液压油与故障
液压设备的故障除了与液压元件、机械、电气等方面有关外,与液压油的关系极大。常有“80%的故障 是来自液压油”之说。图8-2为起因于液压油故障的因果图。
液压油污染产生的故障
(一)液压油被污染的原因(用8—3)
液压油被污染的原因有外部原因和内部原因两类,污染物包括型砂、芯砂、切屑磨粒、焊渣、锈片、灰 尘、棉纱、绒毛、碎布、小昆虫、油漆剥落碎片、化学变化的生成物(如氧化物、树酯胶状物)、水力作用 的生成物 ( 如气穴磨损物)、水分等等。
(二)油污染产生的故障
液压油污染严重时,液压系统的工作性能变坏,经常带来表8-12所述的不良影响和故障。
表8-12 油中污染物及其影响(故障)
污染物种类 |
影响(故障) |
发生原因 |
氧化生成物 油泥、淤渣 | 腐蚀金属、卡死滑动副阻塞滤油器和节流口 | 因液压油老化、温度高,水分等存在所致 |
水 | 生锈、润滑性能降低 | 空气中水分凝结,袖冷却器破裂调水 |
空气、其它气体 | 气穴、气蚀性腐蚀 | 密封失效、蓄能器充填气体涌出,充气太足,皮囊 破裂,流出氮气等 |
异种液体 | 降低液压元件性能 | 清洗不良、误混其它液体,装量不良等 |
金属徽粒、鳞片水 垢、研唐粉、涂料 剥落片 | 阻塞滤油器及液压元件,产生动作失常,卡死 阀芯,磨损加剧 |
清洗不干净,油漆不好,涂膜老化,磨损微粒 |
密封橡胶微粒 | 动作失常、堵塞、卡死 | 密封材料磨损、破裂 |
土砂、尘埃 | 滑动部位磨损、堵塞、卡死 | 由大气带入,环境恶劣 |
棉纱、纤维 | 动作失常,堵塞卡死 | 清洗不干净 |
液压油性能不好带来的故障
液压油除应具有作为工作介质所要求的性能外,还应具备有兼作润滑剂、防锈剂使用应有的性能。当性 能不好时会带来某些故障(见表8-13)。
① 石油基液压油:耐磨耗液压油在高温下使用会产生热分解生成物;数控液压油会因剪切产生粘度下 降现象。
表8-13 液压油的性能与故障
容易发生的故障 | 产 生 故 障 的 原 因 | 排 除 方 法 | ||
粘 | 过 低 时 | 1.泵产生噪声、流量不足、烧 接及异常磨损 2.内泄漏增大而使执行元件 动作失常 3.压力控制阀压力出现不稳 定现象(压力表波动大) 4.因润滞不良产生各滑动面 的异常磨损 |
1.油温上升,粘度下降 2.油液粘度使用不当 3.长时间使用的高粘度指数的 油 |
1.改进冷却系统,修理 2.更换成粘度合活的液压油 |
度 | 过 高 时 | 1.因泵吸油不良而烧接 2.泵吸入阻力增大产生气穴 3.滤油器阻力增大而产生故障 4.配管阻力增大,压力损失增 大,输出功率降低 5.控制阀的动作迟滞和动作不正 常 |
1.油温过低,环境温度过低 2.液压油粘度使用不当 3.低温时,油液无升温装置 4.一般元件却使用高粘度油 |
1,安装低温加热装量和温控装 2.修理油温控制系统 3.更换成合适粘度的油液 |
防 锈 性 | 1.由于生锈,锈进入滑动部位产生 控制阀、油缸的不正常动作 2.锈脱落而烧接,拉伤 3.因锈粒子的流动产生动作不 良,流量阈流量不稳定 | 1.防锈性差的油内混进了水分 2.锈蚀的扩展加剧 3.开始时就已生锈 4,油中混人的水超过容许值 |
1,使用防锈性好的油 2.防止水分混入 3.清洗,除锈处理 | |
抗乳化性 | 1.因油中水分而锈蚀 2.液压油发生不正常老化劣化 3.因水分产生泵、阀的气穴和气 蚀 | 1.液压油本身的防锈性差 2.液压油老化劣化,水分的分离 性差 | 1.使用抗乳化性好的液压油 2.更换油 | |
老化劣化 | 1.产生油泥,使液压无件动作不 良 2.氧化加剧,腐蚀金属材料 3.润滑性能降低,元件加快磨损 4.防锈性、抗乳化性降低,产生 故障 |
1.高温下常久使用油液氧化劣 化 2.水分、金属粉、空气等污染物 进入油内,促进劣化 3.油局部高温和加热 |
1,避免在60℃以上的高温下长 期使用 2.除去污物 3.防止用加热器局部加热 | |
腐 蚀 | 1.腐蚀铜、铝、铁等金属 2.伴随着气蚀腐蚀金属 3.泵、阀、滤油器、冷却器的局 部腐蚀 | 1.添加剂的影响 2.液压油老化、劣化,腐蚀性物 质混入 3.水分混入、气穴气蚀 |
1.调查液压油的性质 2,防止老化、劣化污染物混入 3.防止水分混入、防止气蚀 | |
消泡破泡性不好 | 1.油的压缩性增大,导致动作不 正常 2.增加泵、油缸噪声、振动,加 剧磨损 3.气泡导致气穴 4.油与空气接触面积增大,加剧 油液氧化 5.气泡进入润滑部位,切破油膜 导致烧伤、爬行 |
1.添加剂的消耗 2.液压油本身破泡性差 |
1.更换油,加添加剂 2.检查油箱的结构,合理设计 |
续表8-13
容 易 发 生 的 故 障 | 产 生 故 障 的 原 因 | 排 除 方 法 | |
低温流动性不好 |
L.液压油的流动闪点在+10~ 15℃以下时,流动性变差,不 能使用 |
