污染引起液压元件损害机理的分析

　　液压系统70%左右的系统故障(主要是元件损坏)是污染造成的,液压系统的污染源是已被污染的清油、残留污染物、侵入的污染和内部生成的污染。本文主要分析系统污染物是如何对液压元件造成损害的。

　　1 液压元件失效类型

　　污染物颗粒大小不一、形状各异,并由多种成分构成,大多数是磨粒性的,当它们与液压元件表面相互作用时,会从元件的表面上犁削和切削出碎片。这种磨粒磨损和它造成的元件表面疲劳约占液压元件退化失效的90%。污染物造成元件的失效也是不尽相同的。根据其危害程度和造成的元件故障现象,可以把污染引起的元件失效分为3种类型[1,2]。

　　1.1 突发失效

　　突发失效出现在当一个大颗粒进入泵或阀的时候,如在一个滑阀中,陷入一个关键部位的一个大颗粒能阻止阀芯完全关闭。当一个阀的控制节流孔被一个大颗粒堵住时,就会造成节流阀的突发失效。精细颗粒也能引起突发失效,如一个阀可能因为细小污染物淤积到一定程度而无法工作。

　　1.2 间歇失效

　　间歇失效可能是由一个阀座上妨碍该阀正确归座的污染所致。如果该阀座很硬,使该颗粒不能嵌入阀座,则当阀再次打开时,该颗粒可能被冲走,另外的颗粒可能导致这种情况再次发生,于是出现间歇失效。

　　1.3 退化失效

　　退化失效可能是磨粒磨损、腐蚀、气蚀、混气、冲刷磨损或元件表面疲劳的结果。每一种损害都使系统元件中内泄漏增加,这会降低其效率或精度。这些变化一开始很难被察觉,最终的结果可能是突发失效,对泵来说尤其如此。最容易引起磨损的颗粒是间隙里的颗粒,它们刚好落入元件里运动表面之间的关键间隙中。

　　2 关键间隙尺寸

　　液压元件关键间隙部位的污染可能造成元件失效甚至报废。液压系统中泵和换向阀使用频率最高,并且对工作介质纯净程度要求最高,下面便以这两种元件为例来阐述。

　　2.1 液压泵

　　液压泵内相对运动的零件由一个充满油液的小间隙隔开,这些零件通常由一些与面积和系统压力有关的力彼此加载。对于大多数泵,其少数元件表面上剥离很少量的材料,就可能导致泵失效,如果间隙内的油液被严重污染,则将出现快速退化,最终被卡死。低压元件的设计允许有较大的间隙,一般来说只有较大的污染颗粒(>10Lm),才会造成明显的危害。在低压下,用来把颗粒赶进关键间隙的力也比较小。泵压力的提高或脉动在促使污染对泵造成损害上起主要作用。泵中对关键间隙磨损敏感的区域有滑靴对斜盘、缸体对配流盘、柱塞对缸体等,见图1。