摘要:随着液压传动越来越广泛的应用,伴随而来的污染也日趋严重。文章通过介绍控制液压系统工作介质泄漏,控制各种噪声的产生,合理设计、制造和使用液压设备,即可有效控制污染。
关键词:液压传动;污染;控制
中图分类号:TH137 文獻标识码:A 文章编号:1006-8937(2009)12-0121-02
液压传动系统是结构复杂且精密度高的机、电、液综合系统。由于具有重量轻,体积小;结构简单,输出力量大;易于实现无级变速、自动控制和往复运动中的频繁换向;且元件排列布置灵活方便等诸多优点,在各行各业中广泛应用。随着科技的进步及工业自动化的发展,液压传动的应用将越来越广,但伴随而来的污染也日趋严重,并成为妨碍液压技术进一步发展的因素,必须有效地进行控制。
1液压传动工作介质污染控制
1.1工作介质污染
液压传动系统采用的工作介质是液压油液,因为其泄漏到设备外部,而造成对环境的污染。油液在液压系统内部就由于固体颗粒、水、空气、化学物质、微生物等固有、入侵或生成污物的存在而被污染。如水的入侵加速油液的氧化并和添加剂起作用产生黏性胶质;污物繁殖的细菌,即微生物的生成加剧油液老化变质,发黑发臭,并加速液压元件的腐蚀。另外,液压设备用油液作为工作介质传递或转换能量,工作过程中的机械能损失、压力能损失和容积损失,必然转化成热量放出,使油温过高,导致油液变质,再加上不正当的热能、静电能、磁场能及放射能等也加剧了油液的变质污染,有的甚至招致火灾。这些已经污染了的油液泄漏到设备外部,在各种外因的作用下,进一步变质,从而对环境造成更为严重的污染。
1.2工作介质污染控制
液压油液泄漏的原因很多,有设计方面的,有加工方面的,还有使用等多方面的。我们要针对泄漏原因采取相应的措施,积极控制这种污染。
①严格控制系统压力在规定范围内。液压系统油液工作压力过高,可使密封件产生变形造成泄漏;或两结合面之间的纸垫被击穿以及从密封结合面之间的缝隙处挤出。因此,要适当调低液压系统压力,严格控制在规定的范围内,也不可调整的过低。另外,润滑系统压力也应调整到规定范围,且流量适当减少,使润滑油能及时回油不致外溢。
②控制系统温升。系统油温升高,除了容易使油液老化变质外,会使液压油液的黏度降低,泄漏增大。此外,油温过高,会使机械产生热变形,有的运动配合面之间的间隙增大,使泄漏增加;还会使橡胶密封圈变形,提早老化失效,丧失密封性,造成泄漏。因此,要合理的设计液压元件和液压系统,优化选材,提高液压元件和液压系统的加工精度和装配质量,严格控制相配件的形位公差,采用摩擦因数小的密封材质并改进密封结构,确保合理的间隙和密封效果。
③主动维护和及时检修。设备在运转过程中,可能因为使用维护不当而造成泄漏污染。如油管破裂造成高压油大量外泄;油管接头、接口套损坏或螺母松动及结合件上的螺钉未拧紧或螺纹产生烂牙造成油液泄漏;密封件损坏或因材料老化失去弹性、弹簧弹性差,有的方向性密封件装配时方向装错等,都会引起泄漏造成污染。所以,对液压设备要采取主动维护,主动维护是新近发展起来的一种基于状态检测的机器维护策略,这种维护方式是在机器开始发生失效(村料磨损和性能下降)之前采取的维护活动。它通过监测可导致失效的系统根源性参数并及时纠正根源性异常工况,以保持机器健康的工作状态。而对已出现问题的元件要及时修理或更换。
此外,还要采取切实有效的措施,积极抑制系统内部油液的污染,从根源上进行早期控制。
2液压系统噪声污染控制
噪声作为污染已日益受到人们的重视。液压系统噪声分流体噪声和机械噪声两种。
2.1流体噪声污染控制
在液压系统噪声中,流体噪声占相当大的比例,这种噪声是由于油液的流速、压力的突变、流量的周期性变化以及气穴等原因引起的。
