达力普液压污染控制课件(1).ppt

1、 液压油是系统的血液液压油是系统的血液,起起到润滑、冷却、传递动力到润滑、冷却、传递动力液压系统污染控制指南液压系统污染控制指南 液压油污染源厂厂 內內厂厂 外外 颗粒污染物堵塞和淤积颗粒污染物堵塞和淤积元件故障元件故障 1，阀门卡阻，阀门卡阻各种颗粒污染物在滑阀间隙内淤各种颗粒污染物在滑阀间隙内淤 积，会引起换向阀，伺服阀卡阻，导致动作失灵。积，会引起换向阀，伺服阀卡阻，导致动作失灵。 2，破坏密封，破坏密封颗粒污染物的堵塞和淤积，会破坏颗粒污染物的堵塞和淤积，会破坏 活塞组件间的密封，造成高低压窜腔，爬行，振活塞组件间的密封，造成高低压窜腔，爬行，振 动，破坏速度稳定性和动作准确性。动，破

2、坏速度稳定性和动作准确性。 3，控制失灵，控制失灵阻尼小孔堵塞，会造成溢流阀压阻尼小孔堵塞，会造成溢流阀压 力控制失灵，导致系统压力过高，造成相关元件力控制失灵，导致系统压力过高，造成相关元件 损坏甚至报废损坏甚至报废 4，堵塞滤油器，堵塞滤油器导致产生汽蚀，多种并发故障。导致产生汽蚀，多种并发故障。 5，破坏元件，破坏元件空气的污染，使系统响应缓慢，空气的污染，使系统响应缓慢， 引起气蚀，振动和噪音，甚至破坏元件。引起气蚀，振动和噪音，甚至破坏元件。 污染物的危害污染物的危害 一一 加剧摩擦磨损，元件性能下降，寿命缩短 1，切削磨损： 与运动副间隙相当大小的颗粒进入间隙并嵌入材质较软的表 面

3、，并对另一运动副产生切削作用。 污染物的危害 二 2、疲劳磨损：进入运动副的颗粒对材料表面产生碾压，使材料发生疲劳破坏。进入运动副的颗粒对材料表面产生碾压，使材料发生疲劳破坏。污染物的危害 二 3、冲蚀磨损：当液体以很高速度流经元件表面时，固体颗粒在元件表面产生当液体以很高速度流经元件表面时，固体颗粒在元件表面产生很高的相对冲击速度从而引起剧烈磨损。很高的相对冲击速度从而引起剧烈磨损。 污染物的危害 二 4、粘着磨损、粘着磨损： 粘着磨损如图所示，在超载负荷、低速运转和/或流体粘度降低，都会降低油膜厚度进而发生金属对金属的直接接触。这样金属表面的凸点会彼此发生“冷焊”而粘在一起，当相对移动时这

4、些冷焊点被剪下而产生金属颗粒。污染物的危害污染物的危害 二二损伤的缸筒磨磨 损损 照照 片片 损伤的活塞杆 磨 损 照 片 加速油液性能劣化。加速油液性能劣化。 1：固体颗粒的进入会加速设备的磨：固体颗粒的进入会加速设备的磨 损，磨损的金属颗粒会加速油品氧化。损，磨损的金属颗粒会加速油品氧化。 2：水的进入会腐蚀金属零件，还会和：水的进入会腐蚀金属零件，还会和 添加剂产生胶质。添加剂产生胶质。 3：空气的进入加速油液氧化：空气的进入加速油液氧化 变质。变质。污染物的危害污染物的危害 三三 某矿务局从国外引进综采机组由于油液污染严重，短短某矿务局从国外引进综采机组由于油液污染严重，短短 3个月时

5、间内，就有数十台液压泵和液压马达损坏，造个月时间内，就有数十台液压泵和液压马达损坏，造 成直接经济损失几十万美元。成直接经济损失几十万美元。 某筑路单位从国外购买卡特公司各种工程机械达几百万某筑路单位从国外购买卡特公司各种工程机械达几百万 元，由于使用时不懂维护，短短几年造成液压阀组卡元，由于使用时不懂维护，短短几年造成液压阀组卡 咬，动作失效，设备一直处于半工半停状态。咬，动作失效，设备一直处于半工半停状态。 国内外资料表明，液压元件失效国内外资料表明，液压元件失效70-85%，归因于油品，归因于油品 污染，变质。这其中除了部分是因为油品质量问题污染，变质。这其中除了部分是因为油品质量问题

