裝載機液壓系統清潔度的控制與應用

劉奎波

（廣西柳工機械股份有限公司，廣西 柳州545007）

工程機械液壓系統正在向高壓、高轉速和高精度方向發展，液壓油的污染對液壓系統的性能及可靠性有很大的影響。大部份故障（占70%~80%）均由于液壓油中污染雜質所引起的，所以對液壓油的污染及其控制問題必須引起足夠的重視。而提高裝載機液壓系統的清潔度，可以減少液壓系統中的元件、附件的故障，能大大提高裝載機的品質，降低設備在三包期間企業的成本。

1 油液污染原因及導致結果分析

1.1 液壓系統的污染物來源分析

液壓系統的污染物主要有先天性污染及再生性污染。

1.1.1 先天性污染

（1）鑄件內腔毛坯面清砂不干凈；

（2）零件加工后毛刺清理不徹底；

（3）使用的清洗液不干凈，造成零件污染；

（4）裝配過程帶入到液壓系統中的雜質；

（5）零部件貯運過程中沒有可靠的防護措施；

（6）油漆時將漆料掉入到液壓系統中；

（7）加油時所使用的設備將污染帶入油箱；

（8）油料本身達不到產品清潔度要求。

1.1.2 再生性污染

整機裝配好后，在鏟土、調試及后期工作過程中，液壓系統中運動零件相互摩擦所產生的金屬顆粒造成液壓油的污染現象被稱為再生性污染。

1.2 油液導致的后果

油液污染可導致液壓系統出現三個方面的失效，分別是突發失效、間歇失效及退化失效。

（1）突發失效。簡單來說，當油中大顆粒的污染物進入泵或閥時，將導致葉片被卡死在轉子槽里面無法動作。同樣，大顆粒的污染雜質亦有可能堵塞閥的控制節流孔，使閥的動作不靈活。

（2）間歇失效。舉例來說，若閥座較硬，當污染顆粒接觸閥座時，由于顆粒不能嵌入閥座，導致閥無法順利關閉。雖然，當閥再次被打開時該顆粒會被油液沖走；但其它污染顆粒的出現，將導致上述情形再度發生，即閥無法完全關閉，并出現間歇失效。

（3）退化失效。退化失效則是磨粒磨損、腐蝕、混氣、沖刷磨損或表面疲勞的結果。大多數的污染物質均屬磨粒性的，它們會入侵液壓泵、控制閥或油缸的配合間隙中，使滑動部位的摩擦阻力增大，令元件動作不靈活或誤動作的出現。

2 整機清潔度的要求及檢測方法

2.1 工程機械整機清潔度的要求

根據國家標準要求，以合格品的要求為例：在GB/T14039中，20是指每毫升油液內直徑>5μm的雜質在5 000~1 0000顆范圍內，17是指每毫升油液內直徑≥15μm的雜質在640~1 300顆的范圍內。工程機械整機液壓系統的清潔度等級與工程機械產品等級的關系如表1所示。

表1 各種標準對裝載機液壓系統清潔度的要求（單位(顆)）

2.2 檢測方法

檢測方法主要有顆粒法檢測和稱重法檢測。

顆粒法檢測，即將系統中的液壓油經過充分攪拌均勻后，取出一定量的油液，經濾紙過濾后對單位面積內的雜質進行顆粒計數，然后對照標準確定其清潔度的等級。

稱重法檢測，即對某個液壓元件內部與液壓油接觸的表面，將100 mL的液壓油用Φ0.8μm的濾網過濾后，烘干濾網，稱量雜質的重量。

其中，稱重法較適合于液壓系統中某一單元的清潔度檢測，且只能夠提供污染量分析的依據，但不能測定污染顆粒尺寸的大小。而顆粒法比較適合整個系統的檢測，方便省時，能夠較為準確地提供各個尺寸范圍的污染顆粒大小分布情況分析。

3 液壓系統污染控制途徑

首先，應該將整個液壓系統分成若干單元，對各個單元的雜質含量進行測定，然后找出主要矛盾加以解決。裝載機的液壓系統單元劃分區域有：液壓油箱；油管（軟管、硬管、接頭）；泵（工作齒輪泵、轉向齒輪泵）；閥（分配閥、減壓閥、流量放大閥、先導閥、溢流閥、換向閥）；油缸（轉向油缸、動臂油缸、轉斗油缸）。

