液壓(yā)系統故障70%以上是由液壓介質(主要(yào)指液壓油)引起的。除了介質受污染(rǎn)的原因外,液壓油溫過高也是影(yǐng)響液壓系統正常運行的重要原因之(zhī)一(yī)。液壓系統的正常工作溫度為30—50℃,最(zuì)高不超過70℃,最低不低于15℃。油溫過高對(duì)液壓系統的性能有(yǒu)什麼影響(xiǎng),造成油溫過高(gāo)的原(yuán)因(yīn)有哪些,怎麼樣預防呢?
一個完整的液壓系統由以下(xià)部分組成:動力元件、執行元(yuán)件、控制元件、輔助元件和(hé)液壓油;動力元件(系統(tǒng)中的油泵)的作用是将電動機(jī)的機(jī)械能轉換成(chéng)液體的壓力能,給整個液壓系統提供動力。執行元件(如液壓缸和液壓馬達)的作用是将液體的壓(yā)力能轉換為機械(xiè)能,驅動(dòng)負載作直線往複運動或(huò)回轉運動(dòng)。控制元件(即各種液壓閥)在液(yè)壓系(xì)統中控制和調(diào)節(jiē)液體的壓力、流量(liàng)和方向(xiàng)。輔助元件包括油箱、濾油器、冷卻器、加熱器(qì)、壓力(lì)表、油位油溫計等。液壓油(yóu)是液壓(yā)系統中(zhōng)傳遞(dì)能量的工作介質。
液壓(yā)系統油溫過高(gāo)會使(shǐ)液壓(yā)油發生黏度降低、産生氣穴、加速油的老化(huà)等(děng)不良後果,使系(xì)統各運動(dòng)部件之間的潤滑變差,磨損加劇,造成液壓元件失靈或卡死(sǐ);同時會造成密(mì)封加速老化而失去彈性,輕則使系統漏油,嚴重的(de)會造成系統停機。
2.1 對液壓油黏度的影響
在一般行業中,液壓系統的工作壓力在20MPA以下。由于在此壓力(lì)下,壓力因(yīn)素對液壓油的(de)黏度影響可以忽略不計,主要考慮溫度對黏度的影(yǐng)響(xiǎng);當溫度升高時,油分子内聚力減小,其黏度就出現下降。液壓(yā)油黏度降(jiàng)低對(duì)系統(tǒng)造成的影響是洩漏量增加,由液壓油縫(féng)隙流動的洩漏原理(lǐ)可知:洩漏(lòu)量與液壓油(yóu)黏度的倒數成正(zhèng)比,溫度(dù)升高,洩漏量成倍(bèi)增加。
2.2 更容易産生氣穴現象
在溫度升高的情況下,液壓油中的空(kōng)氣分離壓及飽和蒸汽壓會升(shēng)高,使氣穴現象更容易發生。如一(yī)般的液壓泵(bèng)工作時在真空(kōng)度0.5MPA時就會發生。由氣穴産(chǎn)生的氣蝕會嚴重損傷元件(尤其是(shì)動力元件)表(biǎo)面,進而大大縮短元件的使用壽命,同時會降低整個液壓系(xì)統的工作效率,如液壓泵的(de)吸油能力(lì)及容積效率降低等。2.3加速液壓油的老化(huà)
氧化反應(yīng)是液壓油老化(huà)的第一要因,而氧化反應的發生與(yǔ)油溫關系十分密(mì)切,經試驗證明,當(dāng)油溫達到溫度區(55—60℃)時,油溫每升高10℃,液(yè)壓油的氧化反應就(jiù)升高一倍,其壽(shòu)命縮短50%。液(yè)壓油污染後,會(huì)加速各元件之間的(de)磨損,導緻惡性循環。
由液壓系統的工作原理可知,在系統中産生熱量的有(yǒu)兩部份:一個是将機械能轉化為壓力能的動力元件油泵,另一個是将壓力能轉化為機械能的控制元件(jiàn)和執行(háng)元件;這兩部份在正常(cháng)工作狀态下都要産生熱量,這些熱量由系統的冷卻系統進行冷(lěng)卻。因此,當這些部件中的(de)一個或幾個工作不正常時,都會使系統的(de)油溫升高。
3.1 冷卻系統出現故(gù)障
