应用颗粒测试技术解读液压系统污染控制平衡图

　　1　前言

　　颗粒测试技术的诞生为液压系统污染控制的理论研究和实施奠定了基础,美国俄克拉荷马州立大学费奇(E.C.Fitch)教授在20世纪六、七十年代应用颗粒测试技术开展了液压系统污染控制平衡理论研究,其研究精髓和成果“污染控制平衡图”如图1所示。

　　图中　ω———污染耐受度指数

　　PNT———设备应用对元件或系统提出的工作周期或操作条件,P为工作压力;N为速度;T为时间。

　　AW———系统油液提供的抗磨特性

　　DR———元件对污染物磨损的设计阻抗

　　β———过滤器的过滤比

　　Q———过滤器流量

　　Ri———系统污染侵入

　　Nd———下游污染度

　　该图深刻揭示了液压元件的使用寿命与各因素间的关系。不仅为液压系统污染控制工程的设计和应用提出了理论依据,也为颗粒测试技术在污染控制工程实施的各阶段提供了用武之地。本人单位在20世纪80年代末,设计制造了污染控制试验装置,应用颗粒测试技术,为某重点型号液压系统污染控制的设计进行了验证研究,得出了液压元件污染耐受度、液压元件自身清洁度、液压元件污染颗粒再生、系统过滤器过滤比(β)值和优化配置方案等的大量宝贵数据,设计师根据验证研究资料,规划出经济合理高效的系统污染控制平衡方案,采用该方案设计制造的液压系统通过实际运行,污染度控制水平达到了国际先进水平。

　　2006年,我们单位又研制完成了大型污染控制平衡调试台,多年探索研究的经验积累和先进完善的硬件设施,可为液压系统和重要元件的污染控制研究提供更全面的技术保障。

　　2　液压元件的颗粒测试分析

　　液压元件的污染耐受度ω是污染控制平衡工程中最重要的输入,而潜在、再生颗粒污染对液压元件污染物磨损的设计阻抗DR和系统油液提供的抗磨特性AW设计和选择,也是不容忽视的。

　　2. 1　污染敏感度和污染耐受度

　　污染敏感度和污染耐受度是含义相反、相辅相成的一对参数。污染敏感度是液压元件的性能和寿命受油液中颗粒污染物影响的程度,而污染耐受度则是一定工作条件下,液压元件能够耐受的各种颗粒尺寸分布的最大污染浓度。液压元件的污染敏感度越高,其对污染的耐受程度就越低。评定元件的污染敏感度试验粉尘尺寸的分级需用自动颗粒计数法测试验证。液压元件污染敏感度和耐受度试验验证的目的是决定保护该元件所需设置过滤器的过滤比指标,验证方法是:在装有该元件并经净化的试验系统中,旁通净化过滤器,根据元件的精密程度按一定的速率加入不同尺寸范围的试验粉尘,如(0~5)μm或(0~20)μm或(0~80)μm,通过测试分析污染磨损引起的流量和压力等相关参数衰降,确定该元件对某一尺寸范围的颗粒敏感如(0~20μm)。某液压元件究竟能在何种污染的油液中保证其可靠性和寿命,某阀究竟能容许通过最大尺寸的颗粒?当设计员掌握了系统所用元件各自的污染耐受度,在系统设计时就可以区别对待它们,如对污染敏感元件可增加自含式前置保护过滤器。