试析液压系统中的液压油

禹智慧

摘 要：本文通过对污染物的分析、污染物的成份分析方法、油液污染度的等级标准及测定方法、污染控制与管理等几方面内容的探讨，利用相关的检测方法、实验方法，参照国内外各专家的研究成果，使我们掌握污染控制的理论和方法，以便我们在实际工作中对液压系统进行严格的污染控制，使液压介质的污染控制在关键元件所能承受的范围内，减少污染磨损，防止突发性故障，提高液压设备的工作可靠性和使用寿命。

关键词：液压油；污染物；监测；分析；控制

一、液压系统油液污染及对系统的影响

（一）油液污染的原因。液压油的污染主要是由外部原因和内部原因造成的。外部原因是固体杂质、水分、其他油类及空气等进入系统；内部原因除了原有新油液带来的污染物外，在使用过程中相对运动零件的磨损和液压油理化性能的变化。

由于导致污染杂质侵入的各种因素的影响，液压油可能受到不同程度的污染。根据杂质的侵入方式不同，污染可分为三种类型。（1）潜在污染：①自制件中残存污染物；②外购件中潜伏污染物。（2）侵入污染：①装配时侵入污染物；②使用过程侵入污染物；③液压油带入污染物；④修理时侵入污染物。（3）再生污染：①零件磨损产生的污染物。液压油在液压系统工作中生成的污染物，称为再生污染。②液压油发生物理、化学、生物变化的生成物，使金属腐蚀，出现颗粒、锈片等均可造成再生污染。在高温、高压作用下，由于水分、空气以及铜、铁等媒介作用，油液会变质而生成氧化物、树脂油垢等污染物。

（二）油液污染的危害。油液污染直接影响液压系统的工作可靠性和元件的使用寿命。国内外资料表明，液压系统的故障大约有70%是由于油液污染引起的。液压油的污染主要应控制固体颗粒污染物、水分和空气的混入，下面简单介绍固体颗粒污染物对液压元件的影响。

液压油中的固体污染颗粒使液压泵相对运动零件的表面磨损加剧。液压元件暴露于一定的油液污染条件下，其性能衰降率取决于元件的污染敏感度和污染物侵入元件的速率。灰尘颗粒在液压缸内会加速密封的损坏，缸内表面拉伤，泄漏增大，推力不足或动作不稳定、爬行、速度下降、产生异常的声响与振动等故障。液压油污染达到一定程度后，会引起滤网堵塞，液压泵吸油困难，回油不畅而产生气蚀振动和噪声。若堵塞严重时，会因阻力过大面将滤网击穿，完全丧失过滤作用，造成液压系统的恶性循环。液压系统中的水分虽然是液体，但混入油中后危害性很大，它会使油乳化润滑性能降低，使元件及管道生锈，磨损加剧。同时水分在高温下蒸发而产生气蚀，使元件及液压油的寿命受到严重影响，水在油箱中分离出来沉淀到油箱底部，下次开车时又被泵吸入，造成液压泵烧伤。液压油中存在的以气泡形式混入的空气，对元件将产生极坏的影响。

二、油液污染物的成份分析方法

目前用于油液中污染物成分分析的方法主要有：光谱分析、铁谱分析和红外线光谱分析等，下面只简单对光谱分析作一介绍。光谱分析法主要有原子发射光谱和原子吸收光谱两种方法。目前油液分析中使用普遍地为转盘电极式原子发射光谱仪，用光谱仪可以检测油液中的各种磨损金属微粒，以及添加剂元素。根据配置的光电倍增管的数量可以同时检测多达20种元素，并给出其含量（PPM值）。现有的光谱仪一般只能检测

10μm以下的颗粒。近年来大颗粒的光谱技术取得一定进展，检测的颗粒尺寸可提高至30—40μm。

三、油液污染度的测定

（一）质量测定法。质量测定法是指测定单位体积油液中所含固体颗粒污染物的质量，通常用mg/l（或mg/l00ml）表示。

质量测定法利用滤膜过滤装置过滤一定体积的样液，将油液中的固体颗粒污染物收集在微孔滤膜上，通过称量过滤前和过滤后的滤膜质量即可得出污染物的含量。质量测定法所需的测试装置比较简单，但操作费时，测定结果只是油液中颗粒污染物的总量，而不能反映颗粒的尺寸和尺寸分布。

（二）显微镜计数法。用光学显微镜测定油液中固体颗粒污染物的尺寸分布与浓度，是目前应用比较普遍的一种方法，其主要方法和步骤如下：用微孔滤膜过滤一定体积的样液，将样液中的颗粒污染物全部收集在滤膜表面，然后在显微镜下测定颗粒的大小并按要求尺寸范围计数。滤膜孔径一般为0.8μm或1.2μm。显微镜的组合放大倍数通常为100——400倍。最小可检测的颗粒尺寸为5μm。颗粒的尺寸大小利用目镜内的测微尺测定。

