液压执行机构多余物的分析与控制措施.pdf

Hy d r a u l i c s Pn e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 1 1 ． 2 01 5 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 8 0 8 1 3 ． 2 0 1 5 ． 1 1 ． 0 1 8 液压执行机构多余物的分析与控制措施 土 曲 湖 IL Z江航天红峰控制有限公司， 湖北 孝感 4 3 2 0 0 0 摘要 液压执行机构中各种多余物是影响其性能的重要因素， 该文对液压执行机构多余物的分类、 来源以及危害进行了分析， 并提 出了切实可行的控制措施， 可有效提高产品可靠性。 关键词 液压执行机构 ； 多余物 ； 分析； 控制措施 中图分类号 T H1 3 7 文献标志码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 5 1 1 0 0 5 5 0 3 An a l y z e s a n d Co n t r o 1 M e a s u r e s o f Ex c e s s i n t he Hy d r a u l i c Ac t u a t o r s WANG Hu b e i S a n j i a n g Ae r o s p a c e G r o u p Ho n g F e n g C o n t r o l C o ， ． L t d ， Xi a o g a n 4 3 2 0 0 0 ， C h i n a Abs t r a c t Va r i o u s e x t r a s h y d r a u l i c a c t u a t o r i s i mp o r t a n t f a c t o r t o e f f e c t i t s c a p a b i l i t y ． Th e a u t h o r a n a l y z e s t h e c l a s s i f y、 s o u r c e an d h a r m o f the e x t r a s i n the h y dra u l i c a c t u a t o r and p r o p o s e s p r a c t i c a l c o n t r o l me a s ure s ． I n t h i s wa y , i t c a n e ffe c t i v e l y i mp r o v e the r e l i a b i l i ty o f the h y dra u l i c a c t u a t o r ． Ke y wo r d s h y d r a u l i c a c t u a t o r ； e x c e s s ；a n a l y z e ； c o n t r o l me a s ure s O 引言 所谓多余物 即是由系统内部产生或者外部输人 的， 与产品状态无关的一切物体。据有关资料统计， 在 液压系统中， 7 0 ％～ 8 0 ％的故障与油路中的污染有关， 而 所谓的污染就是我们所说的多余物。因此， 了解多余 物的危害， 提出有效的控制措施 ， 对保障产品质量， 提 高可靠性有着重要的作用。 1 液压执行机构的常见故障 液压执行机构对多余物十分敏感 工作中产生的 磨粒， 外界进人的污染物等会使齿轮泵卡滞， 电液伺服 阀失效 ， 造成各执行元件磨损 ， 降低性能甚至发生故 障 ， 严重的会造成执行机构报废。因此 ， 控制多余物， 就是在最大限度地保障产品质量与可靠性。 2 液压执行机构多余物分析与控制措施 2 ． 1 多余物产生及分类 液压 执行 机构在工作过程 中， 油泵 与各 运动副之 间由于摩擦、 液流冲刷， 会不断产生各种金属和非金属 颗粒 ， 零件加工后残留的金属屑， 不合格的液压油 ， 空 气中的尘埃等等， 都属于液压系统中的多余物。 对于液压执行机构来说 ， 多余物一般可分为固体 多余物、 液体多余物和气体多余物三类 固体多余物主 收稿 日期 2 0 1 5 0 3 1 8 作者简介 王晶 1 9 7 4 一 ， 女， 河北保定人 ， 工程师， 学士， 主要从事机械设 计与 制造 、 精密机械装配等方 面的研 究。 要是摩擦颗粒、 研磨金属屑以及空气中的粉尘颗粒； 液 体多余物主要是水、 不合格或不同型号的液压油； 气体 多余物主要指空气。 2 ． 