油液污染对液压系统的危害分析

不同的污染途径和污染物形态对液压系统造成的危害不尽相同。

1.固体颗粒污染物的危害

固体颗粒污染物是液压和润滑系统中最普遍、危害最大的污染物。据统计，由于固体颗粒污染物引起的液压系统故障占总污染故障的60%～70%。例如，当100mL油液中的污垢质量小于3～3.5mg，尺寸为10～15μm的固体颗粒少于3万个，而且硬度高于莫氏硬度6级的颗粒不超过30%时，飞机用轴向柱塞泵的寿命才能达到50h。而伺服阀的情况是，当每100mL油液中尺寸为1～5μm的固体颗粒超过25～500万个时，它将完全丧失伺服阀的机能。

固体颗粒污染物对液压组元件和系统的危害主要体现在以下方面：

（1）使元件污染磨损加剧，性能衰减 污染引起的磨损有固体颗粒磨损、腐蚀磨损和气蚀磨损三种。而固体颗粒磨损是污染磨损的主要形式。固体颗粒进入元件摩擦副间隙内，对元件表面产生磨料磨损及疲劳磨损。高速液流中的固体颗粒对元件表面引起冲蚀磨损。磨损使密封间隙扩大，泄漏增加，甚至表面材料受到破坏。固体颗粒磨损可归纳为以下四种具体磨损形式：

1）切削磨损。如图8-1所示，若有与运动副间隙尺寸相当的固体颗粒进入间隙内并嵌入在其中材质较软的表面上时，则对相对运动的另一表面将产生切削作用，从而产生切削磨损。

2）疲劳磨损。进入运动副的固体颗粒对材料表面产生碾压、碾裂、撕裂、剥落等，从而使元件材料发生疲劳破坏，如图8-2所示。

图8-1 颗粒造成的切削磨损

图8-2 颗粒物造成的疲劳磨损

a）碾压 b）出现裂纹 c）多次碾压后裂纹扩展 d）材料剥落

3）粘滞磨损。进入运动副间的固体颗粒使元件材料发生塑性变形，形成凹凸表面，从而导致粘滞磨损。

4）冲蚀磨损。当液流以高速流经元件表面时，固体颗粒对表面产生冲击从而引起冲蚀磨损。

污染磨损对元件和系统的直接危害是使元件性能衰降。以液压泵为例，污染磨损将引起泵的内泄漏量增大，输出流量减小，容积效率下降。假如柱塞泵配油盘被划伤，则泵的高、低压腔就串通，造成严重的内泄漏，甚至不能输出液压油。

（2）导致元件淤积卡紧或堵塞，从而引起故障 如固体颗粒进入元件摩擦副间隙内，可能使摩擦副卡死，从而导致元件失效；进入液压缸内，可能使活塞杆拉伤；固体颗粒也可能堵塞元件的阻尼小孔或节流口使元件不能正常工作而失灵；污染物进入滑阀间隙并逐渐淤积，会引起滑阀卡阻故障等。

常见故障有：柱塞泵的柱塞中心阻尼孔被堵塞，则破坏滑靴和斜盘之间的静压支撑，引起干摩擦，使泵异常发热，甚至烧伤损坏；溢流阀等压力控制阀上的阻尼孔被堵塞，导致压力控制失灵；固体颗粒污染物堵塞和淤积，会破坏液压缸的活塞组件间的密封，使高低压腔串腔，破坏速度稳定性或出现爬行及振动等。

（3）加速油液性能劣化与变质 液压系统油液的污染会导致油液本身物理化学性能的劣化。油液中的水、空气及热能是油液氧化的必要条件，而油液中的金属微粒对油液氧化起着催化剂的作用。试验研究证明，当油液中同时存在金属颗粒和水时，油液的氧化速度急剧增加，铁和铜的催化作用使油液氧化速度分别提高10倍和30倍以上。

2.空气侵入及其危害(www.xing528.com)

液压及润滑系统中常含有一定量的空气，它来源于周围的大气环境。油液中的空气有两种存在形式：溶解在油液中，或以微小气泡状态悬浮在油液中。

溶解气体并不改变油液的性质，而油液中的悬浮气泡则对液压系统将产生很大的危害：

1）它能降低油液的体积弹性模量，使系统响应缓慢和失去刚度。若油液中混有1%（体积分数）的空气泡，则油液的弹性模量将降低到只有纯净油液的35.6%。

2）引起气穴和气蚀，导致元件表面材料的剥蚀与损坏，并且引起强烈的压力冲击、振动和噪声。

3）空气中的氧加速油液的氧化变质，降低油液的润滑性，使酸值和沉淀物增加。

4）油液中的气泡破坏摩擦副之间的油膜，加剧元件的磨损。

5）由于气泡的存在，使油液的可压缩性增大，不仅在压缩油液过程中要消耗能量，且使油温升高。

3.水的侵入及其危害

液压和润滑系统中的水主要来自周围潮湿的空气环境。例如，从油箱呼吸孔吸入的潮气冷凝成水珠滴入油箱中，或通过液压缸活塞杆密封等部位侵入系统，或冷却器漏水侵入等。水对液压和润滑系统的危害主要体现在以下方面：

1）水与油液中某些添加剂和清洁剂的金属硫化物或氯化物作用产生酸性物质，对元件产生腐蚀作用。经验表明，当油液中同时存在固体颗粒污染物与水时，水对元件得腐蚀作用比水单独存在时要严重得多。这是因为固体颗粒磨去了元件表面的氧化物保护膜，使元件不断暴露出新的表面，以致使水的腐蚀作用加剧。

2）水与油液中的某些添加剂作用产生沉淀物和胶质等有害污染物，加速油液的劣化变质。导致液压阀芯粘滞及过滤器阻塞。

3）使油液乳化，降低油液的润滑性能。

4）在低温工作条件下，油液中的微小水珠可能结成水粒，堵塞控制元件的间隙或小孔，导致元件或系统故障。

4.伺服阀的失效模式、失效后果及失效原因

伺服阀很娇气，对油液污染物极其敏感。现以它为例说明污染的危害，见表8-11。

表8-11 伺服阀的失效模式、失效后果及失效原因