按上述方法劃分后，用“稱重法”分別進行逐個元件測定計量，確定其百分比含量后，找出關鍵項和次要關鍵項。由于不同生產單位的設備條件不同，其主要矛盾和次要矛盾會因生產條件和工藝方法而異。而根據測定的初步結果表明：管路、接頭、各類閥等是液壓系統污染的關鍵項，而軟管和鋼管及閥部分又是其關鍵項中的主要項，油箱是次要關鍵項。

（1）軟管部分污染源分析及解決方法

根據其雜質成分分析，我們發現其主要成分為：膠料、鐵屑、鐵銹，其余成分為：纖維、砂粒等雜質。

膠料是由于膠管下料時磨下的膠粒，未清理干凈而造成，解決的方法是下料后用壓縮空氣進行吹除干凈。鐵屑是管接頭加工后清理不干凈所帶入，而鐵銹是管接頭加工后未及時進行防銹處理所產生，解決的方法是管接頭加工后及時進行去毛刺、清洗及防銹處理。

其余雜質是在軟管裝配過程、試驗臺試壓過程以及貯運過程中所產生。解決的方法是清理裝配環境、在試驗臺安裝濾油裝置，以保證試驗用油的清潔度達到標準要求、采用防塵蓋，保護管內的清潔。

（2）鋼管部分污染源分析及解決方法

根據其雜質成分分析，我們發現其主要成分為：鐵屑、鐵銹，其余成分為：焊渣、油漆、管螺紋密封膠、砂粒等雜質。

鐵銹是因為鋼管毛坯表面生銹后處理不干凈，以及成品管件在倉庫存放時間太久而未做防銹處理所產生的。解決的方法是將鋼管的毛坯由原來的普通冷拔鋼管改為精拔鋼管，增加半成品酸洗后的漂洗時間并做好防銹處理。加強生產計劃管理，盡可能縮短成品管件在倉庫的存放時間。

其余雜質是硬管在生產、貯運、裝配等過程中產生的。解決的方法是編制詳細的工藝文件，配備完善的工裝，制定嚴格的檢驗制度。

（3）各類閥部分污染源分析及解決方法

根據其雜質成分分析，我們發現其主要成分為：鐵屑、鐵銹、型砂，其余成分為：鋼丸、油漆、維絲等雜質。對主要成分的雜質采取在裝配前用人工和工具仔細清理干凈；對其余成分的雜質，采取加強裝配過程的防護措施。重要的是在試驗臺的油箱安裝旁路濾油裝置，嚴格控制試驗臺用油的清潔度使其達到標準要求。

（4）油箱部分污染源分析及解決方法

由于油箱部件是密閉式結構，其雜質成分的構成主要是材料本身的銹蝕、焊接時的飛濺、除銹用的沙粒、裝配場地空氣中的粉塵等。解決的方法是焊接前將材料表面的銹蝕處理干凈，焊好后的油箱在裝配前必須將焊縫的焊渣徹底清理干凈以及作好清洗、防銹處理。

4 大流量濾油機的應用

通過上述分析的結果以及采取相應的解決方法后，液壓元件的清潔度得到了較大的提高。但是，由于整機的液壓系統是由各個液壓元件組成的，故整機液壓系統內的雜質就會集少成多。如果在某個元件及生產流程上稍有疏漏，就更會影響整個液壓系統的清潔度。所以，控制整機液壓系統的清潔度是一項系統工程。況且工程機械在工作過程中，液壓系統也還會產生“再生性污染”。因此，解決的方法是在工程機械總裝完成，加油調試后，再采用大流量濾油機對系統液壓油進行旁路過濾。

5 結束語

通過深入仔細的分析，找出液壓系統污染雜質的種類和來源，并采取了相應的解決措施和方法，使液壓系統的清潔度有了大幅度的提高，液壓元件的故障率也大大降低。

[1]徐 灝，等.機械設計手冊[M].北京：機械工業出版社，2001.

[2]孟少農，等.機械加工工藝手冊[M].北京：機械工業出版，2006.

[3]雷天覺，等.新液壓工程手冊[M].北京：北京理工大學出版社，1998.