影響液壓泵使用壽命的外在原因分析及預防措施

孫新明

摘要:液壓就是工程機械液壓系統的動力源,使用過程中諸多因素影響其壽命,分析出影響液壓泵壽命的原因,才能有效地進行預防,才能延長使用壽命。

關鍵詞:液壓泵;壽命;分析

現代工程機械中,液壓傳動技術被廣泛應用,液壓泵則是液壓傳動系統中的最重要的部件——液壓動力源。液壓泵的使用壽命直接影響工程機械的使用成本和使用效率,從而做好液壓泵的使用和維護對提高機械設備的利用率,做好液壓泵的使用和維修對提高機械設備的利用率,降低使用、維護成本,提高經濟效益具有重大現實意義。

液壓泵的使用壽命是指泵體內零部件(密封件除外)損壞或者磨損而使液壓泵喪失使用功能前的運轉時間。影響液壓泵使用壽命的原因很多,除泵本身設計、制造等方面的原因外,現就日常作業過程中的易出現的問題進行分析、預防。

1 禁止給冷液壓系統加載荷運行

液壓油在低溫條件下,流動性較差,加載后會使液壓泵內缺油,使泵內產生抽空現象(空氣被吸入)液壓油中產生大量的氣泡,油中的氣泡對液壓系統的危害是相當大的,主要有以下幾方面。

系統工作不良。液壓油是液壓傳動系統中的動力傳動介質,純凈的液壓油,其壓縮率約為(5-7)×10-3m3/N即壓縮10Mpa時,體積僅被壓縮減少為0.625%,因此在一般情況下,液壓系統中的油可以認定為非壓縮性流體,從而不考慮其壓縮性。但是液壓油中吸入空氣產生氣泡后,其壓縮率就會大幅度增加,使液壓油增加了很高的體積彈性系數,嚴重地危害著系統的工作可靠性,可使控制系統失靈,工作機構產生間歇性運動等。由于氣泡引起的作業裝置誤動,還會發生機械事故,乃至人身傷亡事故。

局部油溫升高。氣體在瞬間被壓縮后,其溫度會急劇升高,氣泡在達到高溫后,便會使周圍的油燃燒,而空氣又是熱的不良導體,產生的大量熱不宜擴散,而油溫局部升高可帶來以下幾個不良后果。

加速油的氧化。根據氧化機理可知,油溫在70℃以上時每升高10℃,其氧化的速度成倍遞增,油溫的升高是促使油氧化的主要原因。氧化后的油通常會生成酸性化合物,引起液壓系統中金屬件的腐蝕。所以更容易產生渣泥、鐵銹、金屬屑等機械雜質,而這些雜質又作為氧化過程中的催化劑,使油液加速氧化,形成了惡性循環。一般情況下油溫在70℃以下,具有很好的化學穩定性。

潤滑性能下降。性能良好的油液能在金屬的摩擦表面形成牢固的油膜,油膜的強度和厚度主要決定于油品的質量。變質后的油液其油膜強度不足以承受工作負荷的壓力,致使金屬表面互相接觸,從而導致摩擦力急劇增加,加速零件的磨損。

加速密封件老化。液壓系統中采用的密封件均由不同化學成分的材料制成,不但要求與油液有好的相容性,而且還要求有適當的工作溫度,如果油溫超過密封件的正常耐熱溫度,便會使其加速老化,失去彈性。而導致密封性下降,使液壓系統泄油,壓力下降。

導致氣蝕發生。油中的氣泡隨系統的運動被油液帶到高壓區域時,體積急劇縮小,使該局部壓力升高,可達數百個大氣壓力,這個局部沖擊可以引起系統壁面的氣蝕。這樣就會造成泵體內部劃傷或使齒輪泵中的傳動軸發生斷裂,柱塞泵拉斷傳動軸密封圈等故障的發生。

為避免液壓系統油溫過低作業時產生的損害,在外部環境溫度起動設備時,必須堅持讓設備在空載條件下運行相應的時間,待液壓油的油溫升至60-70℃之間方可操作機械進行正常作業。當液壓油的油溫升至80℃時應立即停止作業,此時作業就會發生高溫作業時易發生的各種危害。

液壓系統的冷卻主要有兩種方式:

