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1、探讨冶金机械液压污染的原因与控制1液压油液污染的主要原因及危害1.1液压油液污染原因液压系统中的污染物主要是指混杂在油液当中的各类固体颗粒、水、空气、质变化学成分、微生物等。主要原因有以下三个方面:1.1.1外界侵入污染物液压系统和元件在使用过程中,外界的粉尘颗粒通过往复伸缩的活塞杆、注入系统的油液和流回油箱的回油、油箱的通气孔等进入油液中。此外,对液压系统进行维护时,拆装密封件、阀体等也会带入的棉纱、橡胶等污染物，如高炉的举升装置、送料系统等液压系统。1.1.2系统制造污染物液压系统及其元件在制造、装配、存储、运输过程中,系
2、统本身就存在的原始污染物,如毛刺、切屑、飞边、沙粒、磨料、焊渣、锈片、油漆、密封胶、纤维、冲洗液等。冶金机械当中对于单个零、部件组成的液压系统,则是由于零部件不洁而带入的污染物。1.1.3系统生成污染物冶金机械液压系统大部分都是在高温、高压、重载的条件工作,致使液压油液高温下产生化学质变,腐蚀金属表面,产生金属颗粒、锈滓,润滑不良,产生部分磨料。而高压、重载使得液压油剥落金属表面颗粒,加速密封元件的老化,产生金属和非金属颗粒污染。1.2液压油液污染的危害1.2.1固体颗粒的危害固体颗粒污染物主要由金属颗粒、沙粒、橡胶颗粒、纤维
3、和积碳等物质组成。这些颗粒大多是金属和硅、铝等氧化物,硬度一般较高,莫氏硬度在4～7之间。其中,二氧化硅和三氧化铝的硬度可达莫氏硬度在7～9,对系统和元件的危害较大。液压油液污染当中,金属颗粒约占75%,尘埃占15%,其他杂质占10%。在各种污染物中,固体颗粒分布最广、危害最大,是引发系统故障、降低可靠性和降低元器件使用寿命的最主要原因。因此,污染控制的重点就是减少固体颗粒。1）固体颗粒的磨料磨损磨料磨损是冶金机械运转中的一个严重问题,是液压和润滑系统元件失效的主要原因。颗粒污染引起的磨损主要有切削、疲劳、粘着和冲蚀形式。它们
4、交互并存和作用,影响阀芯的正常工作。a.切削磨损进入元件运动副间隙的较硬固体颗粒嵌入材料较软的元件表面,在相对运动过程中象车刀一样将元件表面的部分材料切削下来,形成碎屑。这种磨损因较软的表面易嵌入颗粒,故较硬的表面反而磨损严重,切削表面有明显的划痕。b.疲劳磨损固体颗粒进入运动副间隙后,在碾压和滚动下使元件表面产生应力裂纹,在油压的作用下不断扩展,形成空洞,并使表面材料剥离。c.粘着磨损固体颗粒与元件表面挤压产生微小塑性变形,形成凸起和凹坑,破坏润滑油膜,使运动副金属表面直接接触,接触点在高速、重载作用下局部产生高温而使金属产
5、生粘着。当运动副作相对运动时发生剪切,使金属表层剥落而形成磨粒,进一步加剧磨损。当熔合点过多时,运动副会发生卡滞甚至卡死的现象,导致突发性故障。d.冲蚀磨损固体颗粒随着高速液流,不断向暴露在流道中元件的棱边和表面喷射冲刷,可使被冲刷部位受到磨损,形成冲蚀磨损。2）淤积固体颗粒随油液流经运动副时,在隙缝流动的附加作用下,粒度小于配合间隙的颗粒较易进入间隙内,在油膜的吸附和阻滞下淤积在间隙内,随着淤积量的增加,隙缝流动可能被大量小颗粒阻断,形成淤积现象。颗粒淤积造成运动副之间的静摩擦力大大增加,阀芯运动受阻,导致液压系统工作不稳定
6、,出现空中飘摆、油压不稳、压力跳动、响应瞬时变慢或停滞等。淤积现象往往是暂时的,当运动副一旦工作起来后,原来形成的边界层就被破坏,淤积的颗粒很快就会被液流带走,滑阀又能正常工作。因此,突发性的工作不稳定故障也能自动消除。油液中小颗粒浓度越高,淤积现象就越容易发生。3）堵塞堵塞主要是指固体颗粒将节流孔、阻尼孔、喷嘴、过滤器等堵死,造成流量减小甚至断流,危害很大。4）卡滞卡滞主要是指较大的颗粒进入运动副间隙并附在间隙入口附近,造成上下间隙产生径向不平衡力,把阀芯压向颗粒浓度高的一边,产生液压卡紧现象。在高压系统当中,当发生液压卡紧
7、时,阀芯受到的不平衡力和液压卡紧力都很大,造成阀芯卡滞和偏磨。此外,切削作用和粘着作用也都可引起卡滞。5）加速油液变质大量颗粒的不规则运动,会对油液起反复剪切作用,降低油液粘度和润滑性,催化油液变质,加快更换周期。1.2.2水的危害液压系统油液中的水主要来自潮湿的空气和水循环冷却的工作环境。水污染的主要危害在于:1）引起腐蚀水与油液当中的金属硫化物、氯化物作用产生酸性介质,腐蚀元件表面。2）加速油液变质水使油液氧化和乳化,还会与添加剂发生化学作用,产生沉淀物和胶质,破坏了油膜强度,降低了润滑性能。同时也为繁衍微生物创造了条件,
8、加速油液氧化变质。3）低温结冰游离水低温结冰会堵塞小孔、间隙、油滤器。1.2.3空气的危害空气比水更容易进入液压系统,它在液压系统有两种存在形式:溶解状态和游离状态。处于溶解状态的空气通常不会影响系统工作,主要是游离态的空气产生危害。1）产生气蚀,破坏元件材料表面,并引起系统
