液壓系統(tǒng)油溫過高故障頻出怎么辦?
液壓系統(tǒng)故障70%以上是由液壓介質(zhì)(主要指液壓油)引起的。除了介質(zhì)受污染的原因外,液壓油溫過高也是影響液壓系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要原因之一。液壓系統(tǒng)的正常工作溫度為30—50℃,最高不超過70℃,最低不低于15℃。油溫過高對液壓系統(tǒng)的性能有什么影響,造成油溫過高的原因有哪些,怎么樣預(yù)防呢?
1. 液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及基本工作原理
一個完整的液壓系統(tǒng)由以下部分組成:動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油;動力元件(系統(tǒng)中的油泵)的作用是將電動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能,給整個液壓系統(tǒng)提供動力。執(zhí)行元件(如液壓缸和液壓馬達(dá))的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,驅(qū)動負(fù)載作直線往復(fù)運(yùn)動或回轉(zhuǎn)運(yùn)動??刂圃?即各種液壓閥)在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。輔助元件包括油箱、濾油器、冷卻器、加熱器、壓力表、油位油溫計(jì)等。液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)。
2. 液壓油溫度過高對液壓系統(tǒng)的影響
液壓系統(tǒng)油溫過高會使液壓油發(fā)生黏度降低、產(chǎn)生氣穴、加速油的老化等不良后果,使系統(tǒng)各運(yùn)動部件之間的潤滑變差,磨損加劇,造成液壓元件失靈或卡死;同時會造成密封加速老化而失去彈性,輕則使系統(tǒng)漏油,嚴(yán)重的會造成系統(tǒng)停機(jī)。
2.1 對液壓油黏度的影響
在一般行業(yè)中,液壓系統(tǒng)的工作壓力在20MPA以下。由于在此壓力下,壓力因素對液壓油的黏度影響可以忽略不計(jì),主要考慮溫度對黏度的影響;當(dāng)溫度升高時,油分子內(nèi)聚力減小,其黏度就出現(xiàn)下降。液壓油黏度降低對系統(tǒng)造成的影響是泄漏量增加,由液壓油縫隙流動的泄漏原理可知:泄漏量與液壓油黏度的倒數(shù)成正比,溫度升高,泄漏量成倍增加。
2.2 更容易產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象
在溫度升高的情況下,液壓油中的空氣分離壓及飽和蒸汽壓會升高,使氣穴現(xiàn)象更容易發(fā)生。如一般的液壓泵工作時在真空度0.5MPA時就會發(fā)生。由氣穴產(chǎn)生的氣蝕會嚴(yán)重?fù)p傷元件(尤其是動力元件)表面,進(jìn)而大大縮短元件的使用壽命,同時會降低整個液壓系統(tǒng)的工作效率,如液壓泵的吸油能力及容積效率降低等。2.3加速液壓油的老化
氧化反應(yīng)是液壓油老化的第一要因,而氧化反應(yīng)的發(fā)生與油溫關(guān)系十分密切,經(jīng)試驗(yàn)證明,當(dāng)油溫達(dá)到溫度區(qū)(55—60℃)時,油溫每升高10℃,液壓油的氧化反應(yīng)就升高一倍,其壽命縮短50%。液壓油污染后,會加速各元件之間的磨損,導(dǎo)致惡性循環(huán)。
3. 液壓系統(tǒng)油溫過高原因分析
由液壓系統(tǒng)的工作原理可知,在系統(tǒng)中產(chǎn)生熱量的有兩部份:一個是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為壓力能的動力元件油泵,另一個是將壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的控制元件和執(zhí)行元件;這兩部份在正常工作狀態(tài)下都要產(chǎn)生熱量,這些熱量由系統(tǒng)的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻。因此,當(dāng)這些部件中的一個或幾個工作不正常時,都會使系統(tǒng)的油溫升高。
