工程机械液压系统清洁度控制方法探讨

李德明/LI De-ming（山推工程机械股份有限公司，山东 济宁 272000 ）

工程机械液压系统清洁度控制方法探讨

李德明/LI De-ming
（山推工程机械股份有限公司，山东 济宁 272000 ）

[摘 要]液压系统的清洁度是直接关系到工程机械产品质量的重要指标之一。本文通过对静液压推土机制造过程中液压系统清洁度的控制达到提高设备液压系统可靠性，保证工作性能和使用寿命的实例，来阐述工程机械领域液压系统清洁度的控制技术及现状。

[关键词]液压系统；清洁度；超声波；脉冲式

1 液压系统清洁度要求

随着流体传动与控制技术的发展，液压传动已逐渐应用到工程机械产品中，提高了产品的性能，产品的控制形式逐渐由机械-液力式向电液先导控制新模式转变，给用户提供全新的体验，但其设备性能的可靠性给液压系统提出了更高的要求。通过对山推工程机械股份有限公司生产的静液压系列新型推土机进行分析，其液压系统的油液清洁度不得低于NAS1638-8级（具体见表1），否则就会出现由于清洁度所导致阀卡滞、液压元件早期磨损等设备故障现象，所以液压系统制造过程中的清洁度控制尤其重要。

表1　 工程机械液压系统要求等级对照表

静液压推土机液压系统主要由工作油箱及附件、液压管路、液压油缸、液压泵、液压阀、减速机等元件构成，主要控制推土机的行走、松土器、铲刀、绞车等相关工况，其液压系统元件清洁度等级要求见表2所示。液压系统故障反馈率占整机反馈率的10%左右，而80%以上是由于液压系统清洁度所导致的，可见有效地降低维修成本、提高液压元件使用寿命和系统工作可靠性，需进一步控制、提高液压系统的清洁度。

表2　 液压元件清洁度等级要求

由于静液压推土机不同于常规推土机结构，液压系统是由独立的模块化设计结构组成，与结构件加工精度没有直接关系，其只起到安装固定支撑作用，所以液压元件的加工、包装、运输和装配环境、流程对系统的清洁度影响最大且不易控制，如何做好装配过程的清洁度控制对静液压推土机至关重要。

2 液压系统控制关键

虽然液压系统清洁度的影响因素较多，但经过深入分析可知，液压元件主要采取国外知名品牌，其工艺技术水平较高，质量和清洁度控制一直比较稳定，然而管路及其装配连接的控制，自制液压阀块、连接软硬管自身清洁度、装配环境是影响整机液压清洁度的关键，也是我们重点解决的出发点。

2.1 阀块类控制

在电液伺服的液压系统中阀块起到至关重要的控制作用，其制造精度和清洁度对系统的稳定起到了关键的作用。针对阀块的清洁度控制问题，目前超声波清洗是清洗效果较好的技术，原理是利用频率＞20kHz的声波，它方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能，在液体中传播距离远的特点。清洗过程主要是通过换能器，将功率超声频源的声能转换成机械振动，通过清洗槽壁将超声波辐射到槽子中的清洗液，当压力到达一定程度时候，气泡就会迅速膨胀，然后又突然闭合的空化作用、加速度撞击、剥离作用及直进流作用对液体和污物直接、间接的作用，使污物层被分散、乳化、剥离而达到清洗目的，具有清洗洁净度高、清洗速度快等特点，具体工艺流程参数如表3所示。

表3　 超声波清洗工艺参数

此清洗工艺对阀块的盲孔和各种几何状物体，凡是液体能浸到且声场存在的地方都有清洗作用，其特点适用于表面形状非常复杂的零件的清洗；尤其是采用这一技术后，可减少化学溶剂的用量，从而大大降低环境污染，具有其他清洗手段所无法达到的洗净效果。

2.2 管路类控制

液压油路传递主要依靠软管和硬管实现，在硬管制造的过程中通常采取酸洗、磷化、烘干、试压等工序，软管经过切割、去除毛刺、接头扣压、清洗、封装等工序。目前针对其采取开放式液体介质或压缩空气等相关清洗工艺方法，对于液压管路（软、硬管）附着式不溶污染物、浸入式油污和氧化皮等污染物清洗尤其是尺寸较大工件效果不理想，且至今未找到高效、综合效果较好的方法，同时在环境保护和清洗介质的循环回收利用方面没有很好的先例。

