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摘要：分析了工程机械液压系统中污染物的主要来源，污染带来的危害以及油液中污染物含量的测定方法和评定标准，提出了控制污染的一些针对性的具体措施。
关键词：工程机械；液压系统；污染；控制
工程机械由于使用环境比较恶劣，工作条件比较差，会经常出现各种故障。据相关资料统计，工程机械液压系统的故障中有75%以上是由于液压系统受到污染造成的。由于受到污染，导致液压元件寿命显著缩短，液压系统工作可靠性降低，严重影响了工程机械的正常作业，降低了机械的工作效率。我国工程机械行业虽然从20世纪80年代初逐步采取了各项控制液压系统污染的技术和管理措施，但液压系统污染控制技术措施与国外发达国家相比仍有相当大的差距。因此，如何更有效地控制液压系统的污染仍是迫切需要研究的课题。
1、污染物的来源
进入工程机械液压系统的污染物主要来源于以下几个方面：
1.1新油中的污染物 虽然液压油是在比较清洁的环境条件下提炼加工而成的，但是在运输和储存的过程中可能会受到管道、油桶和储油罐的污染，油液中会混入一些灰尘、沙土、铁锈、水分和其他液体等；
1.2外界侵入的污染物 液压元件、系统以及机械在工作过程中，由于油箱密封不完善，元件密封和防护装置损坏等各种原因，由系统外部侵入某些污染物，如灰尘、沙土、水分等；
1.3元件和系统中残留的污染物 液压元件和液压系统在加工、装配和清洗过程中会由于清理工作进行的不彻底及环境影响而残留一些污染物，如切屑、型砂、涂料、棉纱纤维和水分等；
1.4系统内部生成的污染物 液压系统在长期工作中自身会生成一些固态颗粒污染物、其中既有液压元件磨损剥离、被冲刷和腐蚀而产生的金属颗粒或橡胶粉末，又有油液氧化产生的污染物等。
2、污染的危害
2.1液压系统受到污染是系统产生故障的重要原因。污染物颗粒具有各种各样的形状和尺寸，并由各种材料构成，它们大多数是颗粒性的，与液压元件表面相互作用时会产生颗粒磨损和表面疲劳，加速元件磨损，使内漏增加，降低液压泵、阀等元件的工作性能和效率，甚至引起元件失效等各种问题。
2.2当有较大的污染物颗粒进入液压泵或阀时，可能使泵或阀卡死，或者堵塞阀的节流控制口，引起元件的突发失效。细小的污染物颗粒淤积也能引起元件的突发失效。有时，污染物颗粒也会妨碍阀的归位，使阀不能完全关闭，当阀再次打开时，污染物颗粒可能被冲走，于是出现一种元件和系统的间歇失效，导致液压系统不能正常工作。
2.3外来的污染物颗粒和油液氧化变质生成的粘性胶质会堵塞过滤器，使液压泵吸油不充分，运转困难，产生噪声。空气和水分的混入使液压油的润滑性能降低，加速氧化变质，产生气蚀，加速液压元件腐蚀，使液压系统出现振动和爬行等现象。
这些故障轻则影响液压元件和系统的使用性能，降低使用寿命，重则导致液压元件失效、液压系统不能工作，危害是非常严重的。
3、污染物含量的测定方法
3．1液压油中含水量的测定方法
水在油液中的含量一般用百分率表示，对于微量的水可以用百万分之一（ppm）表示。油液中含水量的测定方法通常有以下两种：
3.1.1蒸馏法 在被试样液中加入一种能与样液混合而不与水相混合的溶剂，利用专用的水分蒸馏装置对样液进行蒸馏，使水从油液中蒸发出来，将蒸发出来的水冷却后收集在收集管内，根据收集管内水的体积和样液的体积即可确定油液中水的含量。用这种方法可测出最小为0．1%的含水量。
3.1.2电量法 将一定量的样液注入规定的电解液内，通过电解使电解液中的碘离子在阳极氧化为碘，所产生的碘与样液中的水发生反应，电解过程持续进行，当样液中的水被耗尽后，电解过程自行停止，测定出电解过程消耗的电量，根据法拉第定理可以计算出样液中的含水量。这种方法适用于测定油液中的微量水分，含水量测定范围为1ppm~1%。
3．2液压油中空气含量的测定方法
3.2.1油液外观评定法 当液压油中混有不同含量的空气时，其浑浊程度也不同。因此，从油液的外观可以大致评定油液中空气的含量。表1描述了某种石油型液压油在不同空气含量下的外观。
