液压系统油液的污染与控制技术--论文

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1、液压系统油液的污染与控制技术1.概述提高各类机械的使用性能，延长寿命、降低故障和能耗是我们各类技术人员不懈的努力方向。当前性能优良的各种工程机械在我国各项建设中都起着重要的作用，但是经常发生的各种故障和工作失效也都在苦恼着各使用部门，使之不能称心如意的按期完成任务并取得理想的经济效益。据资料介绍，在以液压能源为驱动力的各类机械中，有40%的故障是因液压系统出现的，而在液压系统中有70%以上的故障是因液压油的污染造成的；从这一比例关系看，液压油的污染问题已成为液压技术发展的主要障碍，近些年国内外的工业界对液压油的污染研究和如何控制已做过大量工作，使液压系统的污染控制在不断总结经验的基础上发

2、展成为一项边缘技术。它包括污染物的分析和检测；控制污染物的来源；减少污染物的生成；油液中污染物的净化；提高元件的污染耐受度；制定污染控制的各项标准等等。下面着重分析各类污染物的性质、危害以及如何控制等方面，并提出开展污染控制工程的设想。2.污染物及其性质系统工作中不需要的物质，并对系统产生有害的作用，统称为污染物；根据其存在的形式，可分为固态污染物（如：金属粉末、矿粉、尘埃、各种氧化物以及各种微生物。）、气态污染物（如：空气、氯气、二氧化碳等）和液态污染物（如：水、溶剂）。污染物的上述三种状态在环境改变时，可能相互转化，这些污染物在有机械力作用时也能产生化学反应。2.1固态污染物——固体

3、颗粒固体颗粒是引起机械磨损的第一因素，也是污染控制研究的主要对象，世界各国都有广泛研究，总结起来有如下几个特性：a.细微性我们所研究的固体颗粒是以微米为计量单位的物质，图2.1-1是放大500倍的尺寸直观图。2μm的颗粒也是研究的重要对象。15肉眼可见的最小颗粒尺寸为40μm，一些不同类型的微小固体颗粒尺寸范围见表2﹒1-1。表2.1-1一些颗粒的尺寸范围物质尺寸μm物质尺寸盐面颗粒100可可粉颗粒8～10头发直径70红细胞8白细胞25细菌2滑石粉颗粒10尘埃颗粒＜74b.沉降性存在于油液中的固体颗粒都受到三种力的作用，一是重力，二是扩散力，三是浮力；当重力大于浮力和扩散力时，就会自然下

4、沉，称为沉降性，影响沉降性的因素有：颗粒密度、尺寸、形状、油液的粘度以及力场等，在重力场的作用下，颗粒越小，粘度越大，越不易沉降，但在离心力场的作用下，可以分离。c.聚集性细颗粒粘结或聚集成团块的现象，在许多过程中都可能出现，在大多数情况下是不利的：例如，在颗粒的分细、混合、分散、分类、传输和测量等过程中不希望有颗粒聚集的情况，仅在极少情况下利用聚集作用来形成大颗粒。颗粒尺寸是颗粒聚集的重要因素。尺寸小的颗粒聚集作用大。因而聚集现象常从小颗粒开始，然后发展到大颗粒。据发现，在油箱内经过10微米滤油器过滤的油液，密封储存后，会“生长”出50至100微米的颗粒。颗粒结块的原因主要是颗粒表面吸

5、收了一层聚合物的膜，由自由酸残余的极性结合，使小颗粒结合在一起。一般5微米以下的颗粒结合的趋势较大。液体受到振动时会加速小颗粒的结合。例如，在运输过程中或受到声波和振动等，都可能导致明显的结合现象。因此从油罐中取得的新油，在使用前的过滤是很有必要的。15d.吸附性如同墙壁落灰一样，油液在系统内流动时污染物也会附着在壁面上，并逐渐增厚，当受到外界振动冲击后会一起脱落，造成集中污染。它比分散污染更为有害，甚至是致命危害。e.磨损性污染颗粒的硬度对被污染系统的磨损有着密切的关系，在污染控制中，常把硬度视作抵抗表面擦伤的能力。内森（Nathan）等人提出了污染物硬度与表面擦伤磨损之间的关系式：式

6、中V——磨损体积K——磨损常数L——施加的载荷I——滑动距离Pm——流动压力（与磨损表面的延展性有关）Ha——颗粒有效硬度H——表面有效硬度。从式中可知，如果颗粒的硬度等于或小于表面的硬度，表面的磨损量就很小。此式可用来由已知的一种颗粒产生的磨损量推算另一种颗粒可能造成的磨损量。当然，这是在假定二种颗粒的尺寸分布相同的条件下计算的。例如，当材料表面的Mohs硬度Ha=4.0时，氧化铁颗粒（Ha=5.5）对表面产生的磨损量为硅砂（Ha=7.0）的56.9%（假定二种颗粒的尺寸分布相同），即式中：W—氧化铁颗粒对表面磨损量与硅砂磨损量的比值；Vi—氧化铁颗粒对材料表面的磨损量；Vs—硅砂对材

7、料表面的磨损量。被磨损下的颗粒在油液循环时又成为磨损颗粒，循环往复会越来越多，我们称之为链式反应，在系统运行时，必须设法消除。因为在磨损过程中同时产生高温，被磨损下来的颗粒得不到清除，很快就会发生类似集中污染，大量颗粒同时磨损，热量来不及散发，导致磨擦副（如，轴瓦突然抱死）的故障。固体颗粒硬度见表2.1-2表2.1-2固体颗粒硬度颗粒莫式（Mosh）硬度产生原因金刚石9—10加工磨屑大切屑4—7加工切屑硅砂7环境火山灰6.5环境磨损