建材機械液壓油的污染、控制與選用

【摘 要】隨著我國“十二五”規(guī)劃綱要的不斷推進，建材機械的發(fā)展正處于蓬勃發(fā)展時期。液壓系統(tǒng)直接決定了建材機械的可靠性、穩(wěn)定性，而液壓油的污染是液壓系統(tǒng)運行不穩(wěn)定、出現(xiàn)故障的主要原因。本文對建材機械液壓系統(tǒng)中液壓油污染的主要原因及危害進行了較為詳細的分析，提出了控制液壓油污染的有效措施，對正確使用建材機械液壓油，保證建材機械液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定運行具有較好的參考價值。

【關鍵詞】建材機械；液壓油；污染；控制

建材機械是以建材裝備為主要研究對象的機械工程學科的一個重要分支，是建材工業(yè)超前發(fā)展的重要基礎學科，它與建材工業(yè)密切相關，它的發(fā)展為我國建材工業(yè)乃至整個國民經濟的發(fā)展作出了重要貢獻。建材機械工業(yè)是建材工業(yè)的基礎，是國民經濟的朝陽工業(yè)，隨著我國“十二五”規(guī)劃綱要的不斷推進，建材機械行業(yè)的發(fā)展正經歷重要轉變和蓬勃發(fā)展的時期[1-2]。

隨著科學技術水平的不斷進步，回轉窯、管磨機、球磨機、液壓水泥制磚機、攪拌成型機和破碎機等建材機械，結合新近發(fā)展的液壓、電子和新型材料等高新技術，進一步提高了建材機械的方便性、舒適性、操縱性和智能化水平，正朝著大推力、高精度、高集成度、長壽命和高可靠度等方向發(fā)展，大大提高建材機械的工作性能。但由于建材機械是環(huán)境較為惡劣或者露天環(huán)境下工作，高溫及大量的粉塵等很容易造成液壓油的污染與變質。

液壓油是液壓系統(tǒng)的“血液”，在系統(tǒng)中傳遞能力和信號，其污染物的存在會造成系統(tǒng)的危害[3]。據(jù)相關調查研究表明，百分之七十以上的液壓系統(tǒng)故障都是由液壓油污染造成的[4]。液壓油的污染不僅影響建材機械液壓系統(tǒng)的工作性能和液壓元件的使用壽命，而且直接關系到建材機械能否正常工作。因此有效控制建材機械液壓系統(tǒng)中液壓油的污染，是十分重要的。本文針對建材機械液壓系統(tǒng)中液壓油的污染原因及危害進行了詳細的分析，并對控制液壓油的污染提出具體措施。

1、建材機械液壓油污染的主要原因及危害

建材機械液壓系統(tǒng)中油液的清潔與否直接關系到系統(tǒng)本身能否正常、可靠地工作。研究表明，液壓油污染是液壓系統(tǒng)發(fā)生故障及液壓元件過早磨損或損壞的主要原因，是液壓系統(tǒng)最主要的故障根源。油液污染的主要原因及危害性表現(xiàn)為以下三個方面。

1.1液壓油中混入空氣

建材機械在惡劣環(huán)境下長期作業(yè)后，會出現(xiàn)管接頭的松動、油封的損壞，甚至吸油管路的擦破、磨穿等現(xiàn)象，這些都會造成空氣混入油液中；在給系統(tǒng)加油時，操作者不適當?shù)叵蛳聝A倒，也會致使氣泡混入油內。

空氣混入液壓系統(tǒng)后，將大大惡化液壓泵和整個液壓系統(tǒng)的工作條件，引起液壓泵的工作性能變化和壽命降低。當液壓泵吸入了液壓油和空氣的混合油液，在液壓泵吸油管處，由于壓力下降而析出氣體，液壓泵處于高速旋轉時，將造成液壓油不能充滿油腔的現(xiàn)象，這樣不僅引起液壓系統(tǒng)的壓力脈動，產生液壓油的不連續(xù)流動而引起振動和噪音，還會降低泵的供油流量和效率。另外在液壓系統(tǒng)管路中，未溶于液體的空氣，增大了液壓油的彈性，使液壓機構剛度下降，導致液壓隨動系統(tǒng)失去穩(wěn)定性，液壓執(zhí)行元件動作滯后，破壞后續(xù)機構的運動平穩(wěn)性。最后從液壓系統(tǒng)油液中分離出來的氣泡，有時還會在管道的最高處和狹窄處形成氣塞，當壓力降到一定程度時，液壓系統(tǒng)將出現(xiàn)氣穴，嚴重的甚至造成氣蝕使系統(tǒng)中金屬表面剝蝕及出現(xiàn)強烈振動的噪聲，如不及時更換必將給建材機械液壓系統(tǒng)帶來災難性的后果。