6、外，还由于液压元件精密程度越来越高，运动间隙变外，还由于液压元件精密程度越来越高，运动间隙变 小，对超细微粒越来越敏感所致。小，对超细微粒越来越敏感所致。 通过国内外大量实际研究证实除了油品本身质量外，常通过国内外大量实际研究证实除了油品本身质量外，常 与设备管理维护不当，使油污染有关。与设备管理维护不当，使油污染有关。 污污 染染 案案 例例 SKF：清除润滑油中2-5微米固体颗粒， 滚动轴承疲劳寿命可延长到原来的10-50 倍。 1997年BHP（澳大利亚墨尔本大学维护 技术研究院）钢铁维修委员会在日本新 日铁公司两轧钢厂中，通过运行中污染 问题的研究与控制，在1997年2005年 间设备

7、故障率由每年342起减少至85起。 设备故障率减少87%。轴承购买减少 5%，液压泵更新率减少80%，润滑油消 耗减少83%。 清清 洁洁 案案 例例 咱们的油泵输送了多少咱们的油泵输送了多少“赃物赃物”你能想象如此的你能想象如此的“脏物脏物”对液压系统的磨损吗？对液压系统的磨损吗？污染度质量比较污染度质量比较 将一粒阿斯匹林磨成粉末，只要其 1/250的量加入NAS5级润滑油中， 此油就会变成NAS7级，其使用寿 命也就会减少3/4。 试试 验验 解决污染问题的方式一 过滤器 过滤器解决的是： 系统被污染后的问题。 我们要解决的是： 如何减少系统被污染的问题 解决污染问题的方式解决污染问题的

8、方式 解决污染问题的方式二 换油(新油污染度） 要从根本上解决液压清洁度的问题， 光靠换油解决不了，因为即使抽光液 压系统油箱的油，但仍然有30%以上 的旧油存在液压系统中，当新油注入 后，必然受到系统里残留旧油污染， 从而大大降低液压油清洁度，因此换 油是解决不了提高清洁度的问题 污染源与污染控制措施 污染源控制措施有污染源液压元件加工装配残留污染物 管件、油箱残留污染物或氧化皮 系统组装残留污染物元件出厂前清洗，使它达到规定的清洁度要求，对污染的元件在装如系统前进行清洗 系统组装前对管件和油箱进行清洗 系统组装后循环清洗，使其达到规定的清洁度要求外外界界侵侵入入污污染染物物换油和补油 油箱

9、呼吸孔 油缸活塞杆 维护和检修 侵入水 侵入空气新油过滤 采用密封油箱，安装空气滤清器和干燥器 采用可靠的活塞杆防尘密封 保持工作环境和工具的清洁 彻底清除与工作液不相容的清洗液或脱脂剂 维修后清洗整个系统，循环过滤系统油液 油液脱水处理 排放空气或脱气处理内内部部生生成成污污染染物物元件磨损产物油液氧化产物 过滤 去除油液中的金属微粒和水，抑制油液氧化 采取净化措施去除胶状氧化物 液压系统油液中的污染物来源是多方面的，为了有效地控制污染，必须对一切可能的污染采取必要的控制措施。 污染源与污染控制措施污染源与污染控制措施 事前预防重于事后治疗： 1、控制和减轻固体颗粒的产生 2、液压系统中胶管

10、等密封连接必须安全 可靠。严防灰尘、水分进入液压油中。 3、选择好的密封件，减少液压缸的损坏。 4、还有什么办法呢？大家想一想。液压油污染的控制液压油污染的控制 预防性维修 预知性维护 预防性维修 时机：依据设备生产厂家推荐周期或管理经验而定 特点：有效防止突然失效，减少非计划停车、设备损坏减少。难免发生过剩维修，维修费用仍有1/3的浪费。 是针对问题采取措施。 预知性维护 时机：借助一定的技术手段，在设备发生异常之前 特点：使维修工作有计划地进行，有效避免突然停机，可使维修在尽可能小的范围内统一协调进行。 是针对问题采取措施。 预防性维修预防性维修 VS 预知性维护预知性维护 金属颗粒 75

11、% 尘埃 15% 水，空气及 其他污染物 10%固体颗粒含量远多于其他杂质，并在系统中产生 “链式反应”，加速各部件磨损。液压油污染物的主要组成 误区一:我们解决了过滤器问题,污染已不是问题 正确的认识:过滤器解决的系统被污染后的 治理问题.而污染源控制是预防系统被污染, 是从源头治理,而非事后补救. 维修误区二：已经改过好几次了还是解决不了 解释:系统污染需要系统方法去治理 单一更换部件(缸,泵,阀,密封)未必能解决整体问题。需要从源头治理, 持续改进。维维 修修 的的 常常 见见 误误 区区误区三、外包或及时维修可以解决问题,随时坏随时修解释：将一个液压站的几十个缸分几十次 卸维修就等于系

