淺談液壓油清潔度對(duì)磁浮列車液壓制動(dòng)系統(tǒng)的影響及其質(zhì)量控制

郭興河

摘 要：液壓制動(dòng)系統(tǒng)作為磁浮列車的安全系統(tǒng)，是列車的核心組成部分;其可靠與否直接關(guān)系到列車運(yùn)行安全;而液壓油清潔度對(duì)液壓制動(dòng)系統(tǒng)的性能有著非常重要的影響。本文簡(jiǎn)要介紹了液壓油清潔度檢測(cè)方法及其評(píng)定標(biāo)準(zhǔn);簡(jiǎn)要分析了液壓油液清潔度對(duì)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，以及導(dǎo)致油液污染產(chǎn)生的原因;重點(diǎn)介紹了液壓系統(tǒng)液壓油液清潔度質(zhì)量控制措施。

關(guān)鍵詞：液壓制動(dòng)系統(tǒng);液壓油;清潔度;影響;控制措施

中圖分類號(hào)：U482 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2020）02-0056-02

0引言

近年來，隨著長(zhǎng)沙磁浮機(jī)場(chǎng)線，北京磁浮S1線的成功開通商業(yè)運(yùn)營(yíng)。磁浮列車作為新制式軌道交通的重要一員，以其造價(jià)低、轉(zhuǎn)彎半徑小、爬坡能力強(qiáng)、噪聲低、污染小、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)越來越得到市場(chǎng)的認(rèn)可。液壓制動(dòng)系統(tǒng)作為磁浮列車的安全系統(tǒng)，是列車的核心組成部分;其可靠與否直接關(guān)系到列車運(yùn)行安全。保證液壓制動(dòng)系統(tǒng)的穩(wěn)定、可靠對(duì)列車安全運(yùn)行尤顯重要。

液壓制動(dòng)系統(tǒng)集機(jī)、電、液、氣、網(wǎng)絡(luò)為一體。在工作中，液壓傳動(dòng)是用液壓油做傳動(dòng)介質(zhì)的，液壓油除了傳動(dòng)功能，還有潤(rùn)滑、冷卻等功能。液壓油受到污染，油液長(zhǎng)時(shí)間工作會(huì)導(dǎo)致油液性能顯著下降。當(dāng)達(dá)不到液壓元件的使用性能要求時(shí)，液壓元件就會(huì)加速磨損，系統(tǒng)出現(xiàn)堵塞，特別是卡閥等現(xiàn)象;從而降低液壓系統(tǒng)的可靠性，進(jìn)而影響列車的安全制動(dòng)，使列車運(yùn)行安全受到威脅。由此可見液壓油的清潔度對(duì)液壓制動(dòng)系統(tǒng)的性能有著非常重要的影響。液壓油清潔度的質(zhì)量控制對(duì)保證磁浮列車液壓制動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠有著十分重大的意義。

1液壓油清潔度檢測(cè)方法及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

1.1液壓油清潔度檢測(cè)方法

清潔度常用單位體積液壓油中所含固體顆粒污染物的質(zhì)量或顆粒數(shù)表示，分別對(duì)應(yīng)質(zhì)量檢測(cè)分析法和顆粒檢測(cè)分析法。

質(zhì)量檢測(cè)分析法是通過測(cè)量分析單位體積油液中所含固體顆粒污染物的質(zhì)量表示油液的污染等級(jí)，通常用mg/l或mg/100ml表示[1]。質(zhì)量檢測(cè)分析法檢測(cè)結(jié)果只是油液中顆粒污染物的總量，不能反映顆粒污染物的大小和尺寸分布，無法滿足油液檢測(cè)的更高要求。目前主要檢測(cè)一些清潔度要求不高的油液，一般實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)用得較多。

顆粒檢測(cè)分析法是通過測(cè)量分析單位體積油液中各種尺寸顆粒污染物的顆粒數(shù)表示油液的污染等級(jí)。顆粒檢測(cè)分析法能分析測(cè)定油液中顆粒污染物的尺寸分布和濃度，檢測(cè)精度高。顆粒分析法有顯微鏡法、顯微鏡比較法和自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)法等。其中自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)法具有計(jì)數(shù)快、精度高和操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，目前在油液分析檢測(cè)中廣泛采用自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)法。

1.2液壓油清潔度評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)

