液壓(Ya)系統故障70%以上是由液壓介質(主要指液壓油)引起的。除了介質受污[Wu]染的原因外[Wai],液壓油(You)溫過[Guo]高也是影響[Xiang]液壓系統正常運行的重[Zhong]要原(Yuan)因之(Zhi)一。液壓系統的[De]正[Zheng]常(Chang)工作溫度為30—50℃,最(Zui)高不超過70℃,最低不[Bu]低于15℃。油溫過(Guo)高對液壓系統的性能有[You]什麼影響,造成油溫過高(Gao)的原因有哪些,怎麼樣預防呢?
一個完整(Zheng)的液壓系統由以下[Xia]部分組成:動力元[Yuan]件、執行元件、控制元件、輔[Fu]助元件和[He]液壓油;動力元件(Jian)(系統中的油泵)的(De)作(Zuo)用(Yong)是将電動機的機械能轉[Zhuan]換成液體的壓力能,給[Gei]整[Zheng]個(Ge)液壓系統提供動力。執行元件(Jian)(如液壓缸和液[Ye]壓(Ya)馬達)的作用(Yong)是将液體的壓[Ya]力能轉(Zhuan)換為機械能,驅動負載[Zai]作直線往複運動或回轉運動。控制元件(即[Ji]各種液壓閥(Fa))在液[Ye]壓系[Xi]統中控制和調節[Jie]液體的壓[Ya]力、流量[Liang]和方向。輔助元件包[Bao]括油箱、濾油器、冷卻器、加熱器、壓力表、油位油溫計等。液壓油[You]是液壓[Ya]系統中傳遞(Di)能量的工作介質。
液壓系統油溫過高會使液壓油發生(Sheng)黏度降(Jiang)低、産生氣穴、加(Jia)速(Su)油的老化等[Deng]不良後果,使系[Xi]統各運動部件(Jian)之間的潤滑變差,磨(Mo)損加劇,造[Zao]成液壓(Ya)元件失靈或卡死;同(Tong)時(Shi)會造成密[Mi]封(Feng)加[Jia]速老化而失去彈性[Xing],輕則(Ze)使系統漏油,嚴重的(De)會造成系統停機。
2.1 對液(Ye)壓油黏度的影響[Xiang]
在一(Yi)般行業中,液壓[Ya]系統的工作壓(Ya)力在20MPA以下。由于在[Zai]此壓力下,壓力因素對液壓油的黏(Nian)度影響可以忽略不計,主要考慮溫[Wen]度對黏度的[De]影響;當溫度升高時,油分子内聚力減(Jian)小,其黏度就出現下[Xia]降。液壓(Ya)油黏度降(Jiang)低對系統造成的[De]影響是洩漏量增(Zeng)加,由液壓油縫隙[Xi]流動的洩漏原理可知:洩漏[Lou]量與液(Ye)壓[Ya]油黏[Nian]度的倒數成正(Zheng)比,溫度升高,洩漏量成倍增加(Jia)。
2.2 更容易産(Chan)生氣(Qi)穴現象(Xiang)
在溫度(Du)升高的情況下,液[Ye]壓油中的空氣分離壓及飽和蒸汽壓(Ya)會[Hui]升[Sheng]高,使氣穴現象[Xiang]更容[Rong]易發生。如一(Yi)般的液壓泵工作時在真空[Kong]度0.5MPA時就會發生。由氣穴産生的[De]氣蝕會嚴重損傷(Shang)元件(尤其是[Shi]動力元件)表面,進而大大縮短元件的使[Shi]用壽命,同時會降低整個液壓[Ya]系統的工作效率,如液壓泵的吸油(You)能力及容積效[Xiao]率降低等。2.3加速液壓[Ya]油的老化[Hua]
氧化反應(Ying)是液[Ye]壓油老化的第一要因,而氧化反應[Ying]的發生與[Yu]油溫關系十分密切,經試驗證明,當油溫達到溫度(Du)區[Qu](55—60℃)時,油溫每升高10℃,液壓油的氧化反應[Ying]就升高一倍,其[Qi]壽[Shou]命縮短50%。液壓油污染後,會加速[Su]各元(Yuan)件之間的磨損,導緻惡性循環(Huan)。
由液壓系[Xi]統的[De]工作原理可(Ke)知,在系統中[Zhong]産生熱量[Liang]的有兩部份:一[Yi]個是将機械能(Neng)轉化為壓力能的動力元件油[You]泵,另[Ling]一個是将壓力能(Neng)轉化為機械(Xie)能的控制元件[Jian]和執行元件;這兩部份在正常[Chang]工作狀态下都(Dou)要産生熱量,這[Zhe]些熱量由系統的(De)冷(Leng)卻系統進(Jin)行冷卻。因此,當這些部件中的一個或幾[Ji]個工[Gong]作不正常時(Shi),都會使系統的油(You)溫升高。
3.1 冷卻系統出現故(Gu)障(Zhang)
