第六章 潤滑介質(zhì)的管理

第三節(jié) 潤滑油的運(yùn)行維護(hù)管理

潤滑油的運(yùn)行維護(hù)管理主要包括油溫控制、防止空氣進(jìn)入系統(tǒng)、防止水分進(jìn)入、液壓油污染的防治等。

1．防止油溫過高

機(jī)床液壓系統(tǒng)中油液的溫度一般希望在30~60⁰C的范圍內(nèi)；而工程機(jī)械的液壓傳動系統(tǒng)油液的工作溫度一般在30~80⁰C的范圍內(nèi)較好。如果油溫超過這個范圍，將給液壓系統(tǒng)帶來許多不良的影響。

（1）油溫升高的主要影響

油溫升高后的主要影響有以下幾點(diǎn)：

1）油溫升高使油的粘度降低，因而元件及系統(tǒng)內(nèi)油的泄漏量將增多，這樣就會使液壓泵的容積效率降低。

2）油溫升高使油的粘度降低，這樣將使油液經(jīng)過節(jié)流小孔或隙縫式閥口的流量增大，這就使原來調(diào)節(jié)好的工作速度發(fā)生變化，特別對液壓隨動系統(tǒng)，將影響工作的穩(wěn)定性，降低工作精度。

3）油溫升高粘度降低后，相對運(yùn)動表面間的潤滑油膜將變薄，這樣就會增加機(jī)械磨損，在油液不大干凈時容易發(fā)生故障。

4）油溫升高將使機(jī)械元件產(chǎn)生熱變形，液壓閥類元件受熱后膨脹，可能使配合間隙減小，因而影響閥芯的移動，增加磨損，甚至被卡住。

5）油溫升高將使油液的氧化加快，導(dǎo)致油液變質(zhì)，降低油的使用壽命。油中析出的瀝青等沉淀物還會堵塞元件的小孔和縫隙，影響系統(tǒng)正常工作。

6）油溫過高會使密封裝置迅速老化變質(zhì)，喪失密封性能。

（2）防止油溫過高的措施

從使用維護(hù)的角度來看，防止油溫過高應(yīng)注意以下幾個問題。

1）使用粘度合適的液壓潤滑油，使用設(shè)備制造商推薦的粘度被證明是最好的，使用粘度高的油液，特別在周圍環(huán)境溫度比較低的地區(qū)使用，將引起流動摩擦力的增加和過熱的產(chǎn)生。

2）如果系統(tǒng)中有軟管，應(yīng)當(dāng)將其可靠地夾緊和定位，當(dāng)變更一根軟管使其太靠近車輛的變速箱或者靠近發(fā)動機(jī)都將引起軟管過熱，因此會導(dǎo)致通過它的油液過熱，所以應(yīng)避免使用長度尺寸不夠的軟管并確信所安裝的軟管沒有突然的急彎，因?yàn)檫@也會增加油液流動的摩擦力，造成結(jié)果是油液的溫度升高。

3）當(dāng)泵、液壓缸和其他元件磨損時，應(yīng)及時更換，磨損的元件會造成泄漏的增加，結(jié)果會使泵在過長的時間內(nèi)滿流量輸出，而油液通過狹窄的泄漏間隙會造成很大的壓力降，滿流量輸出情況的時間的增加也增加了流體摩擦力產(chǎn)生的時間，因此，會使油液的溫度增加。

4）保持液壓潤滑系統(tǒng)外部和內(nèi)部的清潔，系統(tǒng)外部的污染物會隔絕和阻礙正常油液冷卻，系統(tǒng)內(nèi)部的污染物會引起磨損導(dǎo)致油液泄漏，兩種情況的發(fā)生都會引起熱量的產(chǎn)生。

5）經(jīng)常檢查油箱的液位，油位過低會造成系統(tǒng)沒有足夠的油液帶走熱量。

6）定期更換過濾器濾芯，避免過濾器堵塞。

7）回油背壓過高也是油溫過高的原因之一，應(yīng)檢查背壓增加的原因并排除。

8）定時檢查冷卻器和定期對冷卻器除垢。

2．防止空氣進(jìn)入系統(tǒng)

使用和維護(hù)液壓潤滑系統(tǒng)的過程中，防止空氣進(jìn)入油液對系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性具有重大意義。

（1）空氣進(jìn)入系統(tǒng)的途徑

空氣進(jìn)入液壓潤滑系統(tǒng)通常有混入式和溶入式兩種方式。了解空氣進(jìn)入系統(tǒng)的途徑，在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)過程中有利于制定防止空氣進(jìn)入系統(tǒng)的具體措施，以避免或盡量減少氣泡對系統(tǒng)的危害。

