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应 用技 DOI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 9 - 9 4 9 2 ． 2 0 1 2 ． 0 7 ． 0 4 9 铁谱技术在水 一乙二醇难燃液压液检测中的应用 陈学峰 ，任丹 1 ． 9 2 4 9 3 部队，辽宁葫芦岛 1 2 5 0 0 1 ；2 ． 9 2 9 4 1 部 队，辽宁葫芦岛 1 2 5 0 0 1 摘要介绍了水一乙二醇难燃液压液在台架试验中，如何用铁谱技术确定叶片泵的跑合终点，以及铁谱分析中水基样品的制备 技术。试验证明应用铁谱技术，对判断叶片泵跑合终点是行之有效的手段。该液压液对台架系统适应性铁谱分析结果与其它摩 擦磨损试验仪器测试结果具有一致性。 关键词 水 一乙二醇 ；难燃 油 ；铁谱 技术 中图分类号 T G1 1 5 ． 3 3 文献标识码 B 文章 编号 1 0 0 99 4 9 2 2 0 1 2 0 70 1 5 50 2 Ap p l i c a t i o n o f Fe r r o g r a p h y i n Te s t o f F i r e Re s i s t a n t Hy d r a u l i c F l u i d o f W a t e r Gl y c o l C HEN Xu e f e n g ．RE N Da n 1 ． N o ． 9 2 4 9 3 T r o o p s o f P L A， H u l u d a o 1 2 5 0 0 1 ，C h i n a ；2 ． N o ． 9 2 9 4 1 T r o o p s o f P L A， H u l u d a o 1 2 5 0 0 1 ， C h i n a Ab s t r a c t Th i s p a p e r i n v e s t i g a t e s t h e r u n ni n g - i n t e s t o f v a n e p u mp b y u s i n g t h e wa t e r g l y c o l fl ui d a n d a n a l y t i c a l f e r r o g r a p h y a n d t h e w a t e r - b a s e d s a m p l e p r e p a r a t i o n t e c h n o l o g y ． T h e r e s u l t s s h o w t h a t f e r r o g r a p h y i s a n e ff e c t i v e t e c h n i q u e f o r j u d g i n g t h e r u n n i n g i n t i me o f t h e v a n e p u mp a nd a r e c o n s i s t e n t w i t h t h e r e s u l t s o f o t h e r f r i c t i o n a n d we a r t e s t e q u i p me n t s ． Ke y wo r d s wa t e r g l y c o l ； fir e r e s i s t a n t o i l ；f e r r o g r a p h y O前言 1 9 5 6 年 8 月 比利时 Ma r c i n e l l e 煤矿井下 ，由于 高压油管意外破裂遇电缆引起火灾 ，导致来 自1 0 个 国家的2 6 3 名矿工死亡u 。这场历史性 的灾难 引 起 了工业界对难燃液的重视 。在液压与液力系统 中使用 的 难燃液 目前 已发 展到 4大类 型 ，根据 I S 0 6 0 7 1 难燃液压液的分类 ，水 一乙二醇难燃液压 液属于 H F C类 。此种水基液的主要成份为水 、乙 二醇 、增 稠剂 、粘 度改进剂 、抗磨剂 、缓蚀剂 、 p H调节剂和消泡剂等 。这类难燃液压液在炼钢 厂 、煤矿井下等易燃 易爆工业领域 中得到广泛 的 应用。 水 一乙二醇难燃液压液的液压系统适应性 的 评定通常在 台架试验上进行 。本文所讨论的台架 试验是在 自行组装的液压系统上进行的 ，按 常规 确定跑合 工况要依靠大量的试 验结果 ，要投入大 量 的人力 、物力 ；而根据 以往的经验跑合终点若 通过元素分析、振动和表面粗糙度观测等方法来 判 断 ，往 往是难 以奏效 。更何 况后 者需拆 检泵 体 ，泵的拆装又一次破坏 了泵内摩擦表面建立的 跑合层。