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影响液压泵使用寿命的外在原因分析及预防措施

孙新明
摘要:液压就是工程机械液压系统的动力源,使用过程中诸多因素影响其寿命,分析出影响液压泵寿命的原因,才能有效地进行预防,才能延长使用寿命。
关键词:液压泵;寿命;分析
现代工程机械中,液压传动技术被广泛应用,液压泵则是液压传动系统中的最重要的部件——液压动力源。液压泵的使用寿命直接影响工程机械的使用成本和使用效率,从而做好液压泵的使用和维护对提高机械设备的利用率,做好液压泵的使用和维修对提高机械设备的利用率,降低使用、维护成本,提高经济效益具有重大现实意义。
液压泵的使用寿命是指泵体内零部件(密封件除外)损坏或者磨损而使液压泵丧失使用功能前的运转时间。影响液压泵使用寿命的原因很多,除泵本身设计、制造等方面的原因外,现就日常作业过程中的易出现的问题进行分析、预防。
1 禁止给冷液压系统加载荷运行
液压油在低温条件下,流动性较差,加载后会使液压泵内缺油,使泵内产生抽空现象(空气被吸入)液压油中产生大量的气泡,油中的气泡对液压系统的危害是相当大的,主要有以下几方面。
系统工作不良。液压油是液压传动系统中的动力传动介质,纯净的液压油,其压缩率约为(5-7)×10-3m3/N即压缩10Mpa时,体积仅被压缩减少为0.625%,因此在一般情况下,液压系统中的油可以认定为非压缩性流体,从而不考虑其压缩性。但是液压油中吸入空气产生气泡后,其压缩率就会大幅度增加,使液压油增加了很高的体积弹性系数,严重地危害着系统的工作可靠性,可使控制系统失灵,工作机构产生间歇性运动等。由于气泡引起的作业装置误动,还会发生机械事故,乃至人身伤亡事故。
局部油温升高。气体在瞬间被压缩后,其温度会急剧升高,气泡在达到高温后,便会使周围的油燃烧,而空气又是热的不良导体,产生的大量热不宜扩散,而油温局部升高可带来以下几个不良后果。
加速油的氧化。根据氧化机理可知,油温在70℃以上时每升高10℃,其氧化的速度成倍递增,油温的升高是促使油氧化的主要原因。氧化后的油通常会生成酸性化合物,引起液压系统中金属件的腐蚀。所以更容易产生渣泥、铁锈、金属屑等机械杂质,而这些杂质又作为氧化过程中的催化剂,使油液加速氧化,形成了恶性循环。一般情况下油温在70℃以下,具有很好的化学稳定性。
润滑性能下降。性能良好的油液能在金属的摩擦表面形成牢固的油膜,油膜的强度和厚度主要决定于油品的质量。变质后的油液其油膜强度不足以承受工作负荷的压力,致使金属表面互相接触,从而导致摩擦力急剧增加,加速零件的磨损。
加速密封件老化。液压系统中采用的密封件均由不同化学成分的材料制成,不但要求与油液有好的相容性,而且还要求有适当的工作温度,如果油温超过密封件的正常耐热温度,便会使其加速老化,失去弹性。而导致密封性下降,使液压系统泄油,压力下降。
导致气蚀发生。油中的气泡随系统的运动被油液带到高压区域时,体积急剧缩小,使该局部压力升高,可达数百个大气压力,这个局部冲击可以引起系统壁面的气蚀。这样就会造成泵体内部划伤或使齿轮泵中的传动轴发生断裂,柱塞泵拉断传动轴密封圈等故障的发生。
为避免液压系统油温过低作业时产生的损害,在外部环境温度起动设备时,必须坚持让设备在空载条件下运行相应的时间,待液压油的油温升至60-70℃之间方可操作机械进行正常作业。当液压油的油温升至80℃时应立即停止作业,此时作业就会发生高温作业时易发生的各种危害。
液压系统的冷却主要有两种方式:
自然冷却:利用自然风对液压系统中的各种部件进行冷却。
强制冷却:给液压油循环系统增加一个散热器利用温度传