3.1 冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障
一般流量較大的液壓系統(tǒng)均裝有冷卻系統(tǒng),大部分會采用水冷卻。它的基本原理是用溫度較低的水與高溫液壓油進(jìn)行熱交換,來不斷帶走液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生的熱量,使液壓系統(tǒng)的溫度保持在一個相對恒定的范圍內(nèi)。
冷卻系統(tǒng)的故障有以下幾類:
A、冷卻水不通或入口水溫比系統(tǒng)油溫高達(dá)不到與液壓油形成熱交換的作用。
B、冷卻器(熱交換器)內(nèi)部結(jié)垢,導(dǎo)致冷卻效率降低,使液壓油油溫不能維持在正常水平。
3.2 系統(tǒng)出現(xiàn)內(nèi)漏
系統(tǒng)的內(nèi)漏分為動力元件內(nèi)漏、控制元件內(nèi)漏和執(zhí)行元件的內(nèi)漏。
動力元件內(nèi)漏:動力元件(一般指液壓泵或液壓馬達(dá))的內(nèi)泄,主要由運(yùn)動部件(如葉片和泵內(nèi)壁等)之間的相互磨損引起,以葉片泵為例,一旦葉片和泵的內(nèi)壁或與配流盤問磨損達(dá)到一定的程度后,部分液壓油將沿著磨損的縫隙直接流走,而不再通過配流盤形成的壓力腔運(yùn)動。這樣,由電機(jī)輸出的運(yùn)動能就會大量地轉(zhuǎn)化為熱能,使系統(tǒng)油溫迅速升高。該類故障的特征是:油溫和動力元件自身溫度升高比較明顯,同時系統(tǒng)壓力顯著地下降。
控制元件內(nèi)漏:控制元件的內(nèi)泄又分為單個控制閥的內(nèi)泄和一組閥因?yàn)檎{(diào)壓不當(dāng)產(chǎn)生的內(nèi)泄兩種。單個控制閥的內(nèi)泄一般也是由部件的磨損引起,閥本身會出現(xiàn)溫度急劇升高的現(xiàn)象,比較容易判斷;調(diào)壓不當(dāng)引起的內(nèi)泄則相對難以判斷,需要進(jìn)行系統(tǒng)的分析。
執(zhí)行元件內(nèi)漏:執(zhí)行元件的內(nèi)漏一般較容易判斷,往往會伴隨著執(zhí)行元件本身溫度急劇升高和運(yùn)動做功能力的下降。這一點(diǎn)在液壓馬達(dá)和液壓缸上表現(xiàn)得尤為明顯。
4. 油溫過高的解決方法
1)設(shè)計(jì)足夠大小的油箱,必要時加裝冷卻器,如果周圍的環(huán)境溫度過高要使系統(tǒng)與外界隔絕。嚴(yán)格控制系統(tǒng)溫度在20-60℃范圍內(nèi),最高不得超過70℃。
2)液壓油長時間不必要的從溢流閥溢回油箱時,應(yīng)改進(jìn)設(shè)計(jì),采用變量泵或者正確的卸荷方式。
3)管路盡量縮短,不宜過于細(xì)長、彎曲,盡量使油液流通順暢。
4)液壓泵及其連接處容易泄漏的地方要加強(qiáng)密封,緊固好連接件,以免造成容積損失而發(fā)熱。
5)當(dāng)調(diào)壓閥的調(diào)定值偏高時,最好降低工作壓力,以減少不必要的能量損耗。
6)選用合適黏度的液壓油。
5.液壓系統(tǒng)油溫過高的預(yù)防措施
鑒于油溫過高故障對液壓系統(tǒng)性能的重大破壞性,對液壓系統(tǒng)的日常維護(hù)及預(yù)防性的檢修工作就顯得尤為重要了。該故障的預(yù)防措施主要有以下幾點(diǎn):
1)定期對液壓系統(tǒng)進(jìn)行巡檢,對油溫等指標(biāo)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控,發(fā)現(xiàn)異常要及時處理;
2)對系統(tǒng)中易磨損的運(yùn)動部件及密封要定期更換;
3)確保冷卻器的交換介質(zhì)正常,如中斷要采取應(yīng)急方法進(jìn)行冷卻或停機(jī)。
液壓系統(tǒng)對于機(jī)械設(shè)備的作用,相當(dāng)于心臟之于人的作用。凡是有機(jī)械設(shè)備的場合,大多都采用了液壓技術(shù),從民用到國防、由一般傳動到精確度很高的控制系統(tǒng),都有很廣泛地應(yīng)用。日常做好設(shè)備維護(hù)保養(yǎng),了解可能的故障情況、盡快判斷故障部位、分析故障原因、采取有效措施及時排除故障,才能發(fā)揮設(shè)備的最優(yōu)性能。
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- 2021-02-01 11:30:30