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                高空作業車液壓系統污染途徑控制 

                  根據調查統計,液壓機械故障的20%是液壓系統,而液壓系統的故障至少有75%是由于液壓不清潔造成的。

                  液壓系統是高空作業車的重要組成部分,登高作業和起重作業時支腿油缸、變幅油缸是主要受力部件,要支撐整機自重及起吊重物的全部載荷。高空作業車各機構工作控制,無一不靠液壓系統。液壓系統的污染,是影響高空作業車可靠性和使用壽命的關鍵所在。影響系統和元件的壽命和可靠性的因素見圖1。

                  1、 高空作業車液壓系統污染物來源

                  污染物按其污染源分一般有三種:裝配污染物、入侵污染物和生成污染物。在制造、裝配、調試過程中,高空作業車液壓系統最主要的污染物是裝配污染物,其次才是入侵污染物和生成污染物。在使用過程中則主要是入侵污染物和生成污染物。這兩種污染物的危害程度主要取決于系統的防污染設計、產品出廠時的清潔度等級、及高空作業車作業環境和維護保養水平。

                  檢測表明:出廠調試中的高空作業車,液壓系統所含污染物主要是固體顆粒、鐵屑、沙粒、灰塵,另外還有空氣、纖維、漆片、膠膜等。

                  高空作業車在早期就出現由微小顆粒引起控制元件淤積堵塞是不可忽略的。對一些專業廠試驗更換下來的一批馬達的拆檢分析表明,由于污染物堵塞內部控制油口而失效的馬達占總數的56%。從售出多年的高空作業車抽查中發現,液壓系統的污染普遍嚴重,工作油出現乳化、焦化,20μm以下的固體顆粒不計其數,遠遠超過標準。

                  2、 污染物對系統的危害機理

                  2.1 污染顆粒的危害

                  液壓系統中每個污染顆粒都是“有腐蝕作用的種子”,它隨著液壓油的流動而遍布整個系統,通過泵、閥和執行元件時,會加劇摩擦副的磨損,產生新的污染顆粒,造成惡性循環,嚴重地威脅著液壓系統的正常工作。

                  高空作業車的閥類元件,其運動副的配合間隙一般為8—20μm,當污垢顆粒進入運動之間的縫隙時,將會劃傷表面,加劇磨損,使間隙擴大,或堵塞節流孔、阻尼孔,引起振動或動作失靈,甚至使閥芯卡死。如果污垢顆?ㄔ谥扔透椎囊簤烘i內,鎖閉失效,會造成翻車事故。

                  對于泵類元件來說,污染顆粒會使滑動部分,如齒輪泵中齒輪端面和前后端蓋、齒頂和殼體,柱塞泵中的柱塞和缸孔、缸體和配油盤等磨損加劇,效率降低,發熱甚至燒壞,大大縮短泵的壽命。

                  對于液壓缸,污染顆粒會加速密封件的磨損,使泄漏量加大,造成功率浪費。顆粒使缸筒或活塞桿拉傷報廢也是常有發生的。

                  日本建設機械化協會,作了一個有趣的試驗,把等于工作油量約0.005%的細沙(大小不超過5~15μm),分三次逐漸投入工作油內,僅轉動50 h,就與無塵轉動1000 h以上的磨損相等。

                  2.2 空氣的危害

                  在討論污染物的時候,人們常常將空氣忽略。實際表明,在液壓系統中,空氣也是污染物。

                  在組裝產品或修理更換系統某些元件時,由于排氣不充分,致使大量空氣進入液壓系統。對高空作業車進行調試時,有時會出現支腿、下臂油缸和上臂油缸均不能動作,其原因是油泵出油管前的單向閥由于管道內的空氣產生背壓使單向閥不能開啟。尤其是,空氣進入容積較大的油缸,使高空作業車在作業過程中油缸產生嘯叫、振動和“爬行”。所謂爬行,是指系統為使工作部件的運動,而被油缸內的空氣吸收,空氣逐漸被壓縮,當壓力足以克服工作部件運動的最大靜摩擦時,運動才再次復出現。工作部件的這種脈沖式運動被稱為“爬行”。