为了便于计数，可采用印有正方方格的滤膜，方格的边长为3.08mm，直径为50mm的滤膜起有效过滤面积大约等于100个方格的面积。颗粒计数采用统计学的方法，根据滤膜上颗粒浓度的大小选定若干正方格，按规定的尺寸范围计数，然后折算整个有效过滤面积上的颗粒数。

显微镜计数法采用普通光学显微镜，设备比较简单，能够直观地观察到颗粒污染物的形貌和大小，并能大致判断污染颗粒的种类。但人工计数所需时间长，计数的准确性很大程度上取决于操作人员的经验和主观性。经验表明，显微镜计数法的重复性偏差为30%左右。

四、液压系统的油液清洁度控制

（一）油液污染控制的措施。（1）液压元件的清洗。液压元件在加工、装配或维修过程的每一工艺环节后不可避免的残留有污染，因而必须采取有效的净化措施，使元件达到要求的清洁度。清洁度不符合要求的元件装入系统后，在液流冲刷和机械振动作用下，元件内部固有的污染物释放到油液中，使油液受到污染。此外，元件内部固有的污染物往往是造成元件早期失效的主要原因，如研磨或划伤零件表面，堵塞控制孔口，以及导致运动副卡死等。元件的净化一般包括铸件的清理、加工零件的粗洗和精洗等操作。铸件表面粘结的型砂和氧化物的清除一般用喷丸或在旋转筒中翻滚等方法，也可以用化学方法清洗。 零件的粗洗主要是清除加工残留物、腐蚀物和油脂等。根据不同情况可采用洗涤液、溶剂、碱液或酸液对零件进行浸泡、刷洗或冲洗。对于元件清洁度要求极高的零件，则进行精洗。精洗一般在粗洗后进行。常用的方法有超声波清洗和蒸汽浴洗。超声波清洗是一种很有效的清洗方法。将零件浸泡在盛有清洁溶剂的超声波槽内，利用超声波在槽内液体中产生的激烈冲击力使粘附在零件表面的污染物松动以致脱离。蒸汽浴洗时将零件放置在加热的溶剂蒸汽中，蒸汽在零件表面冷凝从而将污染物洗去。元件在装配后需要进行最后的清洗，使达到产品清洁度要求。动态元件的清洗一般采用流通法在性能试验台或专用的清洗台上进行。（2）液压系统的清洗。液压系统组装完毕后需要进行全面的清洗，以清除在系统组装过程中带入的污染物。组装后的系统采用流通法进行清洗。根据具体情况可以利用液压系统的油箱和液压泵，接入高精度大纳污容量滤油器，也可以采用专用的清洗装置。清洗装置由液压泵、油箱、加热器和滤油器等部分组成。清洗装置的滤油器要求具有足够高的过滤精度

（3-5mm绝对精度）和纳污容量。对于大型系统可采用双筒大容量滤油器，更换滤芯而不中断清洗工作。对于复杂的系统可分为几部分或几个回路分别清洗。系统中对污染敏感的元件或对液流速度有限制的元件，在清洗时应将这些元件从回路断开用旁路连通回路。系统清洗一般采用粘度低的油液，并尽可能提高液流速度，以便使系统回路内的液流保持充分的紊流状态。清洗到一定程度后，将断开的元件接入系统，继续进行循环清洗，一直到系统油液污染度达到规定的要求为止。

（二）液压油过滤与净化。滤油器是液压系统中用以控制油液污染度的重要元件，它的作用是在系统工作中不断滤除内部产生的和外界侵入的污染物，使油液污染度控制在元件污染耐受度的限度之内。

五、结论

（1）液压污染控制的基本内容和目的是通过污染控制措施使系统油液的污染度与关键液压元件的污染耐受度达到合理的平衡，以确保元件的寿命和可靠性。（2）提高元件工作寿命和可靠性最为经济而有效的途径就是采取控制污染的措施，降低油液的污染度。（3）对液压系统油液进行污染监测是一种积极的预防性维护措施。当元件的污染耐受度已确定，则应定期检测系统油液的污染度，以便及时采取必要的措施使油液的污染度保持在元件污染耐受度以内，以保证系统的工作可靠性和元件的寿命。

参考文献：

[1] 胡帮喜.液压润滑系统的清洁度控制[M].工业出版社，2003

[2] 机械原理.高等教育出版社，1989endprint