淺談機(jī)床使用維護(hù)中液壓油清潔的重要性

液壓傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)裝置的體積小、質(zhì)量輕、運(yùn)動(dòng)慣量小、動(dòng)態(tài)性能好，而且反應(yīng)敏捷，承載能力大，調(diào)速范圍廣，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)和易于自動(dòng)化等諸多優(yōu)點(diǎn)，在自動(dòng)、半自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床和數(shù)控機(jī)床以及自動(dòng)線中得到了廣泛應(yīng)用。液壓系統(tǒng)安全、可靠、穩(wěn)定工作是保證機(jī)床正常運(yùn)行的關(guān)鍵。根據(jù)國內(nèi)外的統(tǒng)計(jì)資料分析，油液污染是液壓系統(tǒng)發(fā)生故障及液壓元件過早磨損或損壞的主要原因，由此引起的損失約占液壓系統(tǒng)全部故障損失的70%～80%。因此，控制機(jī)床液壓系統(tǒng)油液污染已經(jīng)成為保證設(shè)備安全、高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵，必須認(rèn)真對(duì)待。

一、液壓系統(tǒng)中油液的地位和作用

液壓油是液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)，不但能傳遞能量，而且對(duì)液壓裝置的機(jī)構(gòu)和零件起潤滑作用。油液在液壓系統(tǒng)中流動(dòng)，通過控制機(jī)構(gòu)完成設(shè)定的工作任務(wù)。工作中，液壓系統(tǒng)液體的壓力、流速、溫度，在很大范圍內(nèi)變化著。液壓油質(zhì)量的優(yōu)劣通過直接影響液壓系統(tǒng)的工作狀況進(jìn)而決定了機(jī)床工作的精度等級(jí)。

液壓油使用中除了特殊需要外，一般不考慮油液的壓縮性，但是當(dāng)溫度發(fā)生變化時(shí)，油液的密度和粘度會(huì)發(fā)生變化，密度隨著溫度升高而下降，隨著壓力的增加而增大;溫度升高粘度下降，這是油液的黏度特性。

油液的黏度，對(duì)液體通過縫隙泄漏、流經(jīng)管路孔道時(shí)的摩擦阻力、液壓泵吸油、潤滑油膜的厚度等，都有很大的影響。一般說來，對(duì)于高壓系統(tǒng)及工作溫度較高時(shí)，選擇黏度較大的油液，反之，應(yīng)選擇黏度較小的油液。

油液的黏度特性也指導(dǎo)我們?cè)跈C(jī)床維護(hù)中，根據(jù)氣候變化，及時(shí)更換油品，以滿足機(jī)床在不同季節(jié)的工作要求。

高溫影響到油液的熱穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性，能使油液化學(xué)品質(zhì)發(fā)生變化。水會(huì)造成油液乳化，大大增加系統(tǒng)元件的腐蝕。且低溫時(shí)水點(diǎn)析出，對(duì)機(jī)床系統(tǒng)的工作、潤滑會(huì)造成嚴(yán)重影響。另外，油液中混入空氣，對(duì)系統(tǒng)中元件會(huì)產(chǎn)生不良影響，例如系統(tǒng)的嘯叫以及管路元件銹蝕等。溫度越高空氣溶解越多，空氣分離壓越高。這個(gè)特性提示我們，在系統(tǒng)注油及回油過程中，盡量減少油液與空氣接觸的機(jī)會(huì)，減少油液中空氣的溶解量。

液壓油對(duì)于材料的相容性，也要充分加以考慮。比如絕緣材料、密封材料、軟管等，如果不和油液具有相容性，不僅破壞油液的品質(zhì)，還會(huì)使相關(guān)材料失效，比如不耐油的橡膠，在油液中會(huì)溶解、硬化的性質(zhì)，是在機(jī)床使用維護(hù)中要提請(qǐng)?zhí)貏e注意的。

二、機(jī)床液壓系統(tǒng)污染的危害

一是油液污染顆粒進(jìn)入液壓元件的配合間隙，使滑動(dòng)表面摩擦加劇，劃傷配合表面的配合精度和表面粗糙度，使泄漏增加，甚至造成元件動(dòng)作靈敏度降低或動(dòng)作循環(huán)錯(cuò)亂，污染將導(dǎo)致元件壽命縮短和工作失常。