一[Yi]般流量較[Jiao]大的液壓系(Xi)統均裝有冷(Leng)卻系統,大部分會采用水(Shui)冷卻。它的基[Ji]本(Ben)原理是用[Yong]溫度較低的水與高溫液(Ye)壓油進行[Hang]熱交換,來不斷帶走液壓系(Xi)統(Tong)中産生的熱量,使液壓[Ya]系統的溫度保持在一[Yi]個(Ge)相對恒定的(De)範圍内。
冷卻系統的故障有以下幾類:
A、冷[Leng]卻水不通或入口水溫比系統油溫(Wen)高達不到(Dao)與液壓油形成熱交[Jiao]換的作用。
B、冷卻器(熱交換器)内部結垢,導緻冷(Leng)卻效率降低,使液壓油油溫不(Bu)能維持在正常水平。
3.2 系統出現内漏(Lou)
系統的内[Nei]漏分為動力元件内[Nei]漏、控制元件内漏和(He)執[Zhi]行元件的内漏。
動(Dong)力元件内漏:動[Dong]力(Li)元件(一般指液壓泵或[Huo]液壓馬達)的[De]内洩,主(Zhu)要由運動(Dong)部件(如葉片和泵内[Nei]壁等)之間(Jian)的(De)相互磨損引起,以葉片泵為例,一旦葉片和泵的内[Nei]壁或與配流(Liu)盤問磨損達到(Dao)一定的程度(Du)後,部分液壓油将[Jiang]沿着磨損的縫隙直接流走,而不再通過配流盤形[Xing]成(Cheng)的壓力腔運動。這樣,由電機輸出的運[Yun]動能就會大量(Liang)地轉[Zhuan]化為熱能,使系統油溫迅速升(Sheng)高。該類故[Gu]障的特(Te)征是:油溫和動力(Li)元件自身溫度(Du)升(Sheng)高比較明顯,同時(Shi)系統壓力顯著地下降。
控制元件[Jian]内[Nei]漏:控制元(Yuan)件的内洩又分為單個控(Kong)制閥的内洩(Xie)和一[Yi]組(Zu)閥因為調壓不當産生的内洩[Xie]兩種。單個控制閥的(De)内洩一般(Ban)也是由部件的磨損引起,閥本[Ben]身會出現溫度急劇升高的現象,比較容易判(Pan)斷;調壓不當引起的[De]内洩則相對難[Nan]以判斷,需要進行系[Xi]統[Tong]的分析。
執行元(Yuan)件内漏:執(Zhi)行元件(Jian)的内漏一般較容易判斷(Duan),往往會伴随着執行元件本身溫度(Du)急劇升高和運動做功能力的下降。這一點在(Zai)液壓馬達和[He]液壓缸上表現得尤為[Wei]明顯。
1)設計足夠大小的油箱,必(Bi)要(Yao)時加裝冷[Leng]卻器(Qi),如果周圍的環境溫度過高要使系(Xi)統與外界[Jie]隔絕。嚴格[Ge]控制系統溫度(Du)在20-60℃範[Fan]圍内,最高不得超過(Guo)70℃。
2)液壓油長(Zhang)時間不必(Bi)要的(De)從溢流閥溢回油箱(Xiang)時,應改進[Jin]設計(Ji),采[Cai]用變量(Liang)泵或者正确的卸荷方式。
3)管路盡量縮短,不[Bu]宜(Yi)過于細長(Zhang)、彎曲(Qu),盡(Jin)量使油液流通順(Shun)暢。
4)液壓泵及(Ji)其連接處容易洩[Xie]漏的(De)地(Di)方[Fang]要加強密封,緊固好連(Lian)接件,以[Yi]免造成容積損失[Shi]而(Er)發熱。
5)當調[Diao]壓閥的調定[Ding]值[Zhi]偏高時,最(Zui)好降[Jiang]低工作壓力,以減少(Shao)不必要的(De)能[Neng]量損耗。
6)選用[Yong]合适黏度的液壓油。
鑒(Jian)于油溫(Wen)過高故障對(Dui)液壓系統性能的重大破壞性[Xing],對液壓系統的日常維護及預[Yu]防(Fang)性的檢修工作就(Jiu)顯[Xian]得尤為重要了。該故障(Zhang)的預防措施(Shi)主[Zhu]要有以下幾點:
1)定期對液壓系統進行巡檢,對油溫等指标進行重點監控,發[Fa]現異(Yi)常要及時處(Chu)理;
2)對系統(Tong)中(Zhong)易磨損的運(Yun)動[Dong]部件及密封要定期更換;
3)确保冷卻[Que]器的交換介質正常,如中(Zhong)斷要采取應急(Ji)方法進行(Hang)冷卻或停機。
液[Ye]壓系[Xi]統對于機械設(She)備[Bei]的作用,相當[Dang]于心(Xin)髒之于人的作用(Yong)。凡(Fan)是有機械設備的場[Chang]合,大多都采用了液壓技術,從[Cong]民用到國防、由一般傳動到精(Jing)确度很高的控制系統,都有很廣泛地應用。日常做好設備[Bei]維[Wei]護保養,了解可(Ke)能的(De)故障情況、盡(Jin)快判斷故障部位、分析故障原因、采(Cai)取有效措施及時排除故障,才能[Neng]發揮設備的最優性[Xing]能。