装载机液压系统清洁度的控制与应用

2013-12-10刘奎波

装备制造技术 2013年6期

刘奎波

（广西柳工机械股份有限公司，广西柳州545007）

工程机械液压系统正在向高压、高转速和高精度方向发展，液压油的污染对液压系统的性能及可靠性有很大的影响。大部份故障（占70%~80%）均由于液压油中污染杂质所引起的，所以对液压油的污染及其控制问题必须引起足够的重视。而提高装载机液压系统的清洁度，可以减少液压系统中的元件、附件的故障，能大大提高装载机的品质，降低设备在三包期间企业的成本。

1 油液污染原因及导致结果分析

1.1 液压系统的污染物来源分析

液压系统的污染物主要有先天性污染及再生性污染。

1.1.1 先天性污染

（1）铸件内腔毛坯面清砂不干净；

（2）零件加工后毛刺清理不彻底；

（3）使用的清洗液不干净，造成零件污染；

（4）装配过程带入到液压系统中的杂质；

（5）零部件贮运过程中没有可靠的防护措施；

（6）油漆时将漆料掉入到液压系统中；

（7）加油时所使用的设备将污染带入油箱；

（8）油料本身达不到产品清洁度要求。

1.1.2 再生性污染

整机装配好后，在铲土、调试及后期工作过程中，液压系统中运动零件相互摩擦所产生的金属颗粒造成液压油的污染现象被称为再生性污染。

1.2 油液导致的后果

油液污染可导致液压系统出现三个方面的失效，分别是突发失效、间歇失效及退化失效。

（1）突发失效。简单来说，当油中大颗粒的污染物进入泵或阀时，将导致叶片被卡死在转子槽里面无法动作。同样，大颗粒的污染杂质亦有可能堵塞阀的控制节流孔，使阀的动作不灵活。

（2）间歇失效。举例来说，若阀座较硬，当污染颗粒接触阀座时，由于颗粒不能嵌入阀座，导致阀无法顺利关闭。虽然，当阀再次被打开时该颗粒会被油液冲走；但其它污染颗粒的出现，将导致上述情形再度发生，即阀无法完全关闭，并出现间歇失效。

（3）退化失效。退化失效则是磨粒磨损、腐蚀、混气、冲刷磨损或表面疲劳的结果。大多数的污染物质均属磨粒性的，它们会入侵液压泵、控制阀或油缸的配合间隙中，使滑动部位的摩擦阻力增大，令元件动作不灵活或误动作的出现。

2 整机清洁度的要求及检测方法

2.1 工程机械整机清洁度的要求

根据国家标准要求，以合格品的要求为例：在GB/T14039中，20是指每毫升油液内直径>5μm的杂质在5 000~1 0000颗范围内，17是指每毫升油液内直径≥15μm的杂质在640~1 300颗的范围内。工程机械整机液压系统的清洁度等级与工程机械产品等级的关系如表1所示。

表1 各种标准对装载机液压系统清洁度的要求（单位(颗)）

2.2 检测方法

检测方法主要有颗粒法检测和称重法检测。

颗粒法检测，即将系统中的液压油经过充分搅拌均匀后，取出一定量的油液，经滤纸过滤后对单位面积内的杂质进行颗粒计数，然后对照标准确定其清洁度的等级。

称重法检测，即对某个液压元件内部与液压油接触的表面，将100 mL的液压油用Φ0.8μm的滤网过滤后，烘干滤网，称量杂质的重量。

其中，称重法较适合于液压系统中某一单元的清洁度检测，且只能够提供污染量分析的依据，但不能测定污染颗粒尺寸的大小。而颗粒法比较适合整个系统的检测，方便省时，能够较为准确地提供各个尺寸范围的污染颗粒大小分布情况分析。

3 液压系统污染控制途径

首先，应该将整个液压系统分成若干单元，对各个单元的杂质含量进行测定，然后找出主要矛盾加以解决。装载机的液压系统单元划分区域有：液压油箱；油管（软管、硬管、接头）；泵（工作齿轮泵、转向齿轮泵）；阀（分配阀、减压阀、流量放大阀、先导阀、溢流阀、换向阀）；油缸（转向油缸、动臂油缸、转斗油缸）。

按上述方法划分后，用“称重法”分别进行逐个元件测定计量，确定其百分比含量后，找出关键项和次要关键项。由于不同生产单位的设备条件不同，其主要矛盾和次要矛盾会因生产条件和工艺方法而异。而根据测定的初步结果表明：管路、接头、各类阀等是液压系统污染的关键项，而软管和钢管及阀部分又是其关键项中的主要项，油箱是次要关键项。

（1）软管部分污染源分析及解决方法

根据其杂质成分分析，我们发现其主要成分为：胶料、铁屑、铁锈，其余成分为：纤维、砂粒等杂质。

胶料是由于胶管下料时磨下的胶粒，未清理干净而造成，解决的方法是下料后用压缩空气进行吹除干净。铁屑是管接头加工后清理不干净所带入，而铁锈是管接头加工后未及时进行防锈处理所产生，解决的方法是管接头加工后及时进行去毛刺、清洗及防锈处理。

其余杂质是在软管装配过程、试验台试压过程以及贮运过程中所产生。解决的方法是清理装配环境、在试验台安装滤油装置，以保证试验用油的清洁度达到标准要求、采用防尘盖，保护管内的清洁。

（2）钢管部分污染源分析及解决方法

根据其杂质成分分析，我们发现其主要成分为：铁屑、铁锈，其余成分为：焊渣、油漆、管螺纹密封胶、砂粒等杂质。

铁锈是因为钢管毛坯表面生锈后处理不干净，以及成品管件在仓库存放时间太久而未做防锈处理所产生的。解决的方法是将钢管的毛坯由原来的普通冷拔钢管改为精拔钢管，增加半成品酸洗后的漂洗时间并做好防锈处理。加强生产计划管理，尽可能缩短成品管件在仓库的存放时间。

其余杂质是硬管在生产、贮运、装配等过程中产生的。解决的方法是编制详细的工艺文件，配备完善的工装，制定严格的检验制度。

（3）各类阀部分污染源分析及解决方法

根据其杂质成分分析，我们发现其主要成分为：铁屑、铁锈、型砂，其余成分为：钢丸、油漆、维丝等杂质。对主要成分的杂质采取在装配前用人工和工具仔细清理干净；对其余成分的杂质，采取加强装配过程的防护措施。重要的是在试验台的油箱安装旁路滤油装置，严格控制试验台用油的清洁度使其达到标准要求。

（4）油箱部分污染源分析及解决方法

由于油箱部件是密闭式结构，其杂质成分的构成主要是材料本身的锈蚀、焊接时的飞溅、除锈用的沙粒、装配场地空气中的粉尘等。解决的方法是焊接前将材料表面的锈蚀处理干净，焊好后的油箱在装配前必须将焊缝的焊渣彻底清理干净以及作好清洗、防锈处理。

4 大流量滤油机的应用

通过上述分析的结果以及采取相应的解决方法后，液压元件的清洁度得到了较大的提高。但是，由于整机的液压系统是由各个液压元件组成的，故整机液压系统内的杂质就会集少成多。如果在某个元件及生产流程上稍有疏漏，就更会影响整个液压系统的清洁度。所以，控制整机液压系统的清洁度是一项系统工程。况且工程机械在工作过程中，液压系统也还会产生“再生性污染”。因此，解决的方法是在工程机械总装完成，加油调试后，再采用大流量滤油机对系统液压油进行旁路过滤。