小型挖掘机

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  小型挖掘机以其轻便灵活、工作稳定、自动化程度高的特点,被越来越多的大型露天矿所采用,是当前土方作业中最重要的工程机械。目前,小型挖掘机上工作机构挖掘、回转、行走等功能全部采用液压系统来完成。液压系统工作介质的污染是系统发生故障的主要原因之一,它严重影响着系统运行的稳定性和液压元件的寿命。为保障液压系统的长期有效运行,对作为液压系统工作介质的液压油,了解和研究液压油的污染原因,对预防和控制系统污染是是十分必要的。

小型挖掘机液压系统污染分析及预防

  一、液压系统污染的原因
  液压系统的液压油中有各种各样的污染物,其中固体颗粒是主要的污染物,此外还有水、空气以及有害的化学物质等,污染是有外部和内部两方面原因造成,外部原因是指固体颗粒、杂质、水分、空气及其他油类等进入系统,内部原因是指通过新的液压油带入污染和设备在运行过程中系统内零件磨损、原件表面材料剥落及油液在高温高压作用发生物理化学变化产生的有害物质。根据污染物侵入系统方式的不同,液压油的污染可分为:残留污染、侵入污染、再生污染。
  1、残留污染
  液压小型挖掘机油箱、合流块、硬管等自制件在加工、装配、储藏、运输过程中,产生的型砂、切屑、磨料、焊渣、绣片、灰尘等有害物质;主泵、阀组和马达等外购件同样也存在上述有害物质。若系统在装配前未清洁干净,有害物质就会“潜伏”在系统中;清洁过程中由于人为疏忽遗落的有害物质,此类物质也会对系统造成危害。
  2、侵入污染
  新的液压油在生产。运输、存储等过程中,容器的漆料和镀层、注油管路的橡胶、及空气中的灰尘等有害物质都可以进入油液,现场对新购液压油检测,大部分污染度都达不到小型挖掘机液压系统使用要求。
  露天作业的液压小型挖掘机在加油时不注意清洁会给系统带来污染。矿用液压小型挖掘机作业环境恶劣,操作人员专业知识欠缺,加油时未清洁注油口就直接注油。
  小型挖掘机各工作机构油缸活塞杆伸出端也是污染物侵入的主要途径之一,小型挖掘机在作业时污染物通过往复伸缩的活塞进入系统。虽然油缸有杆腔都装有防尘圈来防止灰尘等污染物的进入,只要活塞在做伸缩运动就无法防止污染物尤其是细小的杂质侵入系统。长期停放开始作业前若未及时清理干净油缸伸出活塞杆上的灰尘、杂质,可能会出现个别杂质导致防尘圈损坏,若防尘圈损坏就会有大量污染物侵入系统。
  小型挖掘机维修作业时,管路不按规定封堵;在露天风沙天气拆装液压元件;拆装的元件未按规定清洗;更换的管路未进行酸洗清洁等都会导致污染物侵入系统。
  维护时由于人为疏忽维修时遗落的棉纱未及时清理;维护设备(加油小车)保管不当,使用前未进行清洁、检查,与系统连接后,造成污染物侵入。维护人员为及时更换油箱空气滤芯造成空气污染物侵入系统。
  3、再生污染

  液压小型挖掘机在作业过程中,液压系统本身还在不断再生新的污染物。各工作机构的运动势必会造成一定的磨损,如油缸活塞杆与密封圈产生的磨损颗粒;出现零件的残锈、滤网脱落的颗粒或纤维、剥落的油漆碎片;液压油在高温高压下氧化分解生成的氧化物等污染物。同时,油液中的水分和电化学反应都会使金属腐蚀,从而使液压系统污染。