1.液压油本身性能决定 2.随添加剂的不同而异 |
选择合适油液 |
润滑性不良 | 1.泵异常磨损、寿命缩短 2.元件寿命降低,性能降低 3.执行元件性能降低 4.泵阀等滑动面异常磨损,烧坏 5.流量阀调节不良 6.伺服阀动作不良,性能降低 7.促进滤油器堵塞 8.促进工作油老化、劣化 |
1.液压油老化劣化,异物混人 2.粘度降低 3.由于水基液压油的性质所决 定 |
1.更换成粘度适当,润滑性好的 液压油 2.选择液压油时,要研究其润滑 性能怎么样 3.过滤器的有效使用 |
②水—二元醇:因含水分量多,容易产生①水分蒸发,粘度增大产生气蚀:②气化性防锈剂损耗时, 气相防锈能力降低;③高温滑动面会因润滑不良产生烧接现象;④与镀锌零件接触会产生油泥。
③磷酸酯液压油:本质上加水易分解,生成磷酸,会腐蚀液压元件的金属零件。
④脂肪酸酯:用作液压油时, 缺点较小,使用较便利,但它与其它 抗燃液压油比较,抗燃性不太好。虽 然随着压力的上升,粘度上升的幅 度非常小(表8-14),但在润滑部 位,油膜的保持性及从间隙泄漏量 有增大的趋势。
三、液压油与液压元 件密封不相容带来的故障
液压油与液压元件的相容性可 参阅表8-11。如果不相容,会造成
表8- 14 各种液压油的高压粘度 cst/40℃
油 品 压 力 | 石油基 | 水——二元醇 | 磷酸酯 | 脂肪酸酯 |
0(MPa) | 46.0 | 51.0 | 46.0 | 39.0 |
10 | 54.5 | 52.8 | 59.4 | 39.5 |
20 | 64.5 | 54.6 | 76.6 | 39.9 |
30 | 76.4 | 56.5 | 78.9 | 40.4 |
40 | 90.4 | 58.5 | 127.6 | 40.9 |
50 | 107.1 | 62.7 | 165-0 | 41.4 |
液压元件锈蚀,密封膨润老化以及产生不溶性油泥等故障。表8-15是对表8-11的补充。关于液压油与液 压元件的相容性还说明如下:
①石油基液压油;几乎与所有液压元件相容,不管液压元件用何种材料制成均可。
表8- 15 各种液压油与液压元件的相容性
油 种 项 目 | 石油基 | 水一二元醇 | 磷酸酯 | 脂肪酸酯 | |
液压泵柱塞泵(叶片泵) 十 | MPa MPa | 全压力域 | <14 <21 | 全压力区域 | 全 压 力 区 城 |
金属材料 | 无特别限制 | 不能用于Zn、Cd、Mg Pb、用于Al时要注意 | 无特别限制 | 无 特 别 限 制 | |
滤油器 | 无限制 | 不锈钢制 | 用不锈钢为好 | 无特别限制 | |
橡胶材质 | 不能用丁基、丁钠 橡胶丁腈为好 | 不可用尿烷橡胶可用 丁基橡胶 | 氟化橡胶、了基橡 胶硅橡胶较适合 | 丁 基 不 可 | |
油箱内表面涂料 | 一般无限制 | 不可有涂料屑乙烯基 环氧基涂料 | 不涂涂料为好 | 苯酚涂料不良 | |
环氧基可 | 苯酚涂料不良 | ||||
伺服阀 | 无限制 | (要注意) | 一般不限制 | 一般不限制 |
② 水 二元醇:与液压元件的材质的相容性问题较多:i) 使用这种工作介质,当液压元件有Zn、Ca、 Mg、Al (未阳极处理)Gd 等材质时,会生成脂肪酸与皂碱,产生不溶性油泥;i) 泵要降级使用,例如叶 片泵、柱塞泵都要大大降低压力使用;ii) 滤油器应采用不锈钢,线隙式滤油器的铝线铜线等均不适合:
iV) 不能使用尿烷(氨基甲酸乙酯)橡胶而应使用丁腈橡胶,不可使用皮革、软木塞、纤维等吸湿性密封材 料 ;V) 与所有涂料不相容,所以油箱内表面不可涂上涂料,油箱要用不锈钢制造,油箱外表面可涂乙烯基 与环氧基涂料;Vi) 用于伺服阀时要特别注意。
③ 磷酸酯液压油:主要是与液压元件密封的适合性,不能使用丁腈氯丁橡胶,而必须使用氟化橡胶、丁 基橡胶、硅橡胶等,不能用于透明有机玻璃、丙烯酸苯乙烯塑料。
④ 脂肪酸酯液压油:基本上同石油基。
四、液压油选用不当带来的故障。 这方面要考虑的因素较多,仅举几例:
① 粘度选用不当:例如某液压元件要在10~70℃条件下使用,但如果选用粘度指数为100的VG46 液 压油,这种油在20℃的运动粘度为134.6cst,而在60℃的运动粘度为20.57cst。因此滤油器的阻力变化为 6.5倍,容易产生气穴等故障。
② 在温度变化大的条件下使用的小型液压设备,如果粘度变化范围为3倍,则泄漏量也会3倍变化,这 对小流量的液压系统影响较大。
③ 与矿物油相比,合成型难燃油有高的比重,含水型抗燃油不仅比重大而且蒸气压力高,这对于油的 流动会产生大的阻力,所以泵会引起空穴磨损和振动。如使用抗燃液压油,除了泵安装位置要低,泵进口只 能装粗滤器外,且泵的结构要适合抗燃油,不然会出故障。
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