2 固体 多余物的产生及危害 固体多余物产生原因主要为 零件在加工过程中 和装配前未清理干净的金属屑， 油液在分装和存储过 程中的固体污染物； 外购液压系统中元件 伺服阀、 油 泵、 油滤 内不应存在的固体物质； 零件加工和部件组 装过程中残留的金属屑； 密封圈、 密封垫片与液压油或 密封部位不相适应产生的固体多余物 ； 工作中运动部 件摩擦产生的颗粒、 粉末； 液压油老化、 污染后的沉淀 物 ； 设备长期使用及 自 带的颗粒污染物； 误操作带入的 污染物颗粒 ； 零件清洗不净带人产品内的颗粒； 装配、 试验环境的洁净度超标所带人产品的污染物颗粒； 吹 干零件的压缩空气不洁净带人产品的固体污染物； 焊 接 的焊药等。 固体污染物的主要危害为 加剧运动部件磨损； 缩 短响应元件寿命； 使运动密封件磨损加剧； 密封件提前 损坏、 失效 ； 加剧液压油的老化变质； 导致伺服阀功能 缺失 ； 现执行机构动作失控或其他故障； 导致液压系统 泄漏甚至失效。 2 ． 3 液体多余物的产生及危害 液体多余物主要由清洗过程中残留的汽油 、 水以 及其他零部组件上残留的不同型号或不合格的液压 油 ， 不同型号的液压油主要来 源是伺服 阀在 出厂时 内 部封存的液压油 。 液 压 气 动 与 密 J d ／2 01 5年 第 1 1 期 残留的汽油和型号不 同或不合格的液压油易导致 液压油污染 ， 改变 1 0 航空液压油本身应具有 的性能参 数 ， 影响各摩擦系统和执行元件的性能和寿命。水对 液压系统最大的危害是腐蚀金属表面， 加速油液的氧 化变质 ， 并 与油液的某些添加剂作用产生粘性胶质 ， 引 起阀芯粘滞和油滤堵塞等故障。当油液中水的含量超 过0 ．0 5 ％时， 水对液压系统会产生严重的危害作用。 2 ． 4 气体 多余物的产生及危害 气体多余物主要指混入液压油中的空气。 执行机构在注油时往往不能完全抽成真空， 混人 油液 的空气会 降低油液 的体积弹性模 量 ， 使 系统失去 刚性和相应特性 ， 并引起气蚀现象。同时它对液压油 的直接影响就是降低压缩量即液体弹性刚度的大小。 研究表明， 纯油的压缩量 值约为 1 ．4 ～ 2 1 0 M P a， 混 人 1 ％的空气后卢 值降为纯油卢 值的5 ％， 当混入空气达 到5 ％时， 卢 值变为纯油 值的 l ％。从数据可以看出空 气对 液压油路 的影响是非常明显的 ， 它将直接影响执 行机构系统 的速度也就是快速响应性能 。 3 多余物的控制方法 针对多余物的产生原因， 其预防和控制措施一般 分为四个方面， 分别是生产现场多余物的预防和控制， 加工、 装配过程中多余物的预防和控制， 设计 、 管理方 面对多余物的预防和控制和液压油的测试分析及改进 措施 。 3 ． 1生产现场多余物的预防与控制 保证工作环境的洁净度、 温度、 湿度； 控制员工进 人现场需穿戴防尘服； 控制操作人员数量和进入操作 现场前需进行风淋； 控制外部环境洁净度 ， 整个执行机 构 的装配过程要 在净化 间中进行 ， 实时监测 净化问的 空气洁净度。装配前对使用的工装和设备进行清洗， 保证工装、 设备无污染物。 3 ． 2 加工、 装配过程中多余物的预 防和控制 对于系统固有多余物尤其是机加件应重点进行清 洗 ， 结构复杂的零件例如本体首先在超声波清洗机中 将零件按3 个不同方向悬挂 ， 各清洗 1 0 m i n ， 然后用清 洗汽油对零件进行 冲洗 ， 最后用 干净 的压缩空气对其 进行气相清洗 。 装配的过程中要保证操作方法得当， 用力均匀， 避 免因用力不当损坏零件产生多余物， 例如堵盖拧紧的 过程中应均匀用力 。对于伺服 阀等外协件 ， 人厂后应 对其内部的液压油进行清理 ， 并用过滤合格的产品液 压油多次冲洗， 尽可能地减少残留， 从而保证液压执行 机构 的内部液压油 的纯净度 。清洗完零部组 件之后 ， 应在 净化间内对其采用气相清洗 的方法处理 ， 从 而保 证零件内部无清洗剂的残留。对于气体多余物， 目前 采用的方法是二次抽真空 的方法 ， 即通过注油机一次 注油之后， 将液压执行机构放置在真空箱中进行二次 抽真空并保持一段时间， 从而减少空气在管路内的 残 留。 为了保证正式产品内部的清洁程度 ， 在装配正式 的伺服阀与滤油器之前， 先采用工艺元器件进行磨合， 磨合结束后将整个执行机构系统拆卸 ， 通过洗涤汽油 进行清洗， 并采用气相清洗的方法对其进行吹干处理 ， 重新更 换正式伺服 阀与滤油器 。通过磨合 ， 零 部件之 间保持在最佳的配合状态 ， 从而保证在工作中由于磨 损而产生的多余物降到最低。 3 ． 3 液压油的测试分析及改进措施 为了判别液压油洁净度问题 ， 用油液颗粒度检测 仪A B A K U S 对某型号执行机构所用的液压油的几种状 态进行 了检测 。 