液压系统工作影响因素分析

余正根++李春旭

【摘要】液压油品质的好坏对液压系统的工作性能会产生直接影响。本文从液压油含气量、冲击和污染三方面分析了液压油品质对液压系统工作性能的影响，并提出了相应改进措施。

【关键词】液压油；液压系统；工作性能；影响因素

液压油是液压系统传递能量的工作介质，是液压系统的重要组成部分。液压油质量的优劣直接影响液压系统的工作性能。同时，液压系统和元件的设计、使用和试验都离不开液压油的参数，因此，分析液压油对液压系统工作性能的影响十分必要。

一、液压油的含气量对液压系统工作的影响

空气可从油箱、管路连接处进入液压系统，或导管内部固有空气。液压油总是含有一定量的空气。空气可溶解在液压油中，也可以以气泡的形式混合在液压油中。对于矿物型液压油，常温时在一个大气压下约含有6%～12%的溶解空气【1】。

溶解在油液的气体在正常工作状态下对液压系统无明显机械性能影响。只有当某处压力低于空气分离压力时，溶解于油中的空气就会从油中分离出来形成气泡，当压力降至油液饱和蒸汽压力以下时，油液就会沸腾而产生大量气泡，使原来充满导管和元件容腔中油液成为不连续状态，泵吸油口、吸油管路和节流口等都易形成气穴，气穴产生的气泡运动到高压区迅速破裂凝结成液体形成真空，周围高压油高速流过来补充，从而引起局部液压冲击，压力和温度都急剧升高并产生强烈噪音和振动。在气泡凝结区域的管壁及元件表面长期受冲击力和高温作用以及从油液中游离出来空气中氧气酸化作用，使零件表面受到腐蚀而形成气蚀。

悬浮状态的气泡与液压油结成混合液，气泡尺寸大小对油液体积弹性模数和粘度产生严重影响，气泡量多尺寸大时，油液体积弹性模数急剧下降，压力波传递速度减慢，恶化了油泵和系统工作条件。当油泵吸入这种混合液，在油泵高速旋转时造成液压油不能充满油腔，不仅造成泵供油量严重不足和效率降低，还会引起液压冲击、气蚀损坏、管道压力脉动，并会因油液不连续流动而产生噪音，使油泵性能变劣，寿命降低；同时，气泡增大了液压油弹性，使系统机构刚度下降而导致附件动作滞后，随动系统失去稳定性，丧失抗自振能力，从而破坏从动件运动平稳。尤其在顺序控制系统中会使顺序失调，计时失常；气泡还会在管道高处和狭窄处形成气塞，当压力降到一定程度时系统将出现气穴，严重甚至空化，使系统金属表面剥蚀，出现强烈振动和噪音；此外，气泡被高压绝对压缩将产生高温，促使金属零件剥蚀和油液汽化，使液压系统机械寿命显著下降。

为降低液压油含气量对系统的影响，应采用结构参数和吸油管路合理的泵，在布置元件和系统管路时尽量避免油道狭窄或急剧转弯以防止产生低压区。另外，应合理选择元件材料以增加零件机械强度和表面质量，提高抗腐蚀能力。

二、液压油冲击对液压系统工作的影响

液压系统工作过程中，管路中流动的液压油会因执行部件换向或阀门关闭而突然停止运动。由于液流和运动部件惯性，系统内会产生很大瞬时压力峰值，形成液压冲击现象，引起系统振动和噪音。压力峰值可超过工作压力几倍甚至几十倍，会使某些元件如压力继电器、顺序阀等产生误动作影响系统正常工作，甚至可使某些元件、密封件和管路损坏。冲击压力峰值分析难度大，计算复杂，至今世界各国在这方面进展甚微。

降低液压冲击的有效办法是对执行部件或阀门尽量减少突停运动，或采用带有缓冲装置的执行部件和阀门。

三、液压油污染对液压系统工作的影响

国内外的资料和经验表明【2】，液压设备故障中80%以上是液压油污染造成的。液压油污染主要有以下方面：①周围环境中污染物通过一切可能的侵入点（如油缸活塞杆密封环、滑阀、油箱通气孔等）进入油液；②液压元件内部存在摩擦副，在载荷作用下做相对运动必然因摩擦磨损而产生很多磨屑。液压油污染具有蔓延性、随机性、隐蔽性和恶性循环特征，一处污染遍及全系统，是一个“污染一磨损一再污染一再磨损”的恶性循环。污染引起系统故障没有征候和不可复现性，会使液压系统故障增多、附件寿命缩短，给预防故障和排除故障带来极大困难，增加维护工作量，加大了成本且降低系统综合效能。

液压油污染引起的故障主要有功能失效和性能劣化。功能失效又呈现不稳定故障和严重损坏。不稳定故障特征表现为暂时失误（如压力超调过量，响应瞬时滞停），这通常是由于附件精密间隙处积累污染颗粒，致使摩擦增加或配合零件瞬时变形引起的严重损坏，往往是附件中移动元件完全卡死、断裂或油路堵死，易突发永久性故障；大量的故障是因污染引起的，造成附件呈现为性能劣化，即性能低于规定技术要求。性能劣化的过程和污染磨损程度直接相关，如渗漏逐渐加大、输出流量和压力转速逐渐降低等，污染磨损是液压附件寿命变短的主要原因。

控制液压油污染最行之有效的方法是采用机械式过滤器或静电净化装置。液压油过滤器可控制尺寸较大的污染物；静电净化装置可去除微小颗粒。选择何种污染控制装置，需根据污染程度的不同进行选择。若液压元件较精密或动态精度要求较高的液压系统，建议两种控污装置均采用，以确保系统工作安全可靠。

四、结束语

液压油对液压系统工作影响的形式多样、错综复杂，既不可消除也不能低估。在液压系统和元件设计时要选用与系统和元件匹配的液压油，同时还须认真研究所选用液压油的特性、使用范围等，确保液压油能在较理想的外界环境下工作，并对其可能产生的影响采取有效措施进行控制，以使液压系统安全可靠。

参考文献：

[1]姜佩东.液压与气动技术[M].北京：高等教育出版社。2005.

[2]颜荣庆.现代工程机械液压与液力系统[M].北京：人民交通出版社，2003.