小型挖掘机液压系统污染分析及预防

  二、液压系统污染的危害
  液压界有一共识“80%的故障是来源于液压油和液压系统的污染”,污染会加速液压小型挖掘机各机构的磨损,破换密封系统,降低传动速度,还会造成活动机构卡滞,功能失效,直接威胁作业安全。油液污染对液压系统造成的故障损耗和寿命降低的损失是惊人的。会降低设备的可动率,增加设备维护成本。液压系统污染对小型挖掘机危害只要有以下几个方面:
  1、加速各机构的磨损,导致功能失效
  油液中的污染颗粒进入液压元件内的相对滑动部位,对元件的表面产生切屑磨损,颗粒多次碾压会出现的疲劳磨损造成元件表面材料剥落,剥落的颗粒在液流的冲刷下进入系统中,继续危害其他元件,加剧系统磨损,导致系统功能失效。如污染颗粒会引起滤油器堵塞,导致液压泵吸空,产生振动和噪声;污染物会使阀类元件运动副过早磨损,阀隙加大,甚至引起滑阀卡住,节流口堵塞,造成阀动作失灵、流量调节失效或流量不稳定,进而使整个系统功能失效;污染物颗粒还会使活塞与缸体、活塞杆与缸盖孔以及密封件产生拉伤加速磨损,使泄漏量增大,容积效率和有效推力(拉力)降低;污染物使液压缸摩擦力增大,出现爬行现象;污染物颗粒会卡住活塞或活塞杆,导致液压缸不动作,整个系统失去工作功能。
  2、加速油液变质
  在油液中金属微颗粒的催化作用下,与油液中的水、空气以及设备长期作业产生的热能等氧化必要条件下,很容易发生氧化变质。污染物繁殖的细菌,加剧油液老化变质,发黑发臭,油液变质后粘度和防锈功能降低,元件磨损加剧;乳化后的油液消泡功能降低,低温流动性差,氧化产生的粘稠状物质会堵塞过滤元件,导致系统流量降低,温度上升;若系统温度达到65℃以上时,液压油氧化速度加快。实验表明油温每升高10℃,氧化速度增加一倍。为换油和补液增加大企业的经济负担。
  三、液压系统污染预防和控制
  液压系统污染控制措施主要有三:堵源、清洗、过滤。
  1、污染源的控制措施
  对新油进行过滤净化,盛放过滤净化后的油液的容器应采用密闭式,尽量采用密闭油箱。加强检查活塞杆防尘密闭的良好性,长期停放作业前清除干净活塞杆伸出部分的灰尘和杂质。保持维修工具和设备的清洁,对设备应定期进行清洗;对系统定期、视情进行检查、清洗过滤;对系统按要求定期更换液压油;系统每次拆装较多元件或更换元件后进行清洗过滤。
  定期、视情清洗系统的过滤器后,对系统进行过滤净化,及时制止磨损的链式反应;预防水分进入系统,控制系统工作油温,抑制油液氧化,视情更换系统油液。
  2、液压元件和系统的清洗
  (1)液压元件的清洗
  各类液压元件在加工、装配和维修等过程中的每一个环节都会有残留污染物,因此必须采用有效的清洁措施,是液压元件达到要求的清洁度。若清洁度不达标的液压元件装入系统中,在液流冲刷和机械振动等作用下,会释放到油液中,进而污染系统;液压元件内部残留的污染物往往是造成元件早期失效的主要原因。
  液压元件的清洗应从生产制造的最初环节开始,每一工艺过程后都需要采取相应的清洁措施,在最后装配工序完成后就只需要清洁装配时带入的污染物,这样极大的减少了最后的清洁工作量,进而确保了液压元件的清洁度。
  (2)液压系统的清洗
  液压元件清洗结束,装入系统后,要进行液压系统的清洗,也叫回路清洗。清洗的目的旨在去除回路安装时进入系统的污染物以及液压元件未清洗干净的污染物。