1 测试结果 为了了解 液压油洁净度情况 ， 进行 如下状态 的对 比检测 1 新 购 置 的未 过滤 的 1 0航 空液 压油 S H 0 3 5 8 1 9 9 5 ， 具体检测情况见表 1 。 油液静放 5 天， 连续测试 2 次 。 表 1 测试 数据 1 小 GJ B 4 2 0 A一 9 6 测试娥 m 颗粒数量 按 一 ⋯⋯ ⋯ 2 5 1 5 2 5 5 0 1 O 9 7 第二次检测 8 2 使用滤油机进行4 0 m in 过滤后 ， 具体检测情况 见表 2 ， 连续测试 2 次 ； 3 使用注油机内部二次 6 0 rai n 循环过滤后 ， 检测 情况见表 3 ， 连续测试 2 次。 2 测试结果分析 根据 Q J 2 7 2 4 ． 1 规定 的 1 3 ／ 1 4级 每 mL工作 液 中大 朗∞5 钾 5 9 6 1 1 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ／ No ． 1 1 ． 2 0 1 5 于5 m的颗粒数不大于8 0 个 ， 大于1 5 m的颗粒数不 大于 2 O 个 要求 。从表 1 的测试数据 ， 新油不符合 清洁 度指标。从表2 的测试数据 ， 使用滤油机过滤后的油 液 ， 虽然洁净度有很大的改善 ， 但仍不能满足洁净度要 求 。从表 3的测试数据 ， 经过注油机二次过滤后 ， 油液 洁净度能满足要求。 表 2测试 数据 2 表 3测试数据 3 G 腊 J B4 2 级 0 A一 96 测试 次数 m 颗粒数量 按 一 ⋯⋯⋯ 3 改进措施 经过以上测试分析 ， 新油不能满足执行机构的洁 净度要求， 经过滤油机和注油机二次过滤后， 油液满足 执行机构的洁净度要求 。为保证充人执行机构油液 的 洁净度， 需采用每次注人执行机构的油液都为二次过 滤后的油液 定期为工作液进行取样检测。 为改善油液洁净度， 主要采用以下控制措施 1 保证工作环境 的清 洁度 、 温度和湿度 ， 控制从 外界侵入多余物 ； 2 各种零 、 部件严格进行超声波等方式清洗， 并 及时去除残 留物 ； 3 液压系统在装配过程中进行充分磨合 ， 使摩擦 副的磨损速度降低到最小值并保持稳定 ； 4 在污染物侵入率一定的条件下， 系统油液的污 染度主要取决于滤油器 的过滤精度 。因此 ， 在执行机 构的装配过程中 ， 采用的油滤精度应高不易低 ； 5 员工 的着装应符合要求 ， 严格控制工作现场人 员数量， 并要求进入装配间须经过风淋； 6 在装配执行机构的整个过程中， 对执行机构油 液进行多次检测 ， 以及时了解污染情况 ； 7 及时更换滤油机和注油机上的滤芯 ， 减少污染 的隐患 ； 8 采取预防措施防止二次污染 ， 例如对执行机构 进行抽油和注油时， 油管分开各 自独立使用。 3 ． 4 设计 、 管理方面对多余物的预防和控制 注意合理使用滤油器类型， 考虑滤油效率， 阻挡多 余物的能力等方面考虑； 产品密封合理， 各密封处应可 靠， 禁止使用不耐油的密封件； 各零部件设计时尽量避 免小的盲孔和不易清理多余物的小拐角等 ， 避免残留 多余物； 定期更换季节液压油， 更换后的液压油需过滤 合格后密封保存 ， 添加新油时也需过滤合格后使用； 油 液在反复作用下会逐渐变质， 失去应有的性能， 因此， 需要定期检测， 及时更换； 各液压元件不论更换还是拆 卸， 装入产品前均需彻底清洗合格； 各管道必须洁净才 允许接人产品。 4 总结 本论文系统地讨论了多余物的分类、 来源、 危害以 及相对应的控制方法。通过采取论文中所介绍的方 法， 可以较好地对多余物进行控制。 参考文献 [ 1 ]1 李洪人．液压控制系统[ M】 ． 北京 国防工业出版社， 1 9 8 1 ． [ 2 】 雷天觉． 新编液压工程手册[ M】 ． 北京 北京理工大学出版社， 1 9 9 8 ． [ 3 ] 邱国庆， 等． 液压技术与应用[ M】 ．北京 人民邮电出版社， 2 0 1 2 ． [ 4 】 阎培闽． 液压系统油管的清洗方法及重要意义[ J ] ． 液压气动 与密封， 2 0 0 9 ， 2 ． 【 5 】 王福山， 等． 液压齿轮泵出厂试验台油液污染控制研究[ J ] ． 液 压与气动， 2 0 0 1 ， 6 ． 【 6 】 徐小东． 液压与气动应用技术【 M] ． 北京 电子工业 出版社， 2 0 0 9 ． [ 7 】 杨曙东， 等． 液压传动与气压传动[ M ] ． 武汉 华中科技大学出 版社 ， 2 0 0 7 ． [ 8 】 喻文广， 余钊圣， 等． D L D装置中刚性颗粒运动的直接数值模 拟研究[ J ] ． 机电工程， 2 0 1 3 ， 7 ． f 9 】 熊志凯 ， 王凤金． 整车排放试验污染物瞬态质量测量方法研 究[ J ] ． 机电工程， 2 0 1 3 ， 1 1 ． 5 7