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折弯机液压系统油液的污染分析

发布时间:2019-4-19
  1.污染物种类与特性
  (1)污染物种类折弯机液压系统油液中的污染物是指折弯机液压系统油液中不希望有的并对系统有危害的物质。从广义上来说,可分为物质型的污染物和能量形式的污染物两大类。
  实际折弯机液压系统油液中的物质型污染物主要有固体颗粒、水、空气、化学物质和微生物等。物质型污染物以气体、液体和固体三种物理状态存在于油中。气体污染物可以呈溶解状态,或者作为气泡或气团的形式混杂于折弯机液压系统油液中。液体污染物根据它的密度和它与基础液体相溶性的不同,可以是游离状态、溶解于基础油或使基础油成为乳化液三种形式。液体本身和所有没有一定形状的凝聚性物质,如黏胶、沥青和所有的微生物残骸之类的沉淀物都属于液体污染物这个范畴。固体污染物通常以微粒状态出现,通称为颗粒。
  在液压系统中存在的辐射、静电、腐蚀、磁场和热能等是一类属于能量形式的污染物。静电可以对元件造成电流腐蚀,并且可能引起矿物油的挥发物碳氢化合物燃烧而造成火灾。磁场的吸力可使铁磁性磨屑吸附在零件表面或间隙内,引起元件的污染磨损和堵塞卡紧等故障。系统中过多的热能使油温升高,引起折弯机液压系统油液润滑性能下降和元件泄漏增大,并加速折弯机液压系统油液变质和密封老化失效。
  (2)固体颗粒污染物的特性表征液压油中固体颗粒污染物特性的主要参数为:污染物的密度、硬度、形状、尺寸及尺寸分布等。这些特性与元件的污染磨损和工作可靠性有密切的关系。特别是颗粒的形状、尺寸和尺寸分布是与污染控制有关的重要因素。
  1)颗粒形状和尺寸:固体颗粒的形状是多种多样的,如多面体状、球状、片状、针状和纤维状等,一般都是不规则的。为了定量描述固体颗粒污染物的大小,一般用代表其形状特征的尺寸来表示。形状规则的颗粒(球形体、正方体等),可用球体的直径、正方体的边长描述。形状不规则的颗粒,则可以根据不同的测量方法及所需反映的形状特征用不同特征尺寸来表示。例如,用显微镜测量颗粒大小时,一般以颗粒的最大长度作为颗粒的尺寸;用光电装置测量颗粒尺寸时,以与投影面积相等的圆的直径(导出直径)表示颗粒的尺寸等。
  2)颗粒尺寸分布:常见的固体颗粒物一般是由不同尺寸颗粒组成的颗粒群。颗粒群中各种尺寸颗粒的数量即称之为颗粒尺寸分布。在分析研究颗粒尺寸分布时,通常采用频率分布函数。分布函数可用作矩形图的方法求得。常见的颗粒尺寸分布规律有正态分布、对数正态分布和罗辛.拉姆勒尔(Rosin.Rammler)分布。
  自然界中的粉尘或实际液压折弯机系统油液中的颗粒污染物尺寸很少呈正态分布。特别是在液压系统中,由于小颗粒生成率高,数量多,因而分布曲线向小颗粒尺寸方向偏斜。图1是用普通坐标表示的正态分布与实际系统中的颗粒尺寸分布。当液压系统在最初的使用阶段,即污染物开始生成阶段,一般呈常规的尺寸分布状态(正态尺寸分布):但当污染颗粒使液压元件运动表面不断地磨损时,颗粒分布曲线呈非对称分布,小尺寸颗粒的比例增加,这是由于小尺寸粒子不断增加的缘故。
  
  图1 正态分布与实际系统颗粒尺寸分布            图 颗粒尺寸分布
  研究表明,实际液压系统中颗粒污染物的尺寸分布比较接近对数正态分布。目前在液压系统污染控制中普遍采用修正的对数正态分布。这种分布具体表示如下:将颗粒计数得到的大于某一尺寸的累计颗粒数绘在矿坐标纸上,横坐标为颗粒尺寸的对数平方(192D),纵坐标为累计颗粒数的对数(19N)。采用这种表示方法的主要优点是可以直接读出不同尺寸范围的颗粒数,而尺寸分布基本上符合线性规律。
  图2是根据坐标绘制的颗粒尺寸分布,它广泛应用于液压系统污染控制中描述颗粒污染物的尺寸分布。图2中L1,和L2为两个油样中颗粒污染物的尺寸分布,它们具有相同的污染物质量浓度,但颗粒尺寸分布不同。油样L1中颗粒尺寸分布宽,大颗粒数量多,而油样L2中小颗粒较多。
  2.折弯机液压系统油液污染的原因
  液压油的污染是由外部原因和内部原因共同造成的。外部原因主要是固体杂质、水分、其他油类及空气等进入系统;内部原因是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等。由于导致污染杂质侵入的各种因素的影响,液压折弯机液压系统油液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,即潜在污染、侵入污染及再生污染。污染类型及造成污染的具体原因如表8—4所示。
  表4折弯机液压系统油液污染类型及原因
  

污染类型

污染原因

潜在污染

自制件中残存污染物

外购件中潜伏污染物

侵入污染

装配时侵入污染物

使用过程侵入污染物

液压油带入污染物

修理时侵入污染物

再生污染

零件磨损产生的污染物

液压油发生物理和化学变化的生成物及衍生物

  3.折弯机液压系统油液污染的危害
  折弯机液压系统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80%是由于折弯机液压系统油液污染引起的。液压油的污染防治主要应控制固体颗粒污染物、水分和空气的混入。
  4.污染物成分分析
  液压系统在工作中,从外界环境不断侵入各种污染物,并且由于元件磨损和折弯机液压系统油液劣化,从内部不断生成各种污染物。通过对折弯机液压系统油液中污染物的检测和成分分析,可以获得有关污染侵入、元件内部磨损和折弯机液压系统油液衰变的信息,为设备维护和油质管理提供依据。目前用于折弯机液压系统油液中污染物成分分析的方法主要有:光谱分析、铁谱分析和红外光谱分析等。
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