实验证明应用铁谱技术对 台架液压系统 进行动态监测 ，可在泵不停机情况下 ，比较 圆满 地解决上述问题。 1 台架试验系统、取样及测试仪器 台架试验系统 由油箱 、叶片泵 、溢流 阀、过 滤器 、流量计 、冷却器等元件及测量仪表构成， 参照J B ／ J Q 2 0 1 0 6 8 8“ 液压 叶片泵试验方法”中试 验系统原理 图组装 。取样地点确定在泵 出口过滤 器前 ，取样 时间间隔为 1 0 mi n ，制备样 品时每次 取未稀释样 品 3 m l 。测试仪器 双联铁谱仪 、四球 试验机 、环块磨损试验机及 “ V ”型块摩擦磨损 试验机。 2 水基液样品制备的技术特点 水基 液样 品若 按规定 制备 技术 处理后 的液 样 ，在制 作铁谱 片时往往产生 2 个 问题 。由于水 基样对基片表面和基片上有机物质制成 的非润湿 隔离带 的润湿性不 良，使液样不能顺利地 向基片 下游方 向流动 ，而在 中途停顿 ，液 面逐渐 升高 ， 收稿 日期 2 0 1 2 一Ol 一2 9 L L 技术 有时高出基片表面2 mm，最后导致液体溢流过隔 离带 ，使铁谱片制作失败。再者进 口的水基样稀 释处理与冲洗剂 ，有时和液样 中某种组分作用产 生块状沉淀物 ，干扰了磨粒的沉积与磨粒的识 别。经反复试验后 ，对水基液采取 了下列特殊的 制谱技术 1 将表面活性剂 聚氧 乙烯烷基酚醚配制成 浓度为 l ％的蒸馏水溶液备用 蒸馏水预先经0 ． 5 m过滤器过滤 ； 2 取未稀释的样品 3 m l 与6 ml 蒸馏水进行充 分混合 ，制成稀释液样； 3 当9 m l 液样被吸人输样管人口后，用滴 管在基 片隔离带 内滴几滴表面活性剂水溶液 ，务 必使其润湿隔离带内从人口到出 口的所有表面。 水溶性表面活性剂可使水基液对隔离带内表 面的表面张力降低 ，使液体 与隔离带若表面的接 触角减小，这样就可以使液样在隔离带内顺利地 流动 ，不再溢出。 3 叶片泵磨损部位 叶片泵是由轴 、转子 、叶片 、定子 、左右泵 体和左右配油盘等主要零件组成。磨损主要产生在 转子与左右配油盘接触的 2 个端面，以及 叶片与定 子接触表面 。两处均为滑动接触 ，边界摩擦p 。有 时由于摩擦部位发热、冷却不良、叶片对定子的冲 击 、高速流动的液体产生的气蚀和液压液抗磨性不 良等因素可使局部液膜破裂处发生干摩擦。 4 跑合剪切层形成与负荷的关 系 叶片泵 是在其额定压力 2 5 ％ ，4 0 ％ ，5 5 ％ ， 7 O ％，8 5 ％，1 0 0 ％逐级加载条件下跑合的。在每 个压力等级时 ，所取样品制备的铁谱片上观察 到 层状大磨粒和切削磨粒均在额定压力 2 5 ％ ～ 7 0 ％时产生 ；在 7 O ％ ～1 0 0 ％的压力等级 时不再 发现上述颗粒 ，有时偶然 出现极个别的片状粒 ， 长厚 比为 3 0 1 ，其余 均为正 常小 于 5 m 的磨 粒 ，形成稀疏的铁谱线。 铁谱 片上 磨粒 形貌 、浓度 与泵 的负荷 、转 速 、液压液流速 、过滤效率和油箱结构有关 。试 验 观察 泵的转速 在不 同压力等级 时转速 变化不 大 1 4 6 0～1 4 7 0 r ／ mi n 。额定压力时 ，泵的容 积 效率为 9 1 ％ ，因此其它压力等级下液压液流速变 化可 不作考 虑 。本试 验系统 中采用 圆桶立式 油 箱 ，油箱锥形底部接出 口管 ，在油箱中难 以形成 磨粒的沉淀层 。因此负荷是影响跑合过程 中磨粒 形貌 、浓度的主要因素。 在跑合过程初期摩擦表面微 凸粗糙 的地方首 先被磨光 ，产生剪切层 ，然后逐渐扩展 ，最后覆 盖整个摩擦表面。跑合过程是指摩擦表面最终磨 合到一个低磨损的光滑表面 ，也就是指表面剪切 层的建立 。确定稳定的剪切保护层建立 的负荷和 时刻是至关重要 的。 铁谱分析表 明，摩擦表面剪切层是在原负荷 小 于额定压 力 7 0 ％运行 条件下建立 并基本 完成 的 ；在大于额定压力 7 O ％时 ，剪切层处于动态稳 定期。泵在每个压力等级运行时，当铁谱片上仅 呈现 出正 常磨损 颗粒 ，并 有进一 步细化 的趋势 时，就开始向下一个较高压力等级过渡，以此确 表 1 不 同压力下的跑合时间 额定压力的百分比 ， ％ 2 5 4 0 5 5 7 0 8 5 1 0 0 定在每个压力等级下的跑合时间 见表 1 。 在泵 的负荷小于额定压力 7 0 ％以前的跑合时 间占总跑合时间的9 1 ％，这与以往分级等时跑合 的习惯作法不同。由此看来用铁谱分析的方法可 更加合理地确定跑合工况 ，又可判断不同负荷下 的跑合终点 ，达到缩短跑合时间的 目的，又消除 了过早强化跑合条件而引起 面擦伤造成严重磨损 的后果 。 