液壓系統

污染控制指南

液壓系統污染控制

引言

對于液壓機器或油液潤滑的機器而言，目標清潔度等級的選擇和實現該目標的措施，象泵、馬達、閥或軸承的選型一樣，也是系統設計的一部分。然而，有些系統設計師選擇過濾器時，他們除了閱讀過濾器的樣本之外，很少考慮系統的總體要求。合理地選擇和布置污染控制裝置以實現目標清潔度，能夠消除80％的液壓系統故障。我們承認，為了使液壓系統達到選擇的清潔度要求要付出一定的代價。然而該代價能很快地通過提高系統性能、延長元件壽命、延長油液壽命、延長工作時間和減少維修等方面而收回。

Page2PresentationtoHerotimeSystemLifeDependsonFluidQuality系統壽命取決于流體質量

?85-90%ofallserviceproblemsarefluidrelated!!!?85-90%的故障問題和流體相關的!!!

Page3PresentationtoHerotime

問題：

新油干凈嗎？

一般觀點

?國內用戶認為：

–干凈

?國外用戶認為：

–不干凈，需要系統過濾清洗

Page4PresentationtoHerotimeHydraulicSystem液壓系統

+PDF_300009

Page5PresentationtoHerotimeHydraulicSystems液壓系統

?Hydraulicsystemsconsistsof液壓系統組成：

–Pump泵

–Motor馬達

–Reservoir油箱

–Hoses軟管

–FLUID液壓油

?Cooler/heatexchanger散熱器/熱交換器

?Filter過濾器

IfANYareweak,WHOLEsystemisweak!以上任何一個環節不可靠，整個系統的工作也將不可靠！

Page6PresentationtoHerotimePoorFluidAffectsHydraulicSystems不佳的流體對液壓系統的影響

?Notbybreakingparts,butlackofperformance不一定會徹底破壞零部件，但是會直接影響系統性能

–Reducedspeed減少速度

–Reducedpower減少動力

?Tractiveeffort/gradeability牽引力/爬坡度

?Lossofefficiency–volumetric

效率低下－容積

–Smearing變色

–Cavitation氣蝕

–Etching(corrosion)腐蝕

–Scoring研磨

Page7PresentationtoHerotimeCausesofPrematureWear早期磨損的原因

?Smearing變色--partsrubagainstoneanother(metaltransfer)–causedbylowfluidviscosity/lackoffluidfilm

流體粘度低/缺少潤滑薄膜所致

?Cavitation氣蝕--materialisremoved–causedbyairinfluid

流體中的空氣所致

?Etching(corrosion)腐蝕--chemicalattackonyellowmetalcomponents–fluidbecomesacidicduetopresenceofwaterand/orexcessivetemperature

流體成為酸性由于水或者高溫

?Scoring研磨--groovesinmaterials–causedbyparticlesofabrasivematerialinfluid流體中顆粒的研磨所致

PresentationtoHerotime

Page8TypesofContaminants污染物分類

????Water水

particlesAir空氣

Solidparticles固體顆粒

Anyotherfluidcomponentwhichimpairsfluidfunction

任何其他影響流體功能的流體成分

Page9PresentationtoHerotimeWaterContamination水

?Waterinasystemmayresultin:

水在液壓系統中可以導致：

–Corrosion腐蝕

–Cavitation氣蝕

–Plugfilter堵塞慮油器

Page10PresentationtoHerotimeWaterContamination水

?Dependingonfluid,watermayalsoreactwiththefluidtocreateharmfulchemicalby-productsordestroyimportantadditives

取決于流體，水也可能和流體反應產生有害的化學副產品或者破壞流體中重要的添加劑

?Atthisstage,systemcomponentsmayalreadyhavebeendamaged

在這個過程中，系統零件也許已經被破壞了

Page11PresentationtoHerotimeAirContamination空氣

?Airinasystemisalsoregardedasacontaminant

液壓系統中的空氣也是雜質

?Airincreasesthecompressibilityofthefluid,resultingina“spongy”systemthatislessresponsive

空氣增加了流體的可壓縮性，導致“海綿一樣的”系統反應遲緩

?Aircreatesalossofefficiency,resultinginhigheroperatingtemperatures,increasednoiselevels,andlossoflubricity

空氣導致效率的損失，更高的工作溫度，增加了噪音水平和減少了潤滑潤滑潤滑

Page12PresentationtoHerotimeSolidParticleContamination固體顆粒

?Solidparticlecontaminationareparticlesgettingintothesystemduringoperation

固體顆粒是指在系統工作中進入系統的顆粒

?Size&quantityoftheseparticlesmustbecontrolledtoensureadequatelifeofsystemcomponents

這些顆粒的大小和數量必須被控制，才可能確保系統部件的正常使用。

?AllowablecontaminationisdeterminedbytheISO4406-1999standard(oldversion:ISO4406–1987)

允許的污染物標準參考ISO4406-1999

(舊版：ISO4406-1987)

Page13PresentationtoHerotime污染控制的途徑

?選擇目標清潔度等級

－過濾油液確保在該液壓系統的預期壽命期間，污染不造成任何元件失效（突發失效，間歇失效或退化失效）

?選擇過濾器和合理布置過濾器以實現目標清潔度等級

－過濾器的性能

－回路動態性能

－過濾器的位置

?取油樣檢驗并確保該目標的實現

Page14PresentationtoHerotime定量表示油液清潔度

固體顆粒污染物

?固體顆粒污染物是指在安裝調試液壓系統過程中進入系統的固體顆粒

?為了保證系統和元件的壽命，必須控制進入系統的固體顆粒的尺寸和數量

?ISO4406-1999

規定了可以接受的固體顆粒污染標準

Page15PresentationtoHerotime定量表示油液清潔度

ISO固體顆粒污染物代碼

D：機器初次啟動時的最低清潔度標準。超

出該標準將導致機器毀壞。

C：最低的清潔度標準在:-新機器發運時

-更換或增加液壓油時

A：連續工作壓力至240bar時的清潔度標準18/13。

Page16PresentationtoHerotime定量表示油液清潔度

ISO

固體顆粒污染物代碼

?通常情況下，進入系統的小顆粒比大顆粒易于容忍

?根據ISO4406-1999的規定，流體的清潔度由三個代碼等級來表示(注:根據ISO4406-1991，流體的清潔度由兩個代碼等級來表示)?每個代碼等級描述了給定尺寸的顆粒數量