空氣進(jìn)入液壓潤滑系統(tǒng)與油箱工作狀態(tài)有密切關(guān)系。許多系統(tǒng)的油箱是采用氣液接觸式增壓油箱，這將造成空氣在液壓油中的溶解度增大；液壓油箱中的液面過低，加速了液壓油的循環(huán)，使氣泡排出困難，而且還將引起空氣從外部進(jìn)入油中；油箱上的吸油管的位置設(shè)計(jì)不當(dāng)也有關(guān)。所以在油箱設(shè)計(jì)中要注意上述因素，并盡可能在結(jié)構(gòu)上采用一些措施。

空氣的進(jìn)入與管路安裝也有關(guān)系。若泵的進(jìn)油管路漏氣，則大量的空氣會吸入；若系統(tǒng)回油管口高于油箱液面時，高速噴射的回油將空氣帶入油中，又經(jīng)液壓泵帶入系統(tǒng)；各個油管接頭密封不嚴(yán)或橡膠油管老化等使空氣進(jìn)入油中。

（2）氣泡對液壓潤滑系統(tǒng)的危害

混入系統(tǒng)的空氣，以直徑0.05～0.5ｍｍ的氣泡狀態(tài)懸浮于油中，對系統(tǒng)的油的體積彈性模數(shù)和油的粘度將產(chǎn)生的嚴(yán)重的影響，隨著系統(tǒng)壓力升高，部分混入空氣將溶入油中，其余仍以氣相存在。當(dāng)混入的空氣量增大時，油的體積彈性系數(shù)則急劇下降，油中的壓力波傳播速度減慢，油液的動力粘度呈線性增高。懸浮在油液中的空氣與液壓油結(jié)成混合液，這種混合液的穩(wěn)定性決定與氣泡的尺寸大小，對液壓系統(tǒng)將產(chǎn)生重大的影響。

1）泵的工作性能變壞。空氣進(jìn)入系統(tǒng)后，大大地惡化了泵和整個系統(tǒng)的工作條件，表現(xiàn)在泵性能變壞和壽命縮短。當(dāng)液壓泵吸入了液壓油與空氣的混合油液，在液壓泵吸油管處，由于壓力下降而析出已溶的氣體，在液壓泵高速旋轉(zhuǎn)時，將造成油液不能充滿油腔的現(xiàn)象，這不僅降低了液壓泵的供油量和液壓泵的效率，還會引起液壓油液沖擊、液壓泵的氣蝕損壞、管道壓力脈動，以至產(chǎn)生由于液壓油的不連續(xù)流動而引起的噪聲。

例如，某ZB34液壓泵在5000ｒ/min運(yùn)行時，油箱未增壓和管路直徑為20ｍｍ時，其液壓系統(tǒng)的流量小于28Ｌ/min，只有額定轉(zhuǎn)速4000ｒ/min下的額定流量的2/3，同時出現(xiàn)了較大的壓力脈動、振動和噪聲。這就是由于液壓泵吸入了液壓油與空氣的混合油液導(dǎo)致液壓油不能充滿油腔而產(chǎn)生工作性能變壞。

2）系統(tǒng)不能正常工作。在系統(tǒng)中沒有空氣混入的情況下，其油液的壓縮率約為（5~7）×10^-10ｍ³/Ｎ，可以認(rèn)為油液是非壓縮性流體，而不考慮其壓縮性。一旦油中混入空氣，其壓縮率便會大幅度增加，油液本身所具有的高剛度則大大減少，導(dǎo)致執(zhí)行器動作失誤，自動控制失靈、工作機(jī)構(gòu)產(chǎn)生爬行，破壞了工作穩(wěn)定性，嚴(yán)重地危害著系統(tǒng)的工作可靠性，甚至還會發(fā)生機(jī)械事故及危害人身的安全。

3）產(chǎn)生噪聲和振動。空氣浸入系統(tǒng)是產(chǎn)生噪聲和振動的主要原因。當(dāng)溶有空氣的油流進(jìn)管路或元件的特別狹窄地方時，速度急劇上升，壓力急劇下降。當(dāng)壓力下降到低于工作溫度下油液的氣體分離壓時，溶解于油中的氣體迅速地大量分離出來，使油液中出現(xiàn)大量氣泡。當(dāng)氣泡隨油液流到壓力較高的地方時，氣泡被壓縮而導(dǎo)致體積較小，此時在氣泡內(nèi)蓄積了一定的能量。當(dāng)壓力增高到某一數(shù)值時，氣泡被壓破裂，產(chǎn)生局部的液壓沖擊使系統(tǒng)產(chǎn)生振動，局部的壓力可達(dá)幾十兆帕，同時產(chǎn)生爆炸聲。

