浅谈液压油清洁度对磁浮列车液压制动系统的影响及其质量控制

郭兴河

摘 要：液压制动系统作为磁浮列车的安全系统，是列车的核心组成部分;其可靠与否直接关系到列车运行安全;而液压油清洁度对液压制动系统的性能有着非常重要的影响。本文简要介绍了液压油清洁度检测方法及其评定标准;简要分析了液压油液清洁度对液压系统产生的影响，以及导致油液污染产生的原因;重点介绍了液压系统液压油液清洁度质量控制措施。

关键词：液压制动系统;液压油;清洁度;影响;控制措施

中图分类号：U482 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）02-0056-02

0引言

近年来，随着长沙磁浮机场线，北京磁浮S1线的成功开通商业运营。磁浮列车作为新制式轨道交通的重要一员，以其造价低、转弯半径小、爬坡能力强、噪声低、污染小、环境适应能力强等优点越来越得到市场的认可。液压制动系统作为磁浮列车的安全系统，是列车的核心组成部分;其可靠与否直接关系到列车运行安全。保证液压制动系统的稳定、可靠对列车安全运行尤显重要。

液压制动系统集机、电、液、气、网络为一体。在工作中，液压传动是用液压油做传动介质的，液压油除了传动功能，还有润滑、冷却等功能。液压油受到污染，油液长时间工作会导致油液性能显著下降。当达不到液压元件的使用性能要求时，液压元件就会加速磨损，系统出现堵塞，特别是卡阀等现象;从而降低液压系统的可靠性，进而影响列车的安全制动，使列车运行安全受到威胁。由此可见液压油的清洁度对液压制动系统的性能有着非常重要的影响。液压油清洁度的质量控制对保证磁浮列车液压制动系统稳定、可靠有着十分重大的意义。

1液压油清洁度检测方法及评定标准

1.1液压油清洁度检测方法

清洁度常用单位体积液压油中所含固体颗粒污染物的质量或颗粒数表示，分别对应质量检测分析法和颗粒检测分析法。

质量检测分析法是通过测量分析单位体积油液中所含固体颗粒污染物的质量表示油液的污染等级，通常用mg/l或mg/100ml表示[1]。质量检测分析法检测结果只是油液中颗粒污染物的总量，不能反映颗粒污染物的大小和尺寸分布，无法满足油液检测的更高要求。目前主要检测一些清洁度要求不高的油液，一般实验室检测用得较多。

颗粒检测分析法是通过测量分析单位体积油液中各种尺寸颗粒污染物的颗粒数表示油液的污染等级。颗粒检测分析法能分析测定油液中颗粒污染物的尺寸分布和浓度，检测精度高。颗粒分析法有显微镜法、显微镜比较法和自动颗粒计数法等。其中自动颗粒计数法具有计数快、精度高和操作简便等特点，目前在油液分析检测中广泛采用自动颗粒计数法。

1.2液压油清洁度评定标准

液压油清洁度的評定标准主要有我国国家标准GB/T14039《液压系统工作介质固体颗粒污染等级代号》，国际标准ISO 4406，美国国家宇航标准NAS 1638，航天标准SAE AS4059F。其中，国标GB/T14039与国际标准ISO 4406等效;SAE AS4059F是NAS 1638的升级版，但是NAS 1638使用较早，应用广泛，现在仍然在使用，行业内普遍采用此标准评价液压油清洁度。

国际标准ISO 4406使用取样油液1ml液压油中颗粒污染物尺寸，，的颗粒数量来确定油液清洁度等级。NAS 1638使用取样油液100ml液压油中规定颗粒大小范围内的最大颗粒数来确定油液清洁度等级。有（5～15），（15～25），（25～50），（50～100），（>100）等5个尺寸段。SAE AS4059F也使用取样油液100ml液压油中规定颗粒大小范围内的最大颗粒数来确定油液清洁度等级，也有5个尺寸段。分别为（5～10），（10～25），（25～50），（50～100），（100～150）。虽然各标准取样项目不一样，但是他们之间有一定的参照对应关系。不同清洁度等级评价标准之间相应的对应关系详见表1。