5 铁谱仪与其它仪器分析结果的一致性 叶片泵经跑合后在额定压力下用水 一乙二醇 难燃液压液还进行 了2 0 0 h 可靠性试验 ，试验期 间 所做的每个铁谱片上呈现的磨粒形貌与沉积浓度是 相类似的，都没有出现切削、层状和严重磨损磨 粒，磨粒都是小于5 m的正常磨损颗粒，而且谱 线稀疏 ，在 5 0 m m以下磨粒 的沉积已形不成连续的 谱线。铁谱分析说明水 一乙二醇难燃液压液的抗磨 性、冷却性 良好 ，对该液压系统是适应的。 为了证明铁谱分析结果的正确性，采用了多 种摩擦磨损试验仪器 ，测证 了该液压液在试验期 间抗磨性及粘度指标的变化 见表 2 。表2 内将 N 4 6 抗磨液压油的有关技术指标列入以示 比较 。 下转第2 0 0页 F● ，， ’r F，z ， ， I ＼ | l ii ll ＼1 5 6 ＼ _ 囊 ＼ 交 流 关检修实施细则 ，提高巡检质量。定期对线 网进 行检查 ，发现对出现异常的接触网及时进行修 复 ，并定期对线网进行打磨润滑 。车辆部 门加强 对受 电弓的检查力度 ，确保受 电弓与接触 网的接 触压力在正常范 围内。对磨耗到限或出现磨耗异 常的碳滑板进行及时更换 ，并加强受 电弓的整体 检查 ，如 出现异常及时整改 。加强供 电部 门和车 辆部门之 间的沟通和配合 ，相互掌握对方设备变 化情况 ，及时对设备进行调整 ，减少 弓网冲击 的 可能性。确保 良好 的弓网关 系，是减少 由于弓网 关系不良对受电弓造成的冲击 ，避免受电弓框架 裂纹出现的基础。 3 ． 3加强列车轮对检查 为减少 因轮对圆跳动问题导致列车振动 ，减 少振动对受 电弓的 冲击 。加强了对轮对 的检查 ， 定期进行轮对数据测量 ，如发现圆跳动过大将及 时进行镟修恢复 ；并提高轮对圆跳动的镟修标 准 ，尽量减少圆跳动造成 的列车振动 ，从而减少 因列车振动造成的对受电弓框架的影响。同时加 强轨道检查 ，为列车运行提供 良好的轨面环境 。 4结语 广州地铁三号线是 目前国内时速最高的地铁 系统 ，而且地铁运营具有 间距短 、发车密度高的 特点 ，频繁的动车和停 车，对列车受 电弓产生频 繁 的冲击 ，受电弓系统的稳定可靠性显得尤为重 要 。在地铁公司和株机公 司的共同努力下 ，通过 增加上框架加强筋 ，加强接触 网检查 ，加强列车 轮对检查 ，解决受电弓上框架裂纹问题 ，有效 的 保证 了受电弓系统的可靠性 ，提高了地铁运行 的 可靠性。 参考文献 [ 1 ]西门子 中国有限公司． 广州地铁三号线车辆维护 手册 [ Z ]． 2 0 0 6 ． [ 2 ]朱士友． 车辆检修工 [ M]． 北京中国劳动社会保障 出版社 ．2 0 0 9 ． 作者简介龙木勇，男，1 9 8 2 年生，广东人 ，大学本科 ， 助理工程师。研究领域地铁车辆维护。 编辑 王智圣 、 上接 第 1 5 6 页 表 2 液压液性能测试结果 叶片泵的叶片尖端与定子相对运动对液压液 产生较高 的剪切力” ，而 2 0 0 h 运行后该液压粘度 指标表 明其抗剪切性 良好 。其它 3 种仪器的测试 数据也变化不大，这与液压液的铁谱分析结果是 一 致的。 6 结论 水 一乙二醇难燃液压液在 由叶片泵组成 的台 架试验系统中，应用铁谱技术判断叶片泵的跑合 终点和分析该液体对系统的适应性是行之有效 的 手段。试验证明，跑合过程中泵内摩擦表明低磨 损剪切层 的建立 ，主要发生在额定压力小于 7 0 ％ 以下的跑合前期 ，这段跑合时间占整个跑合期的 9 l ％。2 0 0 h 可靠性试验中的铁谱分析结果，与四 球试验机 、环块磨损 试验和 “ V ”型块磨机验证 结果是一致的。 铁谱分析中水基样品制备时稀释剂可直接使 用精滤后 的蒸馏水 ，稀释 比例为 l 2 ，而且在液 样 流经基 片前 ，先用 l ％表面活性剂水 溶液润湿 基 片上隔离带 内表面 ，降低表 面张力 ，以消除液 样流出隔离带的隐患。 参考文献 [ 1 ]浙江大学机械 系． 液压传动油泵油马达专辑 [ M]． 北 京科学出版社，2 0 0 3 ． [ 2 ]李逸民，彭光华． 用铁谱分析缩短发动机调试磨合时 间的试验 [ M]． 上海上海科学技术出版社，2 0 0 7 ． [ 3 ]F ． 汤森得． 抗燃沟压油与润滑剂在采矿工业中的发展 趋向 [ A]．国际采矿设备抗磨损会议论文集 [ c ] ， 20 o5． [ 4 ]胡大樾，丁光健． 磨粒图谱 [ M]． 广州广州机床研 究所 ，2 0 1 0 ． [ 5 ]董浚修． 润滑原理及润滑油 [ M]． 北京中国石化出 版 社 ．2 0 0 9 ． 第一作者简介陈学峰，男 ，1 9 7 6 年生，辽宁朝阳人，硕 士，工程师。研究领域船舶设备状态监测诊断。已发表 论文 l 2 篇。 编辑 向飞
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