1.2液壓油中混入水分

建材機械通常是在粉塵環(huán)境惡劣或者露天作業(yè)，雨天或周圍富水的環(huán)境下工作機會較多，水分進入其液壓系統(tǒng)的可能性也就大大增加；建材機械在作業(yè)過程中，油箱蓋因冷熱交替，易出現(xiàn)空氣中的水分凝結成水珠落入油中；建材機械中液壓泵閥等密封不嚴密之處，更易致使潮濕空氣中的水氣凝聚成水珠而混入系統(tǒng)的液壓油中。

液壓油中混入0.05%～0.1%的水分后，會使油液乳化呈白濁狀態(tài)。這種白濁的乳化油進入系統(tǒng)內部，容易使液壓元件內部生銹；液壓油中混有水分，將降低其潤滑能力，加劇零件磨損，降低系統(tǒng)效率；水分的混入，還易促進系統(tǒng)的過熱，系統(tǒng)的過熱又會進一步造成液壓油的氧化，加速液壓元件的磨損腐蝕，甚至產生油泥引起建材機械液壓系統(tǒng)動作失常，配管阻塞、冷卻器效率降低、濾油器有效工作面積減少甚至堵塞等一系列故障。

1.3液壓油中混入顆粒污染物

據(jù)相關國內外資料，由固體顆粒污染物引起的故障約占液壓系統(tǒng)總故障的60%-70%。建材機械的液壓油最主要的污染來源于顆粒和粉塵污染物。除去液壓零件本身制造時產生的切屑、磨屑等未清干凈就裝入系統(tǒng)和運動部件磨損產生金屬顆粒、粉末外，更因建材機械行業(yè)絕大部分的工作環(huán)境比較惡劣，周圍空氣中充斥著大量的粉塵顆粒，粉塵顆粒會通過液壓缸活塞桿、管接頭、液壓油箱、空氣濾清器等進入液壓油中。

建材機械的液壓系統(tǒng)中，固體顆粒的污染是引起液壓元器件的主要原因。一方面顆粒起研磨作用不斷地研磨液壓缸活塞、滑閥閥芯和液壓泵傳動結構等，加劇其磨損，甚至可能會導致液壓泵或液壓馬達的卡死故障，。另一方面，污染物會堵塞濾油器，導致液壓泵完成不了自吸，形成不了液壓泵的基本條件，產生振動和噪聲。最后，隨著液壓元器件的磨損不斷加大，液壓系統(tǒng)的泄漏量不斷增大，進而致使系統(tǒng)油溫升高、壓力降低、效率降低、響應變慢、閥芯卡死，燒毀電磁線圈等，嚴重影響建材機械的正常工作。

2、建材機械液壓油污染的控制

由于建材機械液壓油被污染的原因很復雜，除了外來因素外，工作過程中液壓油本身又不斷產生污染物，因此，要徹底防止液壓油的污染是不可能的。為保證建材機械良好的作業(yè)性能，保證液壓傳動系統(tǒng)的正常工作，延長液壓元件的使用壽命，可以根據(jù)實際情況采取一定的措施，減輕液壓油的污染程度，減小對建材機械設備的危害，保證建材機械的順利運行。針對建材機械液壓油污染的控制，本文分別從建材機械使用前和使用過程中兩大方面提出具體措施。

2.1建材機械使用前控制液壓油污染的措施

（1）對新油進行過濾凈化

新購進的液壓油并不是是完全潔凈的。新液壓油從冶煉、提純，分類及運輸?shù)絻Υ娴冗^程中都會受到不同程度的外界污染。國內外調查結果表明，大部分未經過濾凈化的新油的污染程度常常超過規(guī)定要求，所以新購進的液壓油在使用前必須經過濾凈化。

（2）液壓元件和液壓系統(tǒng)在加工和裝配過程中進行清潔

建材機械液壓系統(tǒng)的元件在加工制造中，必須對加工中殘留的毛刺及污染物進行凈化清除，加工后的液壓元件要用密封元件將其口封住，以防止污染物的進入。元件裝配前必須進行嚴格的清潔處理，裝配后必須進行嚴格檢驗。油箱和管道在去除毛刺、焊渣等污染物后，需要進行酸洗以去除表面的氧化物，然后進行堿洗和水洗，并干燥。對初裝好的液壓系統(tǒng)要作循環(huán)沖洗，并通過定時從系統(tǒng)中取樣分析的方法，保證系統(tǒng)清潔度要求。