二是油液中污染物會(huì)使液壓元件的阻尼小孔、縫隙式控制閥口堵塞，使液壓元件不能正常工作。對(duì)于先導(dǎo)型溢流閥，污染顆粒可能卡住先導(dǎo)滑閥，使系統(tǒng)壓力無法建立;對(duì)于流量控制閥，積聚在縫隙閥口處的污染物則會(huì)影響速度的穩(wěn)定性。

三是油液污染會(huì)使油的黏度發(fā)生變化，使油液抗乳化性、潤滑性和消泡性等物理、化學(xué)性能降低，導(dǎo)致油液過早老化失效，并引起各種液壓系統(tǒng)故障。

三、液壓系統(tǒng)油液污染物種類及污染原因分析

一是固體污染物:主要有切屑、鑄造沙粒、焊渣、灰塵、毛刺等。固體污染在整個(gè)液壓系統(tǒng)污染中占有相當(dāng)大的比重。

二是液體污染物;主要有水分、清洗液(油)或者其他種類的液壓油。

三是氣體污染物:主要有從大氣混入系統(tǒng)的空氣和從油液中分離出來的氣體。

各種污染物質(zhì)侵入系統(tǒng)的渠道見表1。

四、污染度的測定方法與等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

1.固體污染顆粒的測定方法及等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

固體污染顆粒的測定方有用肉眼直接觀察的目測法;有把一定體積油液樣品中的污染物用濾紙顏色來判斷污染度的比色法;有用顯微鏡法、光散射法與光遮蔽法等計(jì)數(shù)的顆粒計(jì)數(shù)法，其污染度標(biāo)準(zhǔn)有ISO/DIS4406，美國宇航局標(biāo)準(zhǔn)NAS1638和美國汽車工程學(xué)會(huì)1963年提出的標(biāo)準(zhǔn)SAE749D等;有重量法，其污染度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)主要有NAS1638和MILSTD1246A;還有污染指數(shù)法，它是根據(jù)油液通過薄膜濾網(wǎng)時(shí)通暢程度來確定其污染度的一種方法，本方法對(duì)測定0.25～5μm顆粒的污染度有效，適用于伺服系統(tǒng)油液污染度的測定。

2.油液中液體污染物的測定

油液中的液體污染物主要是水分，測定礦物油型系統(tǒng)油液含水量的方法有Karl-Fisher法，其重復(fù)測量精度為11×10-6，油液中氣體污染物的測定，目前尚無標(biāo)準(zhǔn)。

五、機(jī)床液壓系統(tǒng)污染控制

機(jī)床液壓系統(tǒng)的污染控制，貫穿于液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、安裝、使用與維護(hù)全過程。系統(tǒng)污染量=系統(tǒng)原有和新生污染物+系統(tǒng)侵入污染物-系統(tǒng)濾油器濾掉的污染物。

1.減少系統(tǒng)原有污染物，控制新生污染物

機(jī)床液壓系統(tǒng)在生產(chǎn)安裝以及投產(chǎn)使用前，必須對(duì)系統(tǒng)中所有的液壓管路進(jìn)行酸洗、清洗。消除制造安裝過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)對(duì)油液的污染。

2.防止系統(tǒng)侵入污染物

在往油箱內(nèi)注入液壓油時(shí)，應(yīng)使用專用的過濾機(jī)將油桶里的新油注入油箱，并注意插入油桶和油箱內(nèi)的輸油管應(yīng)清潔，防止將雜質(zhì)帶入油箱。濾油機(jī)的濾芯也應(yīng)及時(shí)更換。

3.清除系統(tǒng)中污染物

根據(jù)系統(tǒng)使用情況，定期檢查、清洗或者更換濾芯，清理油箱，對(duì)于新的設(shè)備在投產(chǎn)使用初期應(yīng)加大清洗力度，一般油箱應(yīng)2個(gè)月清洗一次，過濾器濾芯1個(gè)月清洗一次。這樣堅(jiān)持半年左右時(shí)間，再視油液的清潔情況適當(dāng)延長維護(hù)保養(yǎng)周期，形成良性的養(yǎng)護(hù)周期。或者在系統(tǒng)中安裝壓力繼電器等報(bào)警裝置時(shí)時(shí)監(jiān)測油液狀態(tài)。正確選擇、使用和維護(hù)濾油器是控制污染的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

六、機(jī)床液壓系統(tǒng)的日常維護(hù)