12、统被污染几十次。正确方法：加强设备保养、提高设备性能，减少系统拆卸次数。修缸误区四、污染来源于缸杆的”金属磨损”解释：金属磨损的来源是支承环失效导致的.从设计上金属不应该相互磨损.维维 修修 的的 常常 见见 误误 区区 支承失效导致金属磨损液防尘圈导向环拉杆封O圈支撑环活塞封 液液 压压 缸缸 密密 封封 组组 件件一，导向支撑环金属摩 擦1，阻止运动部分金属与金属之间的直接摩擦。2，是保证活塞和缸体及其他相关部件保持高度同心的重要保证。3，承受侧向载荷，减少密封件的外力变形。误区：金属颗粒的来源是金属件的磨损引起的。正确的认识：金属颗粒的来源是导向支承环失效导致的.从导向支撑环作用 1，阻

13、止运动部分金属与金属 之间的直接摩擦。 2，是保证活塞和缸体及其他 相关部件保持高度同心的重 要保证。 3，承受侧向载荷，减少密封 件的外力变形。 误区： 金属颗粒的来源是金属件的磨损引起的。 正确的认识： 金属颗粒的来源是导向支承环失效导致的.从 设计上金属不应该相互磨损 导向支撑环的作用导向支撑环的作用导向支撑环硬度高，高强度低摩擦，耐磨损使用寿命长，抗老化侧载导向环支撑环 导导 向向 支支 撑撑 环环硬度高，高强度低摩擦，耐磨损使用寿命长，抗老化 侧载侧载支撑环导向环 防尘圈的主要作用是防止外界污染物质包括水， 固体颗粒等物质进入液压系统，是实现液压系统 高效密封，防止系统污染的第一道保

14、障。 防尘圈失效容易导致系统故障： 活塞杆划痕 拉杆封，活塞封损坏 阀门内漏 过滤器的阻塞 额外的摩擦热量 防防 尘尘 圈圈 1. 唇口防止污染物进入 材料具备一定硬度 2. 唇口和拉杆过盈配合材料具有良好弹性 3. 适应设备的摆动良好的形状记忆性 4. 减小对拉杆摩擦磨损 具备低摩擦的特性 防尘圈材料的要求防尘圈材料的要求典型液压系统清洁度等级典型液压系统清洁度等级 清洁度等级类 型12/913/1014/1115/1216/1317/1418/1519/1620/1721/1822/19污染极敏感系统 伺服系统 高压系统 中压系统 低压系统 低敏感系统 数控机床系统 机床液压系统 一般机器

15、液压系统 行走机械液压系统 重型设备液压系统 重型和行走设备传动系统 冶金轧钢设备液压系统 NAS1638 污染度等级污染度等级表表3 美国国家宇航标准美国国家宇航标准NAS1638 固体颗粒污染度等级固体颗粒污染度等级污染度等级颗粒尺寸范围（m）51515252550501001000012522410025044820150089163121000178326132000356631124400071212622458000142525345861600028505069016732000570010121803286400011400202536064912800022800405072

16、012810256000456008100144025611512000912001620028805121210240001824003240057601024在确定液压系统目标清洁度时应着眼于延长元件的寿命和降低故障率，元件寿命的与系统油液清洁度的关系如下现有系统清洁度寿命延长系数234567891026/2323/2122/1921/1820/1720/1719/1619/1618/1518/1525/2223/1921/1820/1719/1619/1518/1518/1417/1417/1424/2121/1820/1719/1619/1518/1417/1417/1316/1316

17、/1323/2020/1719/1618/1517/1417/1316/1316/1215/1215/1122/1919/1618/1517/1416/1316/1215/1214/1114/1114/1021/1818/1517/1416/1315/1215/1114/1114/1013/1013/1020/1717/1416/1315/1214/1113/1113/1013/912/912/819/1616/1315/1214/1113/1013/912/912/811/811/818/1515/1214/1113/1012/912/811/8 17/1414/1113/1012/912/