4）導(dǎo)致氣蝕的產(chǎn)生。油液在低壓區(qū)產(chǎn)生的氣泡被帶到高壓區(qū)時會突然潰滅，氣泡又重新凝聚為液體，使局部區(qū)域形成真空，周圍的油液以很高的速度流向潰滅中心，會對壁面產(chǎn)生較大的局部沖擊力，瞬間壓力可高達(dá)數(shù)百甚至上千個大氣壓，大量的氣泡潰滅時會使金屬邊壁反復(fù)受到劇烈沖擊而造成疲勞破壞，引起固體壁面的剝蝕，對系統(tǒng)的危害性很大。

5）加速油液的污染。油中的氣泡或泡沫稱為油的無形污染物，它對油的危害是相當(dāng)嚴(yán)重的。它不但可使油液本身的剛度下降、容積效率減小、系統(tǒng)可靠性降低。油中氣泡瞬間壓縮或破火時近似于絕熱壓縮狀態(tài)，還會使氣泡溫度急劇升高，引起油溫升高（甚至使油液燃燒），導(dǎo)致油中的各種添加劑破壞，產(chǎn)生游離碳、酸質(zhì)和膠泥狀沉淀物，并造成油液發(fā)黑，加速了油質(zhì)的劣化，同時還會使金屬產(chǎn)生化學(xué)腐蝕作用。除此之外，油溫升高還會油液的氧化，使油液的潤滑性能下降，加速密封件的老化。

（3）防止空氣混入液壓潤滑系統(tǒng)的技術(shù)措施

1）防止外部氣體進(jìn)入系統(tǒng)，使用中應(yīng)經(jīng)常檢查油箱油量情況是否正常，避免發(fā)生吸空現(xiàn)象。油箱中液面高度，其高度應(yīng)保持在油標(biāo)刻線上。在最低面時吸油管口和回油管口，也應(yīng)保證在液面以下，同時須用隔板隔開。同時，及時檢查油液情況避免油液變質(zhì)。

2）在維修安裝中，必須排除元件及管路中空氣，并應(yīng)將吸油管及泵體灌滿油液，保持油管的密封良好。

3）經(jīng)常檢查過濾器是否堵塞，以免吸油口壓力過低而造成空氣分離現(xiàn)象。

4）在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時減少節(jié)流孔前后的壓差。

5）在液壓缸和管道上部設(shè)置排氣裝置，用以放掉系統(tǒng)中的空氣。

6）大慣性的執(zhí)行器在運(yùn)動中因突然停止或換向時，會在進(jìn)油腔形成空穴，為防止形成空穴,應(yīng)設(shè)置補(bǔ)油回路。

7）可在油箱吸油側(cè)的底部從中間隔板至箱壁間蒙上一層60~100目的金屬網(wǎng)，把排回油箱中油液氣體分離出來。

8）采用較大直徑的吸油管，減少管道局部阻力防止泵產(chǎn)生空穴，同時采用大容量的吸油過濾器防止油液中混入空氣。泵的吸油管與系統(tǒng)回油管口要盡可能的低，兩者要有盡可能遠(yuǎn)的距離，并在兩者之間加隔板或消泡網(wǎng)。

9）應(yīng)盡量防止系統(tǒng)內(nèi)各處的壓力低于大氣壓力，同時應(yīng)使用良好的密封裝置，失效的要及時更換，管接頭及各接合面處的螺釘都應(yīng)擰緊，及時清洗入口濾油器。

10）必要時，檢查并更換防塵圈和密封圈，如果沒有采取措施及時地更換，將會導(dǎo)致空氣泄漏。當(dāng)更換密封圈和防塵圈時，應(yīng)當(dāng)選用制造商推薦的材料。

11）當(dāng)安裝軟管時，要保證它們被牢固地支撐，振動的軟管可能會造成管接頭松弛，使空氣進(jìn)人系統(tǒng)，所以應(yīng)定期檢查軟管的連接處和固定部位。壓力油管泄漏是可見的，而吸油管路泄漏則是不可見的，假如由于空氣存在引起泵的噪聲，可以把油涂在吸油管處，一次一個接頭，假如噪聲消失，可以確信這個管接頭產(chǎn)生泄漏了。

12）當(dāng)維修和重裝元件時，一定要工作仔細(xì)，密封不合適會導(dǎo)致泄漏，馬馬虎虎的工作，帶來的后果是系統(tǒng)不可靠的工作和費(fèi)用非常高的重新修理。

13）選取致度合適的工作介質(zhì)，油的粘度太高，對控制的反應(yīng)有減慢的趨向，也會造成流體摩擦增加使系統(tǒng)的油溫升高，或者造成液壓泵吸空，從而增加泡沫的形成。

來源：《規(guī)范化的設(shè)備潤滑管理》

主編：李葆文

出版社：機(jī)械工業(yè)出版社