余正根++李春旭

【摘要】液壓油品質(zhì)的好壞對液壓系統(tǒng)的工作性能會產(chǎn)生直接影響。本文從液壓油含氣量、沖擊和污染三方面分析了液壓油品質(zhì)對液壓系統(tǒng)工作性能的影響，并提出了相應(yīng)改進(jìn)措施。

【關(guān)鍵詞】液壓油；液壓系統(tǒng)；工作性能；影響因素

液壓油是液壓系統(tǒng)傳遞能量的工作介質(zhì)，是液壓系統(tǒng)的重要組成部分。液壓油質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響液壓系統(tǒng)的工作性能。同時，液壓系統(tǒng)和元件的設(shè)計、使用和試驗都離不開液壓油的參數(shù)，因此，分析液壓油對液壓系統(tǒng)工作性能的影響十分必要。

一、液壓油的含氣量對液壓系統(tǒng)工作的影響

空氣可從油箱、管路連接處進(jìn)入液壓系統(tǒng)，或?qū)Ч軆?nèi)部固有空氣。液壓油總是含有一定量的空氣?？諝饪扇芙庠谝簤河椭校部梢砸詺馀莸男问交旌显谝簤河椭?。對于礦物型液壓油，常溫時在一個大氣壓下約含有6%～12%的溶解空氣【1】。

溶解在油液的氣體在正常工作狀態(tài)下對液壓系統(tǒng)無明顯機械性能影響。只有當(dāng)某處壓力低于空氣分離壓力時，溶解于油中的空氣就會從油中分離出來形成氣泡，當(dāng)壓力降至油液飽和蒸汽壓力以下時，油液就會沸騰而產(chǎn)生大量氣泡，使原來充滿導(dǎo)管和元件容腔中油液成為不連續(xù)狀態(tài)，泵吸油口、吸油管路和節(jié)流口等都易形成氣穴，氣穴產(chǎn)生的氣泡運動到高壓區(qū)迅速破裂凝結(jié)成液體形成真空，周圍高壓油高速流過來補充，從而引起局部液壓沖擊，壓力和溫度都急劇升高并產(chǎn)生強烈噪音和振動。在氣泡凝結(jié)區(qū)域的管壁及元件表面長期受沖擊力和高溫作用以及從油液中游離出來空氣中氧氣酸化作用，使零件表面受到腐蝕而形成氣蝕。

懸浮狀態(tài)的氣泡與液壓油結(jié)成混合液，氣泡尺寸大小對油液體積彈性模數(shù)和粘度產(chǎn)生嚴(yán)重影響，氣泡量多尺寸大時，油液體積彈性模數(shù)急劇下降，壓力波傳遞速度減慢，惡化了油泵和系統(tǒng)工作條件。當(dāng)油泵吸入這種混合液，在油泵高速旋轉(zhuǎn)時造成液壓油不能充滿油腔，不僅造成泵供油量嚴(yán)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(xù)流動而產(chǎn)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(tǒng)機構(gòu)剛度下降而導(dǎo)致附件動作滯后，隨動系統(tǒng)失去穩(wěn)定性，喪失抗自振能力，從而破壞從動件運動平穩(wěn)。尤其在順序控制系統(tǒng)中會使順序失調(diào)，計時失常；氣泡還會在管道高處和狹窄處形成氣塞，當(dāng)壓力降到一定程度時系統(tǒng)將出現(xiàn)氣穴，嚴(yán)重甚至空化，使系統(tǒng)金屬表面剝蝕，出現(xiàn)強烈振動和噪音；此外，氣泡被高壓絕對壓縮將產(chǎn)生高溫，促使金屬零件剝蝕和油液汽化，使液壓系統(tǒng)機械壽命顯著下降。

為降低液壓油含氣量對系統(tǒng)的影響，應(yīng)采用結(jié)構(gòu)參數(shù)和吸油管路合理的泵，在布置元件和系統(tǒng)管路時盡量避免油道狹窄或急劇轉(zhuǎn)彎以防止產(chǎn)生低壓區(qū)。另外，應(yīng)合理選擇元件材料以增加零件機械強度和表面質(zhì)量，提高抗腐蝕能力。

