對液壓油狀態影響系統工作的探討

范洪亮+王國寧+王善軍

摘要：目前，無論是地方上的機械設備還是部隊中的裝備都大量的應用到液壓系統，大大優化了設備及裝備的結構和性能，但隨著使用過程中液壓油發生變化，使其系統工作受到了影響。本文從液壓油中空氣、液壓油沖擊和液壓油污染等三個方面對系統工作的影響進行探討。

關鍵詞：液壓油；系統工作；影響

液壓油是液壓系統的重要組成部分，可在液壓系統中產生動力，使機械設備完成機械操作，液壓油狀態的好壞直接影響液壓油系統工作性能。同時，液壓系統中元件的設計、使用和試驗都依靠液壓油的參數，因此，探討液壓油狀態怎樣影響了液壓系統工作是十分必要的。

一、液壓油中空氣對液壓系統工作的影響

由于液壓系統中管路內部存在固有空氣，或者從油箱、管路中油管的連接處進入空氣，

這些空氣可溶解在液壓油中，或者以氣泡的狀態混合在液壓油中，就導致液壓油中總是含有一定量的空氣。溶解在液壓油中的空氣在正常工作狀態下，對液壓系統機械性能沒有明顯的影響，只有當某處壓力低于空氣分離壓力時，溶解在液壓油中的空氣才會從油中分離出來形成氣泡。當壓力降至液壓油飽和蒸汽壓力以下時，液壓油就會沸騰而產生大量氣泡，使原來充滿導管和元件容腔中的液壓油變成不連續狀態，使油泵的吸油口、吸油管和節流口等處都易形成氣穴，氣穴產生的氣泡運動到高壓區后迅速破裂凝結成液體形成真空，周圍的高壓油液高速流過來補充，從而引起局部液壓沖擊，使壓力和溫度都急劇升高，并產生強烈噪音和振動。氣泡凝結區域的管壁及元件表面長期受到沖擊力和高溫作用，以及受到從油液中游離出來的空氣中的氧氣酸化作用，使零件表面受到腐蝕而形成氣蝕。

懸浮狀態的氣泡與液壓油結成混合液，氣泡尺寸大小對油液體積彈性模數和粘度產生嚴重影響。氣泡量多、尺寸大時，油液體積彈性模數急劇下降，壓力波傳遞速度減慢，惡化了油泵和系統工作條件。當油泵吸入這種混合液，在油泵高速旋轉時造成液壓油不能充滿油腔，不僅造成油泵供油量嚴重不足和效率降低，還會引起液壓沖擊、氣蝕損壞、管道壓力脈動，并會因油液不連續流動而產生噪音，使油泵性能變劣，壽命降低。同時，氣泡增大了液壓油彈性，使系統機構剛度下降而導致附件動作滯后，隨著系統失去穩定性，喪失抗振能力，從而破壞從動件運動平穩。尤其在順序控制系統中使順序失調，計時失常。氣泡還會在管道高處和狹窄處形成氣塞，當壓力降到一定程度時系統會出現氣穴，使系統金屬表面剝蝕，出現強烈振動和噪音。

二、液壓油沖擊對液壓系統工作的影響

液壓系統工作過程中，管路中流動的液壓油會因執行部件換向或閥門關閉而突然停止運

動，由于液流和運動部件慣性，系統內會產生很大瞬時壓力峰值，形成液壓沖擊現象，引起系統振動和噪音。壓力峰值可超過工作壓力幾倍甚至幾十倍，會使某些元件產生錯誤動作影響系統正常工作，甚至可使某些元件、密封件和管路損壞。

三、液壓油污染對液壓系統工作的影響

液壓系統故障中大部分是由于液壓油污染造成的。液壓油被污染的原因，一是因為污染物可通過液壓系統的油缸活塞桿密封環、滑閥、油箱通氣孔等處進入油液，二是因為液壓元件內部存在摩擦副，這些摩擦副在載荷作用下做相對運動，會因摩擦磨損而產生很多磨屑。液壓油污染具有蔓延性、隨機性、隱蔽性和惡性循環特征，一處污染遍及全系統。油液污染引起的系統故障沒有征候和不可復現性，會使液壓系統故障增多、附件壽命縮短，給預防故障和排除故障帶來極大困難，增加維護工作量，加大了成本且降低了系統綜合效能。

液壓油污染引起的故障主要有功能失效和性能劣化，功能失效又呈現不穩定故障和嚴重損壞。不穩定故障通常是由于附件精密間隙處積累污染顆粒，致使摩擦增加或配合零件瞬時變形引起的嚴重損壞，往往導致附件中移動元件完全卡死、斷裂或油路堵死，易突發永久性故障。大量的故障是因污染引起的，造成附件呈現為性能劣化，即性能低于規定技術要求。附件性能劣化的過程和污染磨損程度直接相關，如滲漏逐漸加大、輸出流量和壓力轉速逐漸降低等，污染磨損是液壓附件壽命降低的主要原因。

總之，液壓油狀態對液壓系統工作影響的形式多樣、錯綜復雜。在選用液壓油時應選用與液壓系統及元件相匹配的液壓油，同時還須認真研究所選用液壓油的特性、使用范圍等，確保液壓油能在較理想的外界環境下工作，并對其可能產生的影響采取有效措施進行控制，以使液壓系統安全可靠。