冶金機械液壓系統(tǒng)工作環(huán)境一般都是處在高溫、高壓、高速、高負(fù)荷、高粉塵、高濕度變化等條件下,在安裝、調(diào)試、使用、維修、保養(yǎng)過程中,液壓系統(tǒng)中的油液容易受到污染和產(chǎn)生化學(xué)質(zhì)變,而使液壓系統(tǒng)產(chǎn)生多種故障。例如,冷、熱連軋機液壓APC、AWC、AGC、AJC等系統(tǒng)采用了電液伺服閥、高頻響應(yīng)比例控制閥、恒壓變量柱塞泵等。由于電液伺服閥精度高,對油液污染敏感性強,極易產(chǎn)生故障。大量高精度的液壓系統(tǒng)故障70% ～80%是由于液壓油液的污染造成的,對整個系統(tǒng)危害極大。因此,必須對液壓系統(tǒng)的污染實施全過程監(jiān)測和控制,保證液壓系統(tǒng)的工作可靠性和液壓元件的使用壽命,保證冶金機械設(shè)備各項指標(biāo)的正常運行。
????? 1　液壓油液污染的主要原因及危害
????? 1. 1　液壓油液污染原因
????? 液壓系統(tǒng)中的污染物主要是指混雜在油液當(dāng)中的各類固體顆粒、水、空氣、質(zhì)變化學(xué)成分、微生物等。主要原因有以下三個方面:
????? 1. 1. 1　外界侵入污染物
????? 液壓系統(tǒng)和元件在使用過程中,外界的粉塵顆粒通過往復(fù)伸縮的活塞桿、注入系統(tǒng)的油液和流回油箱的回油、油箱的通氣孔等進(jìn)入油液中。此外,對液壓系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)時,拆裝密封件、閥體等帶入的棉紗、橡膠等污染物。如高爐的舉升裝置、送料系統(tǒng)等液壓系統(tǒng)。
????? 1. 1. 2　系統(tǒng)制造污染物
????? 液壓系統(tǒng)及其元件在制造、裝配、存儲、運輸過程中,系統(tǒng)本身就存在的原始污染物,如毛刺、切屑、飛邊、沙粒、磨料、焊渣、銹片、油漆、密封膠、纖維、沖洗液等。冶金機械當(dāng)中對于單個零、部件組成的液壓系統(tǒng),則是由于零部件不潔而帶入的污染物。
????? 1. 1. 3　系統(tǒng)生成污染物
????? 冶金機械液壓系統(tǒng)大部分都是在高溫、高壓、重載的條件工作,致使液壓油液高溫下產(chǎn)生化學(xué)質(zhì)變,腐蝕金屬表面,產(chǎn)生金屬顆粒、銹滓,潤滑不良,產(chǎn)生部分磨料。而高壓、重載使得液壓油剝落金屬表面顆粒,加速密封元件的老化,產(chǎn)生金屬和非金屬顆粒污染。
????? 1. 2　液壓油液污染的危害
????? 1. 2. 1　固體顆粒
????? 固體顆粒污染物主要由金屬顆粒、沙粒、橡膠顆粒、纖維和積碳等物質(zhì)組成。這些顆粒大多是金屬和硅、鋁等氧化物,硬度一般較高,莫氏硬度在4～7之間,其中,二氧化硅和三氧化鋁的硬度可達(dá)莫氏硬度在7～9,對系統(tǒng)和元件的危害較大。液壓油液污染當(dāng)中,金屬顆粒約占75% ,塵埃占15% ,其他雜質(zhì)占10%。在各種污染物中,固體顆粒分布最廣、危害最大,是引發(fā)系統(tǒng)故障、降低可靠性和降低元器件使用壽命的最主要原因。因此,污染控制的重點就是減少固體顆粒。
????? 1) 固體顆粒的磨料磨損
????? 磨料磨損是冶金機械運轉(zhuǎn)中的一個嚴(yán)重問題,是液壓和潤滑系統(tǒng)元件失效的主要原因。顆粒污染引起的磨損主要有切削、疲勞、粘著和沖蝕形式。它們交互并存和作用,影響閥芯的正常工作。
????? ( 1) 切削磨損
????? 進(jìn)入元件運動副間隙的較硬固體顆粒嵌入材料較軟的元件表面,在相對運動過程中象車刀一樣將元件表面的部分材料切削下來,形成碎屑。這種磨損因較軟的表面易嵌入顆粒,故較硬的表面反而磨損嚴(yán)重,切削表面有明顯的劃痕。
????? ( 2) 疲勞磨損
????? 固體顆粒進(jìn)入運動副間隙后,在碾壓和滾動下使元件表面產(chǎn)生應(yīng)力裂紋,在油壓的作用下不斷擴(kuò)展,形成空洞,并使表面材料剝離。
????? ( 3) 粘著磨損
????? 固體顆粒與元件表面擠壓產(chǎn)生微小塑性變形,形成凸起和凹坑,破壞潤滑油膜,使運動副金屬表面直接接觸,接觸點在高速、重載作用下局部產(chǎn)生高溫而使金屬產(chǎn)生粘著。當(dāng)運動副作相對運動時發(fā)生剪切,使金屬表層剝落而形成磨粒,進(jìn)一步加劇磨損。當(dāng)熔合點過多時,運動副會發(fā)生卡滯甚至卡死的現(xiàn)象,導(dǎo)致突發(fā)性故障。
????? ( 4) 沖蝕磨損
????? 固體顆粒隨著高速液流,不斷向暴露在流道中元件的棱邊和表面噴射沖刷,可使被沖刷部位受到磨損,形成沖蝕磨損。
????? 2) 淤積
????? 固體顆粒隨油液流經(jīng)運動副時,在隙縫流動的附加作用下,粒度小于配合間隙的顆粒較易進(jìn)入間隙內(nèi),在油膜的吸附和阻滯下淤積在間隙內(nèi),隨著淤積量的增加,隙縫流動可能被大量小顆粒阻斷,形成淤積現(xiàn)象。顆粒淤積造成運動副之間的靜摩擦力大大增加,閥芯運動受阻,導(dǎo)致液壓系統(tǒng)工作不穩(wěn)定,出現(xiàn)空中飄擺、油壓不穩(wěn)、壓力跳動、響應(yīng)瞬時變慢或停滯等。淤積現(xiàn)象往往是暫時的,當(dāng)運動副一旦工作起來后,原來形成的邊界層就被破壞,淤積的顆粒很快就會被液流帶走,滑閥又能正常工作。因此,突發(fā)性的工作不穩(wěn)定故障也能自動消除。油液中小顆粒濃度越高,淤積現(xiàn)象就越容易發(fā)生。