自然冷卻:利用自然風對液壓系統中的各種部件進行冷卻。

強制冷卻:給液壓油循環系統增加一個散熱器利用溫度傳

感器控制風扇的開啟時機,把系統溫度控制在60-70℃之間。為使液壓冷卻系統工作可靠,要經常對液壓油散熱器進行保養,使之表面清潔、通風暢快,達到給油液冷卻的目的。

2 保持油箱清潔,經常檢查液壓油箱的油量

液壓油箱在液壓系統中的主要作用是儲油、散熱和分離油中所含的空氣及消除泡沫,一般工程機械的液壓系統的油箱是液壓泵最大流量的2-3倍。并標有液壓油面的最底、最高位置。油面低于最底位時,應補充相同型號的油液,避免因油液不足將空氣吸入液壓泵,致使液壓泵磨損。但是油面也不能(在非工作狀態時)高于最高油位。一是影響油液空氣氣泡的消除。二是液壓系統內油液全部回到油箱時造成泄油。同時檢查液壓油箱的通氣孔保證其暢通。一是保證液壓油中的氣體分離后排掉。二是避免油箱封閉,液壓泵工作時油箱內產生真空。

保證液壓油清潔。液壓油是液壓系統中的工作中的介質,如果油液中含有一定數量的灰塵,那么,就會對液壓泵產生磨損使其壽命減少,并且促使油液氧化加快。工程機械帶有液壓濾清系統的,要定期更換濾芯。同時要按期測量油液的污染度,最簡單的方法是目測。人的正常視力極限為40微米左右,因此油液中污染物雜質的顆粒尺寸大于40微米時,眼睛就可以觀察到。這時,表明油液的污染已經很嚴重,必須更換。在更換液壓油箱的油液后,應開動機器循環運轉幾次,以排除系統中的空氣。另外更換液壓油管、閥時,也要注意清潔,不要將灰塵帶入液壓系統中去,以減少對液壓油的污染,對液壓泵的磨損。

液壓系統的泄漏。液壓系統的泄漏分內泄、外泄兩種,內泄主要是泵、閥、缸等工作元件的內部泄漏,油液從高壓處向低壓處泄漏,它不會減少系統內油液的數量,只會增加一定量的能耗。外泄是油液向液壓系統外的泄漏,如接頭、閥、油缸以及修理液壓系統時的泄漏,油箱有漏點等原因。這也是液壓油數量減少的主要原因,如果外泄的液壓油沒有及時得到補充,那么在液壓泵工作時就會從入口處產生渦流,使空氣被吸入液壓泵中,并造成大量的氣泡,通過氣蝕使液壓泵產生損壞。

防止水分進入液壓系統。水進入液壓系統后少則產生水蒸氣產生氣泡,多則使液壓油乳化變質,對液壓泵使用壽命產生影響。

3 避免在液壓系統有載荷的情況下突然啟動或停止。

當液壓系統有載荷時液壓泵突然啟動或停止時,在控制系統開啟的瞬間,由于載荷的作用液壓系統存有相當的壓力,該壓力會反作用在液壓泵上,因為這個反方向壓力的作用時間極短,形成一個沖擊力,給液壓泵軸造成傷害。而液壓系統的泄壓閥的反應時間與壓力作用在液壓泵的時間基本相同。從而要避免液壓系統有載荷時的突然啟動或停止。

4 液壓泵在安裝時應注意的問題

液壓泵的動力輸入軸是不能承受徑向力和軸向力,通常是用聯軸器聯接動力輸入的,因設計、制造原因,泵軸與聯軸器同軸度的要求有嚴格的規定。裝配時的偏差隨著泵的軸速提高,離心力加大,促使聯軸器變形加大,而聯軸器變形加大又使離心力再加大,造成惡性循環,導致液壓泵泵軸擺轉、振動,噪聲加大,從而影響液壓泵的使用壽命。另外在使用過程中應經常檢查聯軸器銷是否松動,加以緊固,橡膠圈磨損的要及時更換。

聯軸器的裝配要求。

工程機械在使用的過程中,不可避免地要對設備進行維修和養護,在液壓泵的安裝過程中要注意聯軸器安裝的精確度。

剛性聯軸器:兩軸的同軸度誤差不得大于0.05mm;彈性聯軸器:兩軸的同軸度誤差不得大于0.1mm;兩軸的角度誤差不得大于1度。

由于裝配的精度可靠,可保證液壓泵在工作時產生的離心力,在設計允許范圍內,可保證泵的正常使用。反之使泵承受超出設計所承受的外力,致使泵體經常磨損,縮短了液壓泵的使用壽命。

液壓技術在工程機械的廣泛應用,使設備結構更加緊湊,更利于操控,正常的使用,合理的維護對提高液壓泵乃至整機的壽命尤為重要。