感器控制风扇的开启时机,把系统温度控制在60-70℃之间。为使液压冷却系统工作可靠,要经常对液压油散热器进行保养,使之表面清洁、通风畅快,达到给油液冷却的目的。
2 保持油箱清洁,经常检查液压油箱的油量
液压油箱在液压系统中的主要作用是储油、散热和分离油中所含的空气及消除泡沫,一般工程机械的液压系统的油箱是液压泵最大流量的2-3倍。并标有液压油面的最底、最高位置。油面低于最底位时,应补充相同型号的油液,避免因油液不足将空气吸入液压泵,致使液压泵磨损。但是油面也不能(在非工作状态时)高于最高油位。一是影响油液空气气泡的消除。二是液压系统内油液全部回到油箱时造成泄油。同时检查液压油箱的通气孔保证其畅通。一是保证液压油中的气体分离后排掉。二是避免油箱封闭,液压泵工作时油箱内产生真空。
保证液压油清洁。液压油是液压系统中的工作中的介质,如果油液中含有一定数量的灰尘,那么,就会对液压泵产生磨损使其寿命减少,并且促使油液氧化加快。工程机械带有液压滤清系统的,要定期更换滤芯。同时要按期测量油液的污染度,最简单的方法是目测。人的正常视力极限为40微米左右,因此油液中污染物杂质的颗粒尺寸大于40微米时,眼睛就可以观察到。这时,表明油液的污染已经很严重,必须更换。在更换液压油箱的油液后,应开动机器循环运转几次,以排除系统中的空气。另外更换液压油管、阀时,也要注意清洁,不要将灰尘带入液压系统中去,以减少对液压油的污染,对液压泵的磨损。
液压系统的泄漏。液压系统的泄漏分内泄、外泄两种,内泄主要是泵、阀、缸等工作元件的内部泄漏,油液从高压处向低压处泄漏,它不会减少系统内油液的数量,只会增加一定量的能耗。外泄是油液向液压系统外的泄漏,如接头、阀、油缸以及修理液压系统时的泄漏,油箱有漏点等原因。这也是液压油数量减少的主要原因,如果外泄的液压油没有及时得到补充,那么在液压泵工作时就会从入口处产生涡流,使空气被吸入液压泵中,并造成大量的气泡,通过气蚀使液压泵产生损坏。
防止水分进入液压系统。水进入液压系统后少则产生水蒸气产生气泡,多则使液压油乳化变质,对液压泵使用寿命产生影响。
3 避免在液压系统有载荷的情况下突然启动或停止。
当液压系统有载荷时液压泵突然启动或停止时,在控制系统开启的瞬间,由于载荷的作用液压系统存有相当的压力,该压力会反作用在液压泵上,因为这个反方向压力的作用时间极短,形成一个冲击力,给液压泵轴造成伤害。而液压系统的泄压阀的反应时间与压力作用在液压泵的时间基本相同。从而要避免液压系统有载荷时的突然启动或停止。
4 液压泵在安装时应注意的问题
液压泵的动力输入轴是不能承受径向力和轴向力,通常是用联轴器联接动力输入的,因设计、制造原因,泵轴与联轴器同轴度的要求有严格的规定。装配时的偏差随着泵的轴速提高,离心力加大,促使联轴器变形加大,而联轴器变形加大又使离心力再加大,造成恶性循环,导致液压泵泵轴摆转、振动,噪声加大,从而影响液压泵的使用寿命。另外在使用过程中应经常检查联轴器销是否松动,加以紧固,橡胶圈磨损的要及时更换。
联轴器的装配要求。
工程机械在使用的过程中,不可避免地要对设备进行维修和养护,在液压泵的安装过程中要注意联轴器安装的精确度。
刚性联轴器:两轴的同轴度误差不得大于0.05mm;弹性联轴器:两轴的同轴度误差不得大于0.1mm;两轴的角度误差不得大于1度。
由于装配的精度可靠,可保证液压泵在工作时产生的离心力,在设计允许范围内,可保证泵的正常使用。反之使泵承受超出设计所承受的外力,致使泵体经常磨损,缩短了液压泵的使用寿命。
液压技术在工程机械的广泛应用,使设备结构更加紧凑,更利于操控,正常的使用,合理的维护对提高液压泵乃至整机的寿命尤为重要。

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