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1、民用飞机液压系统油液污染及其控制分析 根据污染物存在的形式,可分为固态污染物(固体颗粒)、气态污染物和液态污染物。污染物的上述三种状态在外部环境改变时,可能相互转化。 1固态污染物(固体颗粒)特性及危害 固体颗粒是引起油液污染及机械磨损排在第一位的因素,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。 (1)细微性。 我们所研究的固体颗粒也是以微米为计量单位的物质,肉眼可见的最小颗粒尺寸为40μm,不同类型的微小固体颗粒尺寸范围见表1。 (2)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
2、是浮力;当重力大于浮力和扩散力时,就会自然下沉,称为沉降性。 (3)聚集性。 细颗粒粘结或聚集成团块的现象称为聚集性,在大多数情况下是不利的。 (4)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。 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。只有当颗粒硬度大于金属表面硬度时,才能对金属表面产生磨损;反之,颗粒硬度小于金属表面硬度时,对金属产生的磨损作用是很小的。 (6)催化作用。 油液中的水和空气,以及热能是油液氧化的必
3、要条件,而油液中的金属微粒对油液氧化起着重要的催化作用。试验研究表明,当油液中同时存在金属颗粒和水时,油液的氧化速度急剧增快,铁和铜的催化作用使油液氧化速度分别增加10和30倍以上。 固体颗粒污染的危害主要表现如下。 1.1运动件表面磨损引起功能失效 (1)液压泵和液压马达功能失效。高速运转中的配油盘与转子、柱塞与柱塞孔等部件,都是在大载荷、小间隙条件下工作,油中的固体污染物可破坏油膜,划伤运动表面。 (2)齿轮齿面磨损引起失效各种齿轮。在工作中是滑动和滚动同时存在,而齿轮的主要工作状态是重载、薄油膜,大于油膜厚度尺寸的固体污染物又都能进入齿面接触区,造成
4、齿面的剧烈磨蚀,硬度大的颗粒划伤更为严重;此外,重载摩擦的瞬时高温可使齿面产生凹痕,反复工作使表面疲劳破坏,引起机械失效。 (3)其他元件表面破坏各种类型的运动件。如轴承、油缸筒、阀类以及密封装置等,都会因油液污染并在高压、高温和高速条件下不断破坏工作表面,到一定程度引起功能失效。 (4)密封胶圈的破坏胶圈是流体系统不可缺少的密封装置,密封件的寿命与油液固体污染度息息相关,污染度越高,固体颗粒嵌入胶圈摩擦面的机会越多,造成胶圈被划伤、剥落。 1.2金属颗粒促进油液氧化变质 由于油液中进入水份和空气,可引起油液乳化,也可产生微生物和胶质状物质,更易引起酸碱度
5、的变化,尤其是在某些金属微粒的作用下产生严重的腐蚀,还可能产生偶发故障。 1.3堵塞X孔 因油液变质生成微生物和各种胶状物质,可堵塞各类滤油器的X孔,造成滤油器功能提前失效;油滤失效后,可引起微孔被堵塞,或者是伺服阀的喷嘴挡板被堵塞,造成伺服控制系统失去控制功能,酿成严重后果。 1.4油液粘度变化 粘度是液压油的重要指标,要求能满足低温条件下顺利起动,也可以保证高温条件下的润滑性能,在水、空气和金属微粒的作用,破坏了油液的理化性能,也破坏了油液的粘度指标,无法满足高、低温条件下的工作需要。 2水污染特性及危害 液压系统难免在不同程度上存在着水份。水可以
6、溶解在油中(称为溶解水),也可以自由状态存在于油中(称游离水)。自由状态水可以是沉淀水或乳化液;沉淀水由长期静止的水珠形成,存在于液体的底部或顶部,这取决于它们的比重。对矿物油,水一般沉淀于底部,对磷酸酯或含氯碳氢化合物等合成液,则浮于顶部。在充分搅动的情况下,如通过泵的多次循环,水与液体可组成乳化液。 水对液压系统的危害也是相当严重的,它可使油液粘度下降,破坏油膜,引起严重的机械磨损;可产生酸性物质,增加油液的酸值,对系统增加腐蚀;在低温下,游离水常以冰块形式存在,会引起运动件被卡住;水的含量超过300ppm就可以引起碳素钢或合金钢生锈,造成滑阀被卡死,操纵系
7、统无法正常工作,现实中发生过因水污染飞机起落架放不下的故障。 3空气污染特性及危害 液压油中溶解空气是不可避免的,液压油中空气溶解量是依压力和温度的不同而不同,随着压力的增加,各种液体饱和溶解度都是呈线性的增加,同时又随温度的降低而不同程度的减小。 正因如此,在液压系统中不同位置其压力是不同的,随着压力的降低,超过饱和溶解度的空气就会逸出成游离态,而当压力升高时又溶解,所以空气在系统中有时溶解有时逸出,这种时隐时现的变化过程对系统有很大的危害,是系统中的顽症。空气在液压油中也是两种状态存在,一是溶解在油中,一是以游离状态存在。以游离状态存在对系统的破坏最为严
8、重。其危害