3.2.2浊度计法 浊度计为一光电检测装置，从光源发射的平行光束透过油液，当油液中混有气泡时，入射光受气泡的影响而发生散射，通过测定散射光或透射光的光强，可以确定油液中气泡的含量。由于光电检测装置对油液中的固体颗粒也同样敏感，因而被试样液中应不含有固体颗粒污染物。
3.2.3油液压缩法 当油液中混有空气时，油液的体积弹性模量减小，可压缩性增大，油液的可压缩性与油液中混入的空气含量有关，因此，通过测定在一定压力下油液体积的变化率可以推算出油液中的空气含量。
3．3液压油中固体颗粒污染物含量的测定方法
单位体积液压油中固体颗粒污染物的含量称为清洁度，可分别用重量或颗粒数表示，相应的清洁度的测定方法有称重法和颗粒计数法两种。
3.3.1称重法 把100ml的液压油样品进行真空过滤并烘干后，在精密天平上称出颗粒的重量，然后依标准定出清洁度等级。这种方法可以反映液压油中污染物的总量，但不能反映污染物颗粒尺寸的大小及分布情况，适用于液压油日常性的质量管理场合。
3.3.2颗粒计数法 颗粒计数法是测定液压油样品单位体积中不同尺寸范围内的颗粒污染物的颗粒数，用以查明其区间颗粒浓度或累计颗粒浓度。目前，使用较普遍的有显微镜颗粒计数法和自动颗粒计数法。
显微镜颗粒计数法是将100ml液压油样品进行真空过滤，把得到的颗粒经溶剂处理后，放在显微镜下，查出其尺寸大小及数量，然后依标准确定液压油的清洁度。这种方法能够直接看到颗粒的种类、大小及数量，从而可以推测污染原因。
自动颗粒计数法是利用光源照射液压油样品时，液压油中污染物颗粒在光电传感器上投影所发出的脉冲信号来测定液压油的清洁度的。由于信号的强弱和多少分别与颗粒的大小和数量有关，因此将测得的信号与标准颗粒产生的信号相比较，就可以算出液压油样品中污染物颗粒的大小与数量。这种方法能够自动计数，测定迅速、准确，得到了广泛的应用。
4、清洁度的评定标准
目前，我国工程机械行业对液压系统清洁度的评定主要采用以下标准：
4.1在我国的国家标准《液压传动 油液 固体颗粒污染等级代号》（GB/T14039-2002）中，使用自动颗粒计数器计数所报告的污染等级代号由三个代码组成，分别代表如下的颗粒尺寸及其分布：
第一个代码代表每毫升油液中颗粒尺寸≥4μm（c）的颗粒数；
第二个代码代表每毫升油液中颗粒尺寸≥6μm（c）的颗粒数；
第三个代码代表每毫升油液中颗粒尺寸≥14μm（c）的颗粒数；
用显微镜计数所报告的污染等级代号，由≥5μm和≥15μm两个颗粒尺寸范围的颗粒浓度代码组成。
4.2代码的确定
代码是根据每毫升液体中的颗粒数确定的（见表2）
5 控制污染的措施
为了将液压系统的污染控制在一定限度之内，以保证工程机械液压系统工作的可靠性，提高工程机械的工作效率，应采取如下一些措施：
5.1液压件在加工的每道工序后都应净化，装配后应进行严格的清洗。在液压系统正式工作之前应用冲洗液对其进行彻底的冲洗，达到规定的清洁度要求后，放掉冲洗液，再注入新的液压油；
5.2液压油箱通气孔上应装备高效的空气滤清器，向油箱内注入新油时一定要通过过滤器，液压缸活塞杆端要装有防尘装置；
5.2.1在液压系统的适当部位设置过滤器，并定期检查、清洗或更换；
5.2.2工作中注意控制液压油的温度，避免温度过高而加速氧化变质，产生各种有害的生成物；
5.2.3定期对液压油进行抽样检查，分析其清洁度，如已经不符合要求，必须立即更换，更换新的液压油前，必须对整个液压系统进行彻底清洗。
参考文献：
[1]左健民.液压与气压传动.北京：机械工业出版社，1992
[2]雷天觉.液压工程手册.北京：机械工业出版社，1990
[3]《液压传动 油液 固体颗粒污染等级代号》（GB/T14039-2002）
论文作者:泥波
论文发表刊物:《基层建设》2016年10期
论文发表时间:2016/7/25
标签：液压油论文; 颗粒论文; 污染物论文; 液压系统论文; 元件论文; 液压论文; 含量论文; 《基层建设》2016年10期论文;