一般流量較大的液壓系統均(jun1)裝有冷卻系統,大部分會采用水(shuǐ)冷卻。它的基本(běn)原理是用溫度較低的水與高(gāo)溫液壓油進行熱交換,來不斷(duàn)帶走液壓系統(tǒng)中産(chǎn)生的熱量,使液壓系統的溫度保持在一(yī)個相對恒定的範圍内。
冷卻系統的故障(zhàng)有以下幾類:
A、冷卻水不通或入口水溫比系統油溫(wēn)高達不到與液壓(yā)油形成熱交換的(de)作用。
B、冷卻器(熱交換器)内部結垢,導(dǎo)緻冷卻效率降低(dī),使液壓油油溫不(bú)能維持在正常水平。
3.2 系統出現内漏
系統的内漏分為動力元件内漏、控制(zhì)元(yuán)件内漏和執行元件的内漏。
動(dòng)力元件内漏:動力元件(一般指液壓泵或(huò)液壓馬達)的(de)内洩,主要由運動(dòng)部件(如葉片和泵内壁等)之間的相(xiàng)互磨損引(yǐn)起,以葉片泵為例,一旦葉(yè)片和泵的内壁或與配流(liú)盤問磨損(sǔn)達到一定的程度後,部分液壓油将(jiāng)沿着磨損(sǔn)的縫隙(xì)直接流走,而(ér)不再通過配流盤形(xíng)成的壓力腔運動。這(zhè)樣,由(yóu)電機輸出的(de)運動能就會大量地轉化為熱能(néng),使系統油(yóu)溫迅速升(shēng)高。該類故障的特(tè)征是:油溫和動力(lì)元件自身溫度升高比較明顯,同時系統壓力顯著(zhe)地下降。
控制元件内(nèi)漏:控制元件的内洩又分(fèn)為單個控制閥的内洩和一(yī)組閥因為調壓不當産生的内洩兩(liǎng)種。單個控制閥的内洩一般也是由部件的磨損引起,閥本(běn)身會出現溫度急劇升高的現(xiàn)象,比較容易判斷;調壓不當引(yǐn)起的内(nèi)洩則相對難以判斷,需(xū)要進行系統的分析。
執行元件内漏:執行元件的内漏一般較容易判(pàn)斷,往往(wǎng)會伴随着執行元件本身溫度急劇升高和運動做功能力的下降。這一點在(zài)液壓馬達和液壓缸上表現得(dé)尤為明顯。
1)設計足夠大小的油箱,必(bì)要(yào)時加裝冷卻器,如果周圍的環境溫度過高要使系統與外界(jiè)隔絕。嚴格(gé)控制系統溫度在20-60℃範圍内,最高不得超過70℃。
2)液壓油長時間不必要的從(cóng)溢流閥溢回油箱時,應改進(jìn)設計,采用變量泵或者(zhě)正确的卸荷方式。
3)管路盡量縮短,不宜過于細長(zhǎng)、彎曲,盡量使油液流通順(shùn)暢。
4)液壓泵(bèng)及其連接處容(róng)易洩漏(lòu)的地方要加強密(mì)封,緊固好連接件,以免造成容積損失而發熱。
5)當調壓閥(fá)的調定值偏高時,最好降(jiàng)低工作壓力,以減少不(bú)必要的(de)能量損耗。
6)選用(yòng)合适黏度的液壓油(yóu)。
鑒于油溫過高故(gù)障對液壓系統性能(néng)的重大破(pò)壞性,對液壓系(xì)統的日常維護及預(yù)防性的檢修工作就顯得尤為重要了。該(gāi)故障的(de)預防措施主要有以下幾點:
1)定期對液壓系(xì)統進行巡檢,對油溫(wēn)等指标進行重點監控,發現異常要及時處理;
2)對(duì)系統中易磨損的運動(dòng)部件及密封要定期更換;
3)确保冷卻器的交換介質正常,如中斷要采取(qǔ)應急方法進行冷卻(què)或停機。
液壓系(xì)統對于機械設備的作用(yòng),相當于心髒之于人的作用(yòng)。凡(fán)是有機械設備的場(chǎng)合,大(dà)多都采用了液壓技術,從(cóng)民用到國防、由一般傳動(dòng)到精(jīng)确度很高的控制系統,都有很廣泛地應(yīng)用。日常做好設備維護保養,了解可能的故障情況(kuàng)、盡快判斷(duàn)故障部位(wèi)、分析故障(zhàng)原因、采取有效措施及時排除故障,才能(néng)發揮設備的最優性(xìng)能。