液壓油清潔度的評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)主要有我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14039《液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)固體顆粒污染等級(jí)代號(hào)》，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 4406，美國(guó)國(guó)家宇航標(biāo)準(zhǔn)NAS 1638，航天標(biāo)準(zhǔn)SAE AS4059F。其中，國(guó)標(biāo)GB/T14039與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 4406等效;SAE AS4059F是NAS 1638的升級(jí)版，但是NAS 1638使用較早，應(yīng)用廣泛，現(xiàn)在仍然在使用，行業(yè)內(nèi)普遍采用此標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)液壓油清潔度。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 4406使用取樣油液1ml液壓油中顆粒污染物尺寸，，的顆粒數(shù)量來確定油液清潔度等級(jí)。NAS 1638使用取樣油液100ml液壓油中規(guī)定顆粒大小范圍內(nèi)的最大顆粒數(shù)來確定油液清潔度等級(jí)。有（5～15），（15～25），（25～50），（50～100），（>100）等5個(gè)尺寸段。SAE AS4059F也使用取樣油液100ml液壓油中規(guī)定顆粒大小范圍內(nèi)的最大顆粒數(shù)來確定油液清潔度等級(jí)，也有5個(gè)尺寸段。分別為（5～10），（10～25），（25～50），（50～100），（100～150）。雖然各標(biāo)準(zhǔn)取樣項(xiàng)目不一樣，但是他們之間有一定的參照對(duì)應(yīng)關(guān)系。不同清潔度等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之間相應(yīng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系詳見表1。

從表1中可知，等級(jí)數(shù)碼越大，表示油液中顆粒污染物濃度越大，清潔度越差。

2污染物的來源及產(chǎn)生的危害

2.1污染物的來源

油液遭受污染的原因是多方面的，最主要是外界侵入污染物和系統(tǒng)工作過程中產(chǎn)生污染物。

2.1.1外界侵入污染物

（1）液壓裝置、元件組裝時(shí)殘留的污染物，主要有金屬切屑、毛刺、焊渣、磨粒、鐵銹、型砂等。這是我們主要控制的污染源[3]。

（2）油液在運(yùn)輸過程中帶來的污染物。

（3）從工作環(huán)境中混入的污染物，主要有空氣、塵埃、水滴等。

2.1.2系統(tǒng)工作過程中產(chǎn)生污染物

（1）液壓裝置中相對(duì)運(yùn)動(dòng)的元件磨損時(shí)產(chǎn)生的污染物，主要有金屬微粒、銹斑、涂料、密封件磨損剝離物等。

（2）油液物理化學(xué)性能變化時(shí)產(chǎn)生的污染物，主要是油液變質(zhì)后產(chǎn)生的膠狀生成物等。

2.2污染物產(chǎn)生的危害

（1）加速元件的污染磨損，降低使用壽命。

（2）加速油液性能劣化，降低系統(tǒng)運(yùn)行效率。

（3）造成元件的堵塞與卡滯故障， 如閥卡;導(dǎo)致液壓系統(tǒng)穩(wěn)定性降低，影響制動(dòng)性能，使行車安全受到威脅。

3清潔度的控制

液壓系統(tǒng)清潔度的控制要從設(shè)計(jì)、采購、生產(chǎn)制造、運(yùn)行維護(hù)等多方面進(jìn)行控制，其中生產(chǎn)制造過程污染是導(dǎo)致液壓系統(tǒng)故障的最主要環(huán)節(jié)。為此應(yīng)該對(duì)生產(chǎn)制造過程加強(qiáng)重點(diǎn)控制。

3.1液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程的清潔度控制

磁浮列車液壓制動(dòng)系統(tǒng)制動(dòng)時(shí)間響應(yīng)快，控制精度高，系統(tǒng)中設(shè)置有比例控制閥，為此設(shè)計(jì)時(shí)要考慮液壓油液清潔度必須滿足比例控制閥的清潔度等級(jí)要求，以保證關(guān)鍵液壓元件的工作性能。通常滿足比例控制閥使用要求的油液等級(jí)為NAS 1638之7級(jí)。為此系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)清潔度要求不得低于此等級(jí)。同時(shí)在設(shè)計(jì)時(shí)，液壓系統(tǒng)管路、接頭等附件考慮采用防銹性能良好的不銹鋼材料。

3.2外購液壓件清潔度的控制

磁浮列車液壓制動(dòng)系統(tǒng)外購液壓件主要有液壓制動(dòng)控制單元、液壓制動(dòng)夾鉗、液壓支撐油缸、蓄能器、各類管路連接接頭、管路原材料等。

