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1、探討冶金機(jī)械液壓污染的原因與控制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(gè)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(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)時(shí),拆裝密封件、閥體等也會(huì)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(chǔ)、運(yùn)輸過程中,系
2、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(jī)械當(dāng)中對(duì)于單個(gè)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(jī)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(rùn)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固體顆粒的危害固體顆粒污染物主要由金屬顆粒、沙粒、橡膠顆粒、纖維
3、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(duì)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(diǎn)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(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)中的一個(gè)嚴(yán)重問題,是液壓和潤(rùn)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
4、交互并存和作用,影響閥芯的正常工作。a.切削磨損進(jìn)入元件運(yùn)動(dòng)副間隙的較硬固體顆粒嵌入材料較軟的元件表面,在相對(duì)運(yùn)動(dòng)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。b.疲勞磨損固體顆粒進(jìn)入運(yùn)動(dòng)副間隙后,在碾壓和滾動(dòng)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。c.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(rùn)滑油膜,使運(yùn)動(dòng)副金屬表面直接接觸,接觸點(diǎn)在高速、重載作用下局部產(chǎn)生高溫而使金屬產(chǎn)
5、生粘著。當(dāng)運(yùn)動(dòng)副作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)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(diǎn)過多時(shí),運(yùn)動(dòng)副會(huì)發(fā)生卡滯甚至卡死的現(xiàn)象,導(dǎo)致突發(fā)性故障。d.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(yùn)動(dòng)副時(shí),在隙縫流動(dòng)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(dòng)可能被大量小顆粒阻斷,形成淤積現(xiàn)象。顆粒淤積造成運(yùn)動(dòng)副之間的靜摩擦力大大增加,閥芯運(yùn)動(dòng)受阻,導(dǎo)致液壓系統(tǒng)工作不穩(wěn)定
6、,出現(xiàn)空中飄擺、油壓不穩(wěn)、壓力跳動(dòng)、響應(yīng)瞬時(shí)變慢或停滯等。淤積現(xiàn)象往往是暫時(shí)的,當(dāng)運(yùn)動(dòng)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(huì)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(dòng)消除。油液中小顆粒濃度越高,淤積現(xiàn)象就越容易發(fā)生。3)堵塞堵塞主要是指固體顆粒將節(jié)流孔、阻尼孔、噴嘴、過濾器等堵死,造成流量減小甚至斷流,危害很大。4)卡滯卡滯主要是指較大的顆粒進(jìn)入運(yùn)動(dòng)副間隙并附在間隙入口附近,造成上下間隙產(chǎn)生徑向不平衡力,把閥芯壓向顆粒濃度高的一邊,產(chǎn)生液壓卡緊現(xiàn)象。在高壓系統(tǒng)當(dāng)中,當(dāng)發(fā)生液壓卡緊
7、時(shí),閥芯受到的不平衡力和液壓卡緊力都很大,造成閥芯卡滯和偏磨。此外,切削作用和粘著作用也都可引起卡滯。5)加速油液變質(zhì)大量顆粒的不規(guī)則運(yùn)動(dòng),會(huì)對(duì)油液起反復(fù)剪切作用,降低油液粘度和潤(rùn)滑性,催化油液變質(zhì),加快更換周期。1.2.2水的危害液壓系統(tǒng)油液中的水主要來自潮濕的空氣和水循環(huán)冷卻的工作環(huán)境。水污染的主要危害在于:1)引起腐蝕水與油液當(dāng)中的金屬硫化物、氯化物作用產(chǎn)生酸性介質(zhì),腐蝕元件表面。2)加速油液變質(zhì)水使油液氧化和乳化,還會(huì)與添加劑發(fā)生化學(xué)作用,產(chǎn)生沉淀物和膠質(zhì),破壞了油膜強(qiáng)度,降低了潤(rùn)滑性能。同時(shí)也為繁衍微生物創(chuàng)造了條件,
8、加速油液氧化變質(zhì)。3)低溫結(jié)冰游離水低溫結(jié)冰會(huì)堵塞小孔、間隙、油濾器。1.2.3空氣的危害空氣比水更容易進(jìn)入液壓系統(tǒng),它在液壓系統(tǒng)有兩種存在形式:溶解狀態(tài)和游離狀態(tài)。處于溶解狀態(tài)的空氣通常不會(huì)影響系統(tǒng)工作,主要是游離態(tài)的空氣產(chǎn)生危害。1)產(chǎn)生氣蝕,破壞元件材料表面,并引起系統(tǒng)