应用油液综合监测技术诊断液压泵的早期故障

　　1 前言

　　某建筑工地的几台工程机械( 挖土机和推土机) 在换了同一厂家, 同一牌号, 但不同批号的 HM- 46 抗磨液压油后, 其中一台设备运行仅 500 多小时, 液压系统的柱塞泵即发生咬死擦伤突然失效。

　　超过 70%的液压系统的故障和早期失效是由于液压油的污染[1], 因此, 按照下述方法取样并对液压油进行了测定分析: 从原用油的新油( 该公司尚存有几桶) 和现用油的新油中各取一组油样; 由于该公司尚有类似设备仍在使用原液压油, 从此类设备中选择 1～2 台已运转 2500 小时的设备取样; 从已失效的液压系统中取样。

　　2 油液综合监测技术分析与诊断

　　油液综合监测技术包括油品理化分析、清洁度测定、元素分析及磨粒分析[2-3]。首先, 对来自失效液压系统的油样分别用实验室常规仪器进行油品理化分析、颗粒计数器进行清洁度测定及发射光谱进行元素分析, 初步的油样分析结果见表 1。

　　数据结果表明, 现用油和原用油的理化性能一致, 产品质量符合说明书要求。该液压油使用至 2500 小时后, 主要理化指标仍在可用范围内, 因此, 该泵的失效与液压油的理化性能无存在明显的区别—现用油新油样品的污染度大大高于原用新油, 达到了不可接受的高污染度水平( ISO 20/17, 相当于 NAS 11级) ; 原用油使用 2500 小时后的清洁度为 ISO 18/16, 但现用油使用 2500 小时后颗粒污染度高于 ISO 21/18, 颗粒浓度足原用油使用相同时间后的 10 倍以上! 现用油新油样品高的固体颗粒污染度足以导致液压系统的早期失效, 因此, 液压泵的早期失效主要是由于新油的严重颗粒污染所致。发射光谱的数据也表明,现用油新油样品中灰尘污染物的含量高于原用油。

　　但颗粒计数器仅能告诉颗粒尺寸大小和数最, 而不能识别颗粒类型, 即不能识别是来自零件的金属磨损颗粒还是灰尘颗粒, 或是来自添加剂的颗粒; 发射光谱只能检测小于 6- 8μm 的小颗粒, 而铁谱分析能够对 10～100μm 的大颗粒进行定性、定量分析[4], 因此, 继续采用分析铁谱技术对油样进行了磨粒分析, 以确定该液压系统失效的真正原因。

　　磨粒分析的结果( 图 1~2) 非常消楚地表明了在原用油和现用油的新油样品之问颗粒污染程度的巨大差别, 同时确认现用油新油的高污染度确系灰尘颗粒所致。

　　磨损颗粒分析揭示了现用新油颗粒污染水平和随后的磨损发展之间的关系。

　　图 3 表明原用油使用近 2500h 后, 液压系统仍是正常磨损和轻度的磨料磨损( 切削磨损) , 伴有少量的固体污染颗粒。

　　然而, 现用油使用 2500h 的液压系统油样中则出现了大量来自柱塞泵的铜和钢铁零件的严重擦伤和切削磨损, 已处于严重磨损状态和接近失效的边缘, 见图 4。来自失效液压系统的油样则几乎是清一色的严重擦伤和切削磨损颗粒, 并伴有极高的固体污染颗粒浓度, 图 5～图 6。