液壓潤滑設(shè)備與其他機(jī)械設(shè)備相比較，有很大區(qū)別，專業(yè)性強(qiáng)。機(jī)床液壓系統(tǒng)尤其是大型數(shù)控機(jī)床，其使用維護(hù)不僅要求具有液壓專業(yè)知識(shí)，豐富的現(xiàn)場維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，還要求具有較高的綜合素質(zhì)，必須熟悉液壓機(jī)械系統(tǒng)的工作原理，還要求熟悉相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，比如機(jī)床電氣，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等。要具有很強(qiáng)的責(zé)任心、良好的溝通能力以及多專業(yè)、學(xué)科協(xié)作的能力。

第一，維護(hù)人員必須掌握液壓系統(tǒng)專業(yè)知識(shí)，以及液壓系統(tǒng)的動(dòng)作順序以及元件性能知識(shí)。掌握故障分析診斷以及處理方法。

第二，要嚴(yán)格遵守設(shè)備規(guī)程和工藝紀(jì)律。一要嚴(yán)格按設(shè)備要求選擇油品，滿足系統(tǒng)對(duì)介質(zhì)特性的要求。如黏度、抗磨性、級(jí)壓性，考慮環(huán)境對(duì)油的影響，及時(shí)檢測及過濾或者更換液壓油，考慮油的相容性，避免油液變質(zhì)、乳化等事故的發(fā)生。元件更換過程嚴(yán)格控制和防止油液污染，最大限度地保持液油清潔，減少設(shè)備故障的發(fā)生，延長設(shè)備使用壽命，保證設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定可靠。二要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)規(guī)定和工作要求合理調(diào)節(jié)液壓潤滑系統(tǒng)工作壓力、速度、溫度、流量等參數(shù)，以免發(fā)生意外故障。壓力調(diào)低會(huì)造成液壓系統(tǒng)失控，影響油膜的形成，造成設(shè)備報(bào)警，嚴(yán)重的會(huì)造成機(jī)件磨損或損壞，影響整個(gè)機(jī)床的加工精度等。三要嚴(yán)格巡檢制度，健全巡檢紀(jì)錄:機(jī)床維護(hù)中，要建立嚴(yán)格的巡檢制度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患，避免事故擴(kuò)大。巡檢紀(jì)錄是故障處理、事故分析、設(shè)備總結(jié)的主要依據(jù)。做好以下記錄:泵的運(yùn)行狀況，油箱液位變化，油液溫度，過濾器污染及更換，管路、元件泄漏等。

第三，做好油品管理。在機(jī)床設(shè)備維護(hù)過程中，會(huì)遇到幾種油液同時(shí)存放管理的情況，油品的管理也要做到規(guī)律有效。一是建立用油檔案，反應(yīng)油的牌號(hào)，初裝數(shù)量，以及換油情況。二是建立油品檢驗(yàn)制度，在線油品定期化驗(yàn)，或者根據(jù)現(xiàn)場情況隨時(shí)化驗(yàn)，不合格及時(shí)處理，新油入庫要檢驗(yàn)。三是現(xiàn)場加油要對(duì)牌號(hào)，必須使用濾油機(jī)加油，保證油的清潔度指標(biāo)。油品分區(qū)存放，數(shù)量充足，標(biāo)示清楚，專桶專用，以免造成油品混號(hào)。

多年來的生產(chǎn)及教學(xué)實(shí)踐，使我們懂得了，機(jī)床液壓系統(tǒng)正常工作的突破口，就是要從控制系統(tǒng)油液的清潔度入手，這項(xiàng)主動(dòng)預(yù)知維修基礎(chǔ)工作應(yīng)貫穿到日常的液壓設(shè)備操作、維護(hù)以及檢修工作中。在機(jī)床設(shè)備正常運(yùn)行期間，用各種手段采取預(yù)防措施，監(jiān)控系統(tǒng)油質(zhì)清潔度，隨時(shí)排除引起液壓系統(tǒng)失效的因素，將事故防線提前，是確保系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵。針對(duì)具體的液壓系統(tǒng)，通過制定相應(yīng)的可執(zhí)行的目標(biāo)清潔度監(jiān)控標(biāo)準(zhǔn)，將監(jiān)測系統(tǒng)目標(biāo)清潔度這項(xiàng)預(yù)知維修工作貫穿始終，為機(jī)床液壓系統(tǒng)的可靠運(yùn)行提供了重要保證。延長機(jī)床使用壽命，降低機(jī)床故障率，液壓油的清潔至關(guān)重要。

(作者:北京交通大學(xué)機(jī)械與電子控制工程學(xué)院工程碩士，北京市首鋼技師學(xué)院)