2.2建材機械使用過程中控制液壓油污染的措施

（1）控制系統(tǒng)液壓油的工作溫度

建材機械系統(tǒng)液壓油工作溫度過高會造成液壓油粘度的降低，液壓元件及系統(tǒng)的內、外泄漏量增加，泵的容積效率和整個系統(tǒng)的效率會顯著下降，驅動的液壓缸和液壓馬達速度降低；液壓油的粘度降低，滑閥等相對運動部位的潤滑油膜變薄或被切破，摩擦阻力增大，磨損加劇，系統(tǒng)發(fā)熱，帶來更高的溫升；液壓油工作溫度過高，會加速其氧化變質，并析出瀝青物質，降低液壓油使用壽命。國內外調查結果表明，液壓系統(tǒng)的工作溫度最好控制在65℃以下[5]，當工作油溫超過65℃后，每增加8℃，油的使用壽命就會減半，主要是由于氧氣和油中的碳氫化合物進行反應，使油慢慢氧化、顏色變黑、黏度上升，最后可能嚴重到氧化物不能溶解于油中，而以棕色黏液層沉積在系統(tǒng)某處，極易堵塞元件中的控制油道，使?jié)L珠軸承、閥芯、液壓泵的活塞等磨損加劇，影響系統(tǒng)正常運行。氧化還會產生腐蝕酸液。氧化過程開始慢慢地進行，當達到某種階段后，氧化速度會突然加快，黏度會跟著突然上升，結果導致工作油溫升高，累積的沉淀物和酸液會更多，最后使油液無法再用。

液壓油工作溫度的控制可分別從整個液壓系統(tǒng)液壓油油量的合理確定，液壓系統(tǒng)元器件負荷及轉速的合理選用和液壓系統(tǒng)冷卻器性能的合理設定等幾方面來實現(xiàn)。在無特定要求的情況下，可優(yōu)先考慮選用容積調速回路，此種調速回路溫升小、效率高；甚至還可以采用雙油箱結構方案，以實現(xiàn)不同溫升情況下的油溫調節(jié)；當液壓系統(tǒng)功率損失較大，發(fā)熱量大而結構又不允許有較大容量油箱的情況下，可采用冷卻器進行強制冷卻；同時，防止過載，當發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)油溫過高時，應停止工作，查找原因及時排除。

（2）強化建材機械現(xiàn)場維護管理

強化建材機械現(xiàn)場維護管理是防止外界污染物侵入系統(tǒng)和濾除系統(tǒng)中污染物的有效措施，如必須定期對液壓設備各密封處、接頭處進行檢查處理，保證管路接頭等連接處密封嚴密，防止塵土、水分和空氣進入液壓系統(tǒng)；油箱要合理密封并裝設高效能的空氣濾清器以防止塵土、水分的進入；注入新油須經過有效的過濾，系統(tǒng)的回油也應進行有效的過濾；活動件（如液壓缸活塞桿端）必須裝有防塵密封裝置。

（3）定期檢測和更換液壓油

建材機械液壓油的使用壽命或更換周期取決于很多因素，其中包括設備的環(huán)境條件與維修保養(yǎng)、液壓系統(tǒng)油液的過濾精度和允許污染等級等因素。長時間使用過的液壓油，空氣、水、灰塵、金屬磨損物等會使其變成含有多種污染物的混合液，若不及時更換，將會影響系統(tǒng)的正常工作，導致設備的事故。

是否換油取決于液壓油被污染的程度，目前有三種確定換油期的方法：

（1）定期換油法。根據(jù)建材機械設備所在場地的環(huán)境條件、工作條件和所用油品的換油周期，到期就進行更換。

（2）目測換油法。該方法是憑操作者和現(xiàn)場技術人員的經驗，通過“看、嗅、搖、摸”等簡易方法，根據(jù)液壓油常規(guī)狀態(tài)變化（如油液變黑、發(fā)臭、變成乳白色等），決定是否換油。

（3）油質換油法。定期對建材機械的液壓油進行取樣化驗，測定必要的項目（如黏度、酸值、水分、顆粒大小和含量以及腐蝕等）和指標，連續(xù)監(jiān)測油液變質情況，根據(jù)實際情況確定液壓油何時換油。

換油時，要注意清潔，防止贓物侵入液壓系統(tǒng)，不能混用和換錯。為保持新油的清潔，換油時要將油箱內部及主要管道內的舊油放盡，并把油箱、過濾網(wǎng)、軟管等清洗干凈。加油時油液必須經過過濾，對已疲勞損壞的濾網(wǎng)應更換。

3、結束語

對建材機械液壓油嚴格控制污染度指標，使用前嚴格檢驗過濾，使用中注意定時檢查，實時監(jiān)控液壓油的質量指標，發(fā)現(xiàn)問題盡早分析找出問題的根源，解決問題，通過以上手段可有效控制建材機械液壓系統(tǒng)的污染，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、精度和使用壽命。

【參考文獻】

[1]顧正強.論建材機械工業(yè)的標準化生產[J].電源技術應用，2013（7）：274.

[2]屈平.我國建材機械發(fā)展的良好形勢、存在的問題及對策[J].建材發(fā)展導向，2007（2）：28-31.

[3]張利平.液壓氣壓傳動與控制[M].西安：西北工業(yè)大學出版社，2012.

[4]雷天覺.新編液壓工程手冊（下）[M].北京：北京理工大學出版社，1998.

[5]陸望龍.實用液壓機械故障排除與修理大全[M].長沙：湖南科學科技出版社，1995.