                  液壓系統油路設計不合理也會造成空氣大量地進入系統。

                  其伸縮臂油缸的有桿腔直接與系統回油管路相同,A邊壓力為零。在行駛狀態,油缸的有桿腔通常無油而充滿空氣。如果回油管浸沒在油液中,有桿腔就經常處于無油而充滿空氣的狀態,這就為竄臂創造了條件。試驗表明:只要油缸兩腔都處于充滿油(或僅有少量空氣)的狀態,竄臂就不會發生,即使高速行駛時制動,伸縮臂也不會竄出。

                  2.3 其它污染物的危害

                  纖維、漆片、膠膜常造成帶節流孔或阻尼孔的元件因堵塞而失靈;烊牍ぷ饔椭械乃趾推渌幌嗳莸挠鸵,在溫度、壓力和化學變化的作用下,會腐蝕金屬,使油液變質,促進細菌生長,造成油液乳化報廢。

                  3、 高空作業車液壓油固體顆粒污染等級

                  高空作業車國家標準GB9465.2—88《高空作業車技術條件》,該標準規定:液壓系統油固體顆粒污染等級不超過19/15。水分、粘度、總酸值極限指標要求:液壓油含水量不超過0.1%,運動粘度變化不超過±10%,總酸值增加不超過0.3 mg KOH/g。

                  4、 液壓系統的污染控制

                  液壓系統的污染控制,可以從下面三個階段考慮。

                  4.1 設計階段

                  高空作業車使用中,入侵污染物和生成污染物的控制與消除,主要取決于設計的先進與合理。制造過程產生的污染物也與設計工作有較大關系,設計上考慮周全,對液壓系統污染的控制是極其重要的。

                  在設計液壓系統時,要考慮污染物質的變化情況,判定系統的清潔度水平,選用與之適應的元件。

                  過濾是從液壓油中除去固體污染物的最有效方法,也是污染控制的關鍵。液壓系統配置濾油器必須達到三個目的:防止切屑或其它污染顆粒造成元件卡死、劃傷、堵塞等損壞性事故而提供保護性過濾;把液壓油污染程度控制在系統元件能忍受的水平上;提供防磨料磨損的保護。為此,在油泵吸油口、重要元件的進油口、以及工作油流回油箱的地方分別安裝不同精度的濾油器。在兼顧濾油器壓差特性和不給系統增加過多壓力損失的情況下,選用高精度濾油器可以使系統清潔度保持在較高水平上。選用的濾油器必須具有可靠、耐久、長壽命,并具備指示裝置,清洗方便等特點。

                  盡可能采用鋼管制造的液壓油管。鋼管具有耐高壓、變形小、耐腐蝕、裝配不易彎曲、價格低等優點。在必須采用橡膠油管連接處,如相對運動部件之間的油管連接,其密封元件必須與系統用液壓油匹配,防止形成內部污染源。

                  高空作業車常用液壓油屬礦物型。與其匹配較好的有丁腈橡膠、氯丁橡膠、聚氨脂橡膠、氟橡膠等。在選用橡膠品種的時候,還要具體分析液壓油成分,例如氯丁橡膠,本是一種耐油性很好的膠種,但它在苯胺點低(<80℃)的礦物油中膨潤軟化,不宜使用;聚氨脂橡膠的耐油性,耐壓性耐磨性都高于丁腈橡膠,但耐熱性差,易水解。當油中混入少量水份時,工作溫度超過50℃就發生水解不能使用。

                  油箱是空氣、灰塵、水進入系統的主要渠道,設計時要采取有效預防措施。油箱內壁采用噴塑,可以防止漆皮、鐵銹對液壓系統的污染。油箱設計既要考慮油液的散熱效果,同時要充分發揮它沉淀固體污染物和排除污染的功能。

                  4.2 制造階段

                  所有元件,配管在各道工序完成后都必須仔細清洗、清除全部制造污染物。

                  元件組裝和系統總裝的環境必須潔凈。

                  確認元件清潔度合格后才組裝或總裝。系統總裝完成后,在調試之前應嚴格按規程對整個液壓系統實施沖洗,消除裝配過程中的污染物。

                  液壓油進入液壓機械生產廠家,經過較多中間環節,通常達不到19/15的規定等級,應作好新油的過濾,沉淀與管理。

                  4.3 使用階段

                  定期檢測、更換液壓油,注意防塵、防水,保持液壓系統的封閉性能,嚴禁異種油類進入系統。檢測項目及處置辦法見表2。


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