18、811/8 16/1313/1012/911/8 15/1212/911/8 14/1111/8 13/1011/8 12/911/8 寿命延长系数为1.8 寿命延长系数为1.45寿命延长系数 液压系统目标清洁度 过滤器的选用过滤器的选用在液压系统中，过滤器根据其不同的工作任务安装在液压系统吸油路、压力油路、回油路中，也可以安装在主系统以外，组成单独的过滤系统。图为安装在液压系统不同油路中过滤过滤器类型及安装位置 1油箱内吸油滤芯 2油箱侧部自封式吸油过滤器 3油箱顶部吸油过滤器 4吸油路过滤器 5压力油路过滤器 6回油路过滤器 7油箱顶部回油过滤器 8外循环过滤器吸油过滤器的主要作用是保护液

19、压泵，防止吸油时将较大的颗粒污染物吸入泵内。吸油过滤器的压差受液压泵吸油特性的限制，使用中最大压差一般不大于0.2MPa。因为压差过大容易造成液压泵吸空而导致气蚀损坏。因而其过滤精度较低，一般为100180m。吸油过滤器安装在液压系统工作泵的上游，按其安装位置有： （1）装在油箱内吸油管口的吸油滤芯； （2）装在油箱侧部的自封式吸油过滤器； （3）装在油箱顶部的吸油过滤器； （4）装在吸油管路中的吸油过滤器。1、吸油路过滤器2、压力油路过滤器、压力油路过滤器压力油路过滤器装在液压泵的下游管路，其主要作用是保护除液压泵以外其它的液压元件。作为系统的主要过滤器，其过滤精度应能保证系统油液的清洁度要

20、求。根据其工作压力等级可分为高压（2142MPa），中压(11MPa)和低压(12MPa)几种类型。由于压力油路过滤器可以承受较大的压差（0.350.5MPa），因此可以选用高精度过滤器（120m），以达到使用清洁度要求。从安装位置来说，在系统回油路中安装过滤器是比较理想的，在系统油液流回油箱之前，过滤器将外界侵入系统的和系统内产生的污染物滤除，为液压泵提供清洁的油液。回油过滤器按其安装位置有（1）装在油箱内回油管口的回油滤芯；（2）装在油箱顶部的回油过滤器；（3）装在回油路中的回油过滤器。回油过滤器所承受的压力为回油路背压，一般不超过1MPa。回油路可采用高精度过滤器，最大允许压差一般为0.

21、35MPa。3、回油路过滤器 4、外循环系统过滤器和空气呼吸过滤器对于变量泵系统，当在低流量工作时，主油路中的过滤器对污染物的过滤能力大大降低，在这种情况下，可采用外循环系统过滤器。外过滤系统过滤器不受主液压回路中流量波动的影响，其过滤性能比较稳定。此外，采用外过滤系统可以在主系统工作前，对油箱内的油液预先过滤，为液压泵提供清洁的油液。 目前油箱都是通过呼吸孔与外界大气相通，当油箱内液面下降时，外界空气被吸入油箱，这样不可避免地带入大气中的尘埃和湿气，使系统油液受到污染。在油箱的呼吸孔安装空气呼吸过滤器，可以有效地防止外界污染物的侵入。 5、过滤器过滤精度的选择、过滤器过滤精度的选择 合理选择

22、过滤器的过滤精度是保证液压系统油液达到所要求清洁度的关键。过滤器在液压系统中作用主要有两个方面：一是控制元件的污染磨损；二是防止污染引起故障。前一种过滤器要求有足够高的过滤精度，原则上应能有效地滤除尺寸接近关键元件运动副动态油膜厚度的颗粒污染物，这类过滤器担负系统的主要过滤作用，一般安装在系统的压力油路和回油路中。后一种过滤器主要用于保护个别元件，防止较大颗粒污染物进入元件而引起突发性故障，这类过滤器一般精度较低，安装在紧靠被保护元件的上游。在选择液压系统主要过滤器过滤精度时，主要考虑系统中关键元件的污染敏感性及工作条件。具体步骤如下：（1）根据系统中对污染最敏感的元件及其工作条件（工作压力、

23、工作温度及油液类型等）确定油液污染控制的目标清洁度等级。（2）为实现所需的目标清洁度，确定过滤器的设置和过滤精度。 液压污染物典型磨损现象 液压泵磨损如图所示，液压泵是对污染物最敏感的元件之一，间隙尺寸颗粒会加剧泵的磨损，从而导致泄漏量增大，温度升高，泵的压力降低以及效率降低。齿轮泵磨损齿轮泵磨损一、液一、液 压压 泵泵 磨磨 损损齿轮泵齿轮泵 叶片泵叶片泵 柱塞泵柱塞泵 动态间隙 动态间隙 动态间隙 齿轮与侧板：0.55m 叶片侧面：513m 柱塞与柱塞孔：540m 齿顶与壳体：0.55m 叶片顶端：0.51m 配流盘与缸体：0.55m叶片泵磨损叶片泵磨损柱塞泵磨损柱塞泵磨损2、液压阀磨损液