从表1中可知，等级数码越大，表示油液中颗粒污染物浓度越大，清洁度越差。

2污染物的来源及产生的危害

2.1污染物的来源

油液遭受污染的原因是多方面的，最主要是外界侵入污染物和系统工作过程中产生污染物。

2.1.1外界侵入污染物

（1）液压装置、元件组装时残留的污染物，主要有金属切屑、毛刺、焊渣、磨粒、铁锈、型砂等。这是我们主要控制的污染源[3]。

（2）油液在运输过程中带来的污染物。

（3）从工作环境中混入的污染物，主要有空气、尘埃、水滴等。

2.1.2系统工作过程中产生污染物

（1）液压装置中相对运动的元件磨损时产生的污染物，主要有金属微粒、锈斑、涂料、密封件磨损剥离物等。

（2）油液物理化学性能变化时产生的污染物，主要是油液变质后产生的胶状生成物等。

2.2污染物产生的危害

（1）加速元件的污染磨损，降低使用寿命。

（2）加速油液性能劣化，降低系统运行效率。

（3）造成元件的堵塞与卡滞故障， 如阀卡;导致液压系统稳定性降低，影响制动性能，使行车安全受到威胁。

3清洁度的控制

液压系统清洁度的控制要从设计、采购、生产制造、运行维护等多方面进行控制，其中生产制造过程污染是导致液压系统故障的最主要环节。为此应该对生产制造过程加强重点控制。

3.1液压系统设计流程的清洁度控制

磁浮列车液压制动系统制动时间响应快，控制精度高，系统中设置有比例控制阀，为此设计时要考虑液压油液清洁度必须满足比例控制阀的清洁度等级要求，以保证关键液压元件的工作性能。通常满足比例控制阀使用要求的油液等级为NAS 1638之7级。为此系统设计时清洁度要求不得低于此等级。同时在设计时，液压系统管路、接头等附件考虑采用防锈性能良好的不锈钢材料。

3.2外购液压件清洁度的控制

磁浮列车液压制动系统外购液压件主要有液压制动控制单元、液压制动夹钳、液压支撑油缸、蓄能器、各类管路连接接头、管路原材料等。

（1）各液压制动控制单元、液压制动夹钳、液压支撑油缸、蓄能器等系统部件到厂检验时必须有合格证，质量保证书，清洁度符合设计要求，包装运输中各油口封堵完好，油口无破损，擦伤。

（2）各类管路接头内壁及螺纹无飞边、毛刺，外观无破损、裂纹，无斑点等。

（3）外购液压油必须到达NAS 1638之6级，推荐使用轨道交通车辆液压制动系统专用液压油。

3.3自制件清洁度的控制

液压制动系统自制件主要为硬管管路总成。管路的制造过程必须严格按照设计要求和工艺规程进行。严格质量检查，执行事前、事中、事后检验。

3.4液压件存放清洁度的控制

各外购液压件应室内存放，并放置在专用的货架上，存放处应清洁无尘。自制管路总成各进出口使用胶带或胶堵等密封，避免雨水、灰尘等进入。

3.5液压件装配清洁度的控制

（1）液压件装配时，各液压件装配过程中严禁戴手套作业。

（2）转运过程中各油口封堵完好，严禁无封堵或者有破损的情况下在地上拖移，在车上装配。

（3）各液压系统部件装配前，应检查其油口处是否擦伤，是否有异物。只有无擦伤、无异物才能装配。装配前应排尽元件里面残余的液压油，避免不同牌号的液压油混合。

（4）各管路没有连接前，装配好的液压件的各油口应用胶堵堵住，避免他人作业时，有异物进入，造成二次污染。

3.6液压系统使用中清洁度的控制

液压系统所有部件及管路附件装配连接完成，完成密封性试验后。应断开液压制动控制单元和液压制动夹钳，对管路进行清洗。清洗后油液清洁度等级达到NAS 1638之6级。

整机调试后，检验液压油污染等级必须到达NAS 1638之7级。系统液压油新机第一次更换时间为半年，以后每1年更换一次。更换前必须将原液压油排尽，新的液压油必须保持和原液压油牌号一致。液压系统吸油过滤器滤芯应每工作1000小时更换清洗一次，回油过滤器滤芯应每工作300小时更换清洗一次。

4结语

据统计分析发现，液压系统75%以上的故障都是液压油液污染造成的，控制好油液清洁度，会大大的降低液压系统的故障率[2];为此液压油清洁度的质量控制对保证磁浮列车液压制动系统稳定、可靠有着十分重大的意义。液压系统清洁度的控制是一个系统性工作，控制要贯穿产品全周期，从设计、采购、生产制造到售后维护要严格按照企业制定的技术指导文件进行。企业应加强质量管理，建立严谨的质量体系，提高各员質量控制意识。设计、采购过程高标准，生产制造、售后维护严过程。只有控制好液压油的清洁度，才能提高液压制动系统的可靠性、稳定性，从而保证列车运行安全。

参考文献

[1] 叶嘉斌，袁场.有轨电车制动系统液压油清洁度的检测探讨[J].中国设备工程，2018（20）：68-69.

[2] 李德明.工程机械液压系统清洁度控制方法探讨[J].建筑机械化，2015（02）：94-96.

[3] 王积伟，章宏甲，黄宜.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2005.