经过对软硬管污染物的分类分析和实际的工艺试验，设计出一种先进的脉冲式清洗技术设备，其原理如图1所示，一种多功能脉冲式液压管路清洗系统，其清洗设备由脉冲式喷洗泵系统、循环过滤系统、压缩空气净化系统、感应加热系统、管路系统等五大系统构成。主要工作流程采取人工把液压管路通过快换接头分别连接到液压油管上，开启喷洗按钮，采取油液离心喷淋泵对油管内壁不低于10min的脉冲式循环清洗，压力可根据要求设定在3～8kg，流量在150L/ min；针对不同管径的工件，该设备提供针对各种液压油管的德国EMB快换接头，满足英制和公制常用管路接头的连接，长度在10m以内均可以根据批量要求一次进行3件管路的同时清洗任务。考虑到冬季气温较低，油液粘度增大，为防止影响清洗质量，此系统中有介质感应加热功能，温度设定为30～80℃，满足各种清洗介质特性范围，可以通过预设油液温度进行恒温速热清洗，确保清洗质量和效率。

图1　 脉冲清洗原理图

为了满足部分管路的简单清洁，此系统也可以直接连接工厂管道压缩空气，实现空气清洁功能，在气源进口处设有干燥过滤装置，并可以调节进气压力，确保干燥、洁净的压缩空气吹向工件，避免二次污染工件；采用的二次沉降过滤系统和强制过滤系统保证了航空液压油的洁净度，保证了喷射到液压油管内的航空液压油始终是最干净的，进而保证了液压油管的清洁度的要求，并减少航空液压油更换频率，降低了使用成本，最后循环使用的工艺堵进行管路封口转入装配或保管。

该技术特征在于通过液体介质（油类、水等）对液压软、硬管路进行全封闭压力脉冲式冲洗、喷淋装置，并带有循环过滤系统、压缩空气脉动吹干、介质感应加热和实时监控采集功能的一种高效的液压管路清洗方法。改变了以前液压管路只能采取压缩空气吹、开放式浸洗清洗等方法，且油液介质无法收集循环使用、污染环境的现状，采取快换接头实现清洗介质全封闭循环，实施过程简便易行、清洗质量好能达到NAS 5级、效率高，清洗单位成本低。

2.3 装配试车清洁度控制

尽管液压元件的清洁度得到了控制， 如未控制工程机械设备装配和调试过程中的清洁，那么，液压系统的清洁度仍将得不到保证。例如：①物料流转过程中，各类液压元件（管件、缸、泵、阀等）封盖脱落；②工作区域不清洁，如：工作台面不清洁；③操作者不按工艺进行操作，过早拆卸液压元件的封盖，都会直接影响到系统清洁度为了确保液压系统的清洁度，设备总装完毕后，我们采用液压旁路系统对已注入到油箱的液压油进行过滤。过滤系统由电动泵、过滤器、吸油管、回油管组成，采用三级过滤，第一级过滤精度为100um级，第二级为10um级，第三级为3um级。液压油通过吸油泵直接从液压油箱抽出，经三级滤芯过滤后，直接回到油箱，进行20min以上的循环过滤清除残留于管路、油箱等附件的污染物及液压元件流转、装配过程中进入液压系统的大颗粒污染物。另外在设备空载调试试验和50h负荷试验后对整车液压系统油品进行三级再过滤能够很好地降低设备液压元件早期磨损导致清洁度降低的问题，采取上述措施后经抽查检测，油液清洁度达到NAS1638-8级以上。

3 结 论

液压系统清洁度问题在工程机械尤其是静液压设备上是一个困扰产品早期故障和设备可靠性的难题，通过上述静液压推土机装配过程中所采取的有效控制措施，目前虽减少了设备的早期故障，提高了其可靠性，但液压系统清洁度是一个系统工程，需要设备制造厂家在产品制造的过程中进行全面、有针对性的防治，才能更好地利用新技术生产出更具有竞争力的产品，服务于用户。

（编辑 于 洋）

［中图分类号］TU623+.5

［文献标识码］B

［文章编号］1001-1366（2015）02-0094-03

［收稿日期］2014-12-02

Discussion of construction machinery hydraulic system cleanliness control method