Page17PresentationtoHerotime定量表示油液清潔度

ISO固體顆粒污染物代碼

從表中可以看出，清潔度每增加一個等級，顆粒數量就增加一倍。

舉例：流體的清潔度是22/18/13

?

“22”

是顆粒尺寸大于4μm

的清

潔

度等級

?顆粒數量/毫升

大于

2500，0001300，000etc.20,0002500，000etc.40,000小于或等于

等級

>2828etc.2210,0005,0002,5001,30064020,00010,0005,0002,5001,3002120191817320160804064032016080etc16151413etc.

“18”

是顆粒尺寸大于6μm

的清

“13”是顆粒尺寸大于14μm

的清潔潔度等級

?210421210度等級

Page18PresentationtoHerotime污染的根源

?已被污染的新油

－容器污染及輸送管路污染（金屬顆粒，橡膠顆粒，銹蝕顆粒）

?殘留污染

－管路及元件的殘留污染，如毛刺、飛邊、土、灰塵、纖維、

沙子、

潮氣、

管子密封膠、

焊星、

油漆和沖洗液。

?侵入污染

－周圍環境的污染有侵入系統的可能，因此要嚴格限制污染物進入系統的通道，如油箱通氣孔、泵站的人孔蓋、維修時打開的元件及油缸密封件。

?內部生成污染

－磨粒磨損

－氣蝕磨損

－粘附磨損

－混氣磨損

－疲勞磨損

－腐蝕磨損

－沖刷磨損

Page19PresentationtoHerotime污染引起的損害

污染物顆粒具有多種形狀和尺寸并有多種材料構成。它們中大多數是磨粒性的，所以當它們與液壓元件表面相互作用時，會在元件的關鍵表面上犁削、切削出碎片，從而造成液壓元件失效。由污染引起的失效分為三類：

?突發失效

－出現在當一個大顆粒進入泵或閥的時候。

?間歇失效

－由于閥座上影響該閥歸位的污染所致。

?退化失效

－可能是磨粒磨損、腐蝕、氣蝕、混氣、沖刷磨損或表面疲勞的結果。

Page20PresentationtoHerotime設定目標清潔度等級

?針對系統中的最敏感元件確定推薦清潔度

?針對油液類型調整代號

?針對增加對系統元件的應力的外部因素來調整代號

Page21PresentationtoHerotime設定目標清潔度等級

推薦清潔度等級

泵

壓力（PSI)

<20002000~300019/17/1519/17/1418/16/14?300018/16/1318/16/1317/15/13定量齒輪泵

20/18/15定量葉片泵

20/18/15定量柱塞泵

19/17/15變量葉片泵

18/16/14變量柱塞泵

18/16/1417/15/1317/15/1317/15/1316/14/12

Page22PresentationtoHerotime設定目標清潔度等級

推薦清潔度等級

閥

壓力（PSI)方向閥

壓力控制閥

流量控制閥

螺紋插裝閥

比例方向閥

比例壓力閥

比例插裝閥

伺服閥

<300020/18/1519/17/1419/17/1418/16/1318/16/1318/16/1318/16/1316/14/11?300019/17/1419/17/1419/17/1417/15/1217/15/1217/15/1217/15/1215/13/10

Page23PresentationtoHerotime設定目標清潔度等級

推薦清潔度等級

執行元件

壓力（PSI)油缸

<200020/18/1520/18/152000~300020/18/1519/17/1418/16/1320/18/1519/17/1317/15/13?300020/18/1518/16/1317/15/1220/18/1518/16/1316/14/12葉片馬達

齒輪馬達

軸向柱塞馬達

19/17/1421/19/17徑向柱塞馬達

20/18/14斜盤結構馬達

18/16/14

Page24PresentationtoHerotime實現目標清潔度

在液壓系統中布置污染控制裝置以實現目標清潔度，應考慮以下要素

?初始濾芯效率

?在系統壓力下的濾芯效率

?污染控制裝置在系統中的位置和規格

?濾芯的使用壽命

Page25PresentationtoHerotime實現目標清潔度

過濾精度

?名義過濾精度

－由過濾器制造商指明的一個隨意的微米值。

?絕對過濾精度

－在規定的試驗條件下將會穿過過濾器的最大顆粒的直徑。它是濾芯中最大微孔尺寸的一種指示。

?過濾比βn

－被試過濾器上游大于給定尺寸的顆粒輸與被試過濾器下游相同尺寸的顆粒數的比值。

Upstreamparticles

βn=

Downstreamparticles

PresentationtoHerotime

Page26實現目標清潔度

β值和相應的效率

β值

1251020751002001,0005,000

Page27效率

0％

50.00％

80.00%90.00%95.00%98.70%99.00%99.50%99.90%99.98%PresentationtoHerotime布置污染控制裝置

液壓系統－開式回路

過濾器在液壓系統中的布置按它們所實現的三個主要功能來分類。

?防止侵入

－油箱封閉

－空濾器

－油液進入系統前要經過高效過濾器

?保持系統清潔度