處空氣汙染的預防液壓回路設計不合理,控制閥閥口區域內油液阻力過大,壓降過大或液壓機械在長時間使用後雜質堆積,油液流經狹窄縫隙産生急劇的壓降,都會産生氣穴。尤其在流量控制閥中節流閥處易出現此情況。爲防止控制閥閥口附近發生氣穴,設計時應使液壓回路中控制閥閥口的前後壓差滿足性能要求。對于由雜質堆積引起的氣穴現象,可通過清洗控制閥消除。

(3)液壓缸兩腔空氣汙染的預防因液壓缸的兩腔屬封閉容腔,缸內原有的空氣和從系統管道中由油液帶來的空氣都將積存在缸的兩腔內。作爲液壓系統的執行元件,液壓缸會直接反映出空氣汙染的危害,若空氣不及時排出,會造成液壓缸低速爬行,影響正常工作。爲了避免這種現象的發生,除采取措施防止空氣進入液壓系統外,爲能及時排除積存在缸內的空氣,可在液壓缸上設置放氣閥。對于負載慣性大、運行速度快的液壓缸,液壓缸行程兩端還應設置緩沖裝置,以預防因負載慣性引起氣穴。

4結束語不難看出,液壓系統中的空氣確實是液壓機械的一種汙染物。由于大氣氣泡占據一定空間,液壓系統中的空氣會破壞油液的連續性,會導致泵的輸出流量減小。在泵的壓油管中還會造成流量和壓力波動,使液壓機械工作不平穩,加工精度降低。同時還會使液壓機械産生強烈的噪聲,並加速液壓系統中油液氧化變質。爲此,我們必須重視液壓系統中的空氣對液壓機械的危害,在實際工作中要采取有效措施控制油液中空氣的含量,以提高液壓機械的工作性能,滿足加工精度的要求。

嵇光国。液压系统故障诊断与排除[ M ] .北京:海洋出版社, 1998.

雷天觉。液压工程手册[ M] .北京:机械工业出版社, 1990.

第一作者简介:杜巧连,女, 1966年生,讲师。研究方向:机电液一体化。已发表论文15篇。

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