（1）各液壓制動(dòng)控制單元、液壓制動(dòng)夾鉗、液壓支撐油缸、蓄能器等系統(tǒng)部件到廠檢驗(yàn)時(shí)必須有合格證，質(zhì)量保證書，清潔度符合設(shè)計(jì)要求，包裝運(yùn)輸中各油口封堵完好，油口無破損，擦傷。

（2）各類管路接頭內(nèi)壁及螺紋無飛邊、毛刺，外觀無破損、裂紋，無斑點(diǎn)等。

（3）外購液壓油必須到達(dá)NAS 1638之6級(jí)，推薦使用軌道交通車輛液壓制動(dòng)系統(tǒng)專用液壓油。

3.3自制件清潔度的控制

液壓制動(dòng)系統(tǒng)自制件主要為硬管管路總成。管路的制造過程必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求和工藝規(guī)程進(jìn)行。嚴(yán)格質(zhì)量檢查，執(zhí)行事前、事中、事后檢驗(yàn)。

3.4液壓件存放清潔度的控制

各外購液壓件應(yīng)室內(nèi)存放，并放置在專用的貨架上，存放處應(yīng)清潔無塵。自制管路總成各進(jìn)出口使用膠帶或膠堵等密封，避免雨水、灰塵等進(jìn)入。

3.5液壓件裝配清潔度的控制

（1）液壓件裝配時(shí)，各液壓件裝配過程中嚴(yán)禁戴手套作業(yè)。

（2）轉(zhuǎn)運(yùn)過程中各油口封堵完好，嚴(yán)禁無封堵或者有破損的情況下在地上拖移，在車上裝配。

（3）各液壓系統(tǒng)部件裝配前，應(yīng)檢查其油口處是否擦傷，是否有異物。只有無擦傷、無異物才能裝配。裝配前應(yīng)排盡元件里面殘余的液壓油，避免不同牌號(hào)的液壓油混合。

（4）各管路沒有連接前，裝配好的液壓件的各油口應(yīng)用膠堵堵住，避免他人作業(yè)時(shí)，有異物進(jìn)入，造成二次污染。

3.6液壓系統(tǒng)使用中清潔度的控制

液壓系統(tǒng)所有部件及管路附件裝配連接完成，完成密封性試驗(yàn)后。應(yīng)斷開液壓制動(dòng)控制單元和液壓制動(dòng)夾鉗，對(duì)管路進(jìn)行清洗。清洗后油液清潔度等級(jí)達(dá)到NAS 1638之6級(jí)。

整機(jī)調(diào)試后，檢驗(yàn)液壓油污染等級(jí)必須到達(dá)NAS 1638之7級(jí)。系統(tǒng)液壓油新機(jī)第一次更換時(shí)間為半年，以后每1年更換一次。更換前必須將原液壓油排盡，新的液壓油必須保持和原液壓油牌號(hào)一致。液壓系統(tǒng)吸油過濾器濾芯應(yīng)每工作1000小時(shí)更換清洗一次，回油過濾器濾芯應(yīng)每工作300小時(shí)更換清洗一次。

4結(jié)語

據(jù)統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，液壓系統(tǒng)75%以上的故障都是液壓油液污染造成的，控制好油液清潔度，會(huì)大大的降低液壓系統(tǒng)的故障率[2];為此液壓油清潔度的質(zhì)量控制對(duì)保證磁浮列車液壓制動(dòng)系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠有著十分重大的意義。液壓系統(tǒng)清潔度的控制是一個(gè)系統(tǒng)性工作，控制要貫穿產(chǎn)品全周期，從設(shè)計(jì)、采購、生產(chǎn)制造到售后維護(hù)要嚴(yán)格按照企業(yè)制定的技術(shù)指導(dǎo)文件進(jìn)行。企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量管理，建立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)馁|(zhì)量體系，提高各員質(zhì)量控制意識(shí)。設(shè)計(jì)、采購過程高標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)制造、售后維護(hù)嚴(yán)過程。只有控制好液壓油的清潔度，才能提高液壓制動(dòng)系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性，從而保證列車運(yùn)行安全。

參考文獻(xiàn)

[1] 葉嘉斌，袁場(chǎng).有軌電車制動(dòng)系統(tǒng)液壓油清潔度的檢測(cè)探討[J].中國(guó)設(shè)備工程，2018（20）：68-69.

[2] 李德明.工程機(jī)械液壓系統(tǒng)清潔度控制方法探討[J].建筑機(jī)械化，2015（02）：94-96.

[3] 王積偉，章宏甲，黃宜.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.