24、压阀磨损如图所示，液压阀是液压系统中对污染比较敏感的元件，特别是精密控制阀，其对污染的敏感性都高于其它任何元件，极易造成磨损和粘着，使阀门反应动作慢、不稳定或卡死。典型液压阀动态间隙值典型液压阀动态间隙值伺服阀 14m比例阀 16m方向控制阀 28m间隙尺寸颗粒间隙尺寸颗粒 会导致会导致响应慢，不稳定阀芯卡死/静摩擦表面腐蚀吸入式电磁线圈烧毁安全系统失效Torque MotorNozzleFlapperSleeve & SpoolLast Chance Filter- 阀套卡住 (Particle Jamming)- 淤塞 (Silting) - 阀套等元件磨秏- 淤塞 (Silting) -

25、 Last Chance Filter 堵塞压力增益变动 (Pressure Gain Curve)中立点位置偏移 (Null Leakage)反应变慢 (Slower Response)控制振荡或不稳定 (Oscillation or Instability) 3、轴承磨损、轴承磨损 轴承磨损如图8所示。在滚动和滑动接触的轴承中，一层薄油膜把球与套圈或轴瓦表面与轴分开。只要在运动件之间没有直接接触，轴承的预期疲劳寿命就几乎是无限的。发生直接接触的最常见方式是污染颗粒卡进油膜并同时接触运动和固定表面，所造成的损坏是的表面擦伤或裂纹，这就开始了剥落过程。在大多数轴承中，小至3m的颗粒都对轴承和系

26、统有不利影响。 轴承 间隙径向轴承 0.5100m滚子轴承 0.13 m静压轴承 125 m 4 4、液压缸磨损、液压缸磨损液压缸磨损如图所示，污染物的侵入，主要是通过液压缸活塞杆及密封件。外伸的活塞杆，其上的油膜会粘附周围环境中的污染颗粒，当活塞杆回到液压缸中，系统中的流体会把这些颗粒由活塞杆上冲到液压油中。试验表明，每扫过1cm2的活塞杆面积，将有一个大于10m的颗粒进入油缸，颗粒的磨损将造成漏油、失速等故障。 间隙尺寸污染颗粒的影响 活塞杆密封件磨损： 漏油损失 青铜导向套密封件磨损： 无法直线运动 活塞密封件磨损： 油缸速度降低，荷载能力下降 活塞轴承磨损： 同轴度变差 间隙保护过滤的

27、效果间隙保护过滤的效果：要把磨损降到最低，并最大限度的延长元件和流体的要把磨损降到最低，并最大限度的延长元件和流体的寿命，就必须滤除间隙尺寸颗粒。寿命，就必须滤除间隙尺寸颗粒。 表1 间隙保护过滤的效果元 件效 果泵/马达泵和马达的寿命提高4到10倍液力传动HST寿命提高4到10倍阀阀的寿命提高5到300倍阀芯消除阀芯的静摩擦滚子轴承疲劳寿命延长50倍径向轴承轴承寿命延长10倍 油液滤除引起油液氧化的杂质，延长油液寿命，降低油液成本解决问题的方法：连续问上五次为什么解决问题的方法：连续问上五次为什么 举例，比如举例，比如：问题1：为什么机器停机了？答案：保险因过载而烧断。问题2：为什么机器过载？答案：轴承没有及时被润滑。问题3：为什么轴承没有及时被润滑？答案：油泵坏了。问题4：为什么油泵坏了？答案：因为油泵的轴承已被磨坏了。问题5：为什么油泵的轴承已被磨坏？答案：因为脏物进入了油泵里面。通过五次连续提问，才能将问题的“真正原因”找出来。例如相应的解决措施就是给油泵加一个滤网。在上述例子里产生问题的原因只有一个，当然通常情况下问题有多个原因。因此，有时把这种连续问上五次为什么的方法和鱼剌图方法结合起来使用。这样的话，就可以把需考察的问题（效应）的各种影响因素（原因）列出来，一步一步地寻找。如 何 查 找 问 题 质量不好的过滤芯 引起二次污染谢谢大家 2011年