①液压泵噪声污染控制。液压泵在吸油和压油工作循环中,除周期性的压力和流量变化,形成压力脉动,引起液压振动,以及管路和阀类元件对液压脉动产品反射作用,在液压回路中产生波动,与泵发生共振,产生噪声污染外,困油及气穴现象也是不可忽视的原因。当泵密封容积由大到小时,因液体不能压缩而产生很大压力,此时若发生困油,则压力油将从缝隙处挤出,使泵内某些零件增加很大的高频率撞击负载,而产生噪声污染。当密封容积由小到大时,则因部分压力油已被挤出去,容积增大时,来不及补油而形成局部真空,系统中的压力低于空气分离压时,使溶于油液中的空气分解产生气泡而输送至液压系统内,当这些气泡遇到高压便被压破,产生较强的液压冲击,引起流量不均和振动也产生噪音。如液压泵吸油管密封不严、油箱中油液不足、吸油管浸入油液液面深度不够、吸油管进油口截面过小、滤油器表面被污物阻塞等都会使泵吸入空气,产生这种噪声污染。
因此,齿轮泵的齿轮模数应量取小值,齿数取大值,卸荷槽的形状、尺寸和位置布局要合理,以减小液压冲击;叶片泵在配油盘的两个压油腔处开三角沟槽,使被困住的油液通入压力油腔;柱塞泵的柱塞数的确定要科学合理,柱塞数不同,其输出流量的脉动率就不同;为防止空气混入,泵的吸油口应足够大,而且应没入油箱液面以下一定深度,以防吸油后因液面下降而吸入空气;为减少液压冲击,可延长阀门关闭时间,并在易产生液压冲击的部位附近设置蓄能器,以吸收压力波;另外,也可增大管径和使用软管,以减少和吸收振动,降低噪声污染。
②液压控制阀噪声污染控制。各种液压控制阀在液压系统中使用的几率极高,由此而产生的噪声污染也不可忽视。液压控制阀的调压弹簧刚度要合理,不能损坏;保证阀座密封结合面的精度,使滑阀在阀体孔内移动灵活无阻滞;保持滑阀阻尼孔的畅通;节流阀开口小、流速高会产生喷流,故应减小节流阀进出油口液压差,或采用小规格节流阀,使得在流量很少的情况下,节流阀开口仍很大;在电磁换向阀油路中设置缓冲装置;以减少液压冲击,降低噪声污染。
2.2机械噪声污染控制
机械噪声往往是液压系统的过度振动引起的。电动机、液压泵和液压马达都以高速回转,其转动部件不平衡,就会产生周期性的不平衡力,引起转轴的弯曲振动,这种振动传到油箱和管路时,会发出很大的声响,产生噪声污染。因此,应对转子进行精密的动平衡实验,并注意尽量避开共振区。
液压泵安装的不平衡多是由柔性联接的不平衡及泵轴对中性不好引起的,如电动机和液压泵不同轴以致联轴器偏斜,即产生振动引起噪声污染。所以要提高液压泵的安装精度,保证其良好的对中性。
电动机的机械噪声包括转子不平衡引起的低频噪声,轴承有缺陷和安装不合适而引起的高频噪声以及电动机支架与电动机之间共振所引起的噪声。控制这种噪声污染的方法是,轴承与电动机壳体和电动机轴配合要适当,过盈量不可过大或过小,电动机两端盖上的孔应同轴;轴承润滑要良好。机械零件缺陷和装配不合格、元件固定不牢都会引起振动而造成噪声污染。因此,必须严格保证制造和安装的质量及产品结构设计的科学合理。
3其他污染控制
液压系统设计中,液压元件尽量采用相容性好的材料,不采用难以回收或无法回收的材料,并尽量减少材料的种类,以利于产品废弃后的有效回收。尽量少用或不用有毒有害的原材料。尽量采用模块化设计,简化液压系统结构,减少元件数目,这样既便于装配、拆卸,又便于废弃后的分类、回收处理,以最大限度地控制污染。
液压传动的应用所导致的污染不可忽视,研究和分析液压传动所致污染的机理,从而控制污染并改善液压系统的性能,对社会发展有着积极而深远的意义。
参考文献:
[1] 刘延俊.液压系统使用与维修[M].北京:化学工业出版社, 2006.
[2] 机床故障诊断与检修丛书编委会.机床液压系统常见故障 诊断与检修[M].北京:机械工业出版社,1998.