二、液壓油沖擊對液壓系統(tǒng)工作的影響

液壓系統(tǒng)工作過程中，管路中流動的液壓油會因執(zhí)行部件換向或閥門關(guān)閉而突然停止運動。由于液流和運動部件慣性，系統(tǒng)內(nèi)會產(chǎn)生很大瞬時壓力峰值，形成液壓沖擊現(xiàn)象，引起系統(tǒng)振動和噪音。壓力峰值可超過工作壓力幾倍甚至幾十倍，會使某些元件如壓力繼電器、順序閥等產(chǎn)生誤動作影響系統(tǒng)正常工作，甚至可使某些元件、密封件和管路損壞。沖擊壓力峰值分析難度大，計算復(fù)雜，至今世界各國在這方面進(jìn)展甚微。

降低液壓沖擊的有效辦法是對執(zhí)行部件或閥門盡量減少突停運動，或采用帶有緩沖裝置的執(zhí)行部件和閥門。

三、液壓油污染對液壓系統(tǒng)工作的影響

國內(nèi)外的資料和經(jīng)驗表明【2】，液壓設(shè)備故障中80%以上是液壓油污染造成的。液壓油污染主要有以下方面：①周圍環(huán)境中污染物通過一切可能的侵入點（如油缸活塞桿密封環(huán)、滑閥、油箱通氣孔等）進(jìn)入油液；②液壓元件內(nèi)部存在摩擦副，在載荷作用下做相對運動必然因摩擦磨損而產(chǎn)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(huán)特征，一處污染遍及全系統(tǒng)，是一個“污染一磨損一再污染一再磨損”的惡性循環(huán)。污染引起系統(tǒng)故障沒有征候和不可復(fù)現(xiàn)性，會使液壓系統(tǒng)故障增多、附件壽命縮短，給預(yù)防故障和排除故障帶來極大困難，增加維護(hù)工作量，加大了成本且降低系統(tǒng)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(xiàn)不穩(wěn)定故障和嚴(yán)重?fù)p壞。不穩(wěn)定故障特征表現(xiàn)為暫時失誤（如壓力超調(diào)過量，響應(yīng)瞬時滯停），這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(yán)重?fù)p壞，往往是附件中移動元件完全卡死、斷裂或油路堵死，易突發(fā)永久性故障；大量的故障是因污染引起的，造成附件呈現(xiàn)為性能劣化，即性能低于規(guī)定技術(shù)要求。性能劣化的過程和污染磨損程度直接相關(guān)，如滲漏逐漸加大、輸出流量和壓力轉(zhuǎn)速逐漸降低等，污染磨損是液壓附件壽命變短的主要原因。

控制液壓油污染最行之有效的方法是采用機械式過濾器或靜電凈化裝置。液壓油過濾器可控制尺寸較大的污染物；靜電凈化裝置可去除微小顆粒。選擇何種污染控制裝置，需根據(jù)污染程度的不同進(jìn)行選擇。若液壓元件較精密或動態(tài)精度要求較高的液壓系統(tǒng)，建議兩種控污裝置均采用，以確保系統(tǒng)工作安全可靠。

四、結(jié)束語

液壓油對液壓系統(tǒng)工作影響的形式多樣、錯綜復(fù)雜，既不可消除也不能低估。在液壓系統(tǒng)和元件設(shè)計時要選用與系統(tǒng)和元件匹配的液壓油，同時還須認(rèn)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(huán)境下工作，并對其可能產(chǎn)生的影響采取有效措施進(jìn)行控制，以使液壓系統(tǒng)安全可靠。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜佩東.液壓與氣動技術(shù)[M].北京：高等教育出版社。2005.

[2]顏榮慶.現(xiàn)代工程機械液壓與液力系統(tǒng)[M].北京：人民交通出版社，2003.