  清洗过程:先将系统较复杂、精密的元件断开,用旁路连通回路,然后根据具体情况决定是否利用系统的油箱和液压泵,接入高精度大纳污容量过滤器,或外接专用的清洁装置,对系统进行清洗,清洗一般不少于8小时;对于液压小型挖掘机这样复杂的液压系统可分几部分或几个回路分别清洗;清洗一般采用与系统相适应的粘度较低的油液,并尽可能提高液流速度,以便使系统回路内的液流保持在充分的紊流状态,即雷诺数须在4000以上,如雷诺数不够,可通过加大流量和增加清洁温度来实现。清洁到一定程度后,将断开的液压元件接回到系统,机械进行循环清洗,直到系统油液污染度达到规定要求为止。
  若液压系统在使用过程中油液污染度超过规定要求,首先应系统中的过滤器进行清洗更换,然后恢复系统,用外接的清洁装置安装上述流通法对系统进行清洗净化。
  3、污染物侵入的控制
  (1)油液的过滤净化及更换
  新购置的液压油往往存在污染度不符合设备使用要求的现象,一般新油的污染度等级要比小型挖掘机液压系统要求的污染度等级高2级左右。因此,新购置的液压油使用前一定要进行过滤净化,同时要把净化后的液压油盛放在密闭容器内,以保证油液的污染度。
  液压油在使用过程中受到机械、物理和化学作用,容易发生劣化变质,当液压油的主要性能劣化到对系统功能有危害时,需及时更换液压油。液压油变质对油液主要性能影响有:油液氧化会引起密度增加、颜色变深、粘度增加、残炭增加、酸值增加;油液中混入闪点低的液体会降低液压油的闪点;颗粒污染物浓度增加或油液乳化会使油液颜色加重浑浊;机械剪切作用或混入其他粘度较低的液体会使油液粘度下降。
  判断液压油是否需要更换通常有两种方法:经验法和检测化验法。经验法根据两项时间指标决定,液压油的使用时间和小型挖掘机的作业时间,在初期没有经验的情况下,需要定期对油液进行化验,发现油液污染度和粘度不符合要求时,记录当时的液压油使用时间和设备作业时间,这两项时间指标就作为经验值,在以后设备使用过程中无需定期对液压油检测化验,只需抽查化验即可,当两项时间指标有一项达到规定要求就需要及时更换液压油。
  (2)工作机构液压油缸活塞杆伸出端的清洁
  油缸活塞杆伸出端是外界污染物进入系统的主要途径之一。小型挖掘机每次作业前,应清除干净活塞杆上的灰尘和杂质;设备长期停放时活塞杆伸出端应涂抹油封油,启封后应清除干净,防止油封油侵入油缸,进而污染系统。平时作业期间要加强对油缸防尘密封圈的检查,确保其防尘密封的良好性。发现活塞杆伸出端有油迹,说明防尘密封圈已损坏或已老化失去弹性,应及时停止作业更换防尘密封圈。
  (3)维修中应保持油液的清洁
  A、防止加注油液造成污染。液压小型挖掘机应加注规定的液压油,夏季美孚68号液压油,冬季美孚32号液压油;加油前用洗涤汽油清洗加油小车的进油管和加油接头,使用完立即将管接头进行封堵;定期检查,清洗更换加油小车的油滤;长期停放的加油小车启用前应先用新油将小车系统内残留的油液排出,清洁干净后再往小型挖掘机油箱注油;小型挖掘机注油口与油箱空滤口共用,注油前要先清洁空滤接口周围和空滤上方的灰尘,再缓慢旋开空滤,注油结束后及时恢复空滤;应避免在风、沙、雨雪天气进行注油,特殊情况应采取必要措施,防止污染物通过注油口侵入系统。

  B、防止维修过程造成的污染:①露天停放的液压小型挖掘机严禁在风、砂、雨雪天气进行对液压元件的拆装;②拆装液压元件前,应先用清洁接头和拆装用的工具,工具应放在清洁的工具盘和工具袋内;元件拆下后,应立即对元件及小型挖掘机上对应的接头进行封堵、包扎;安装前应对元件、管路进行清洗,连接导管应判断螺纹对正,再用扳手拧紧,接头处尽量不用封口胶,必须使用时不得将封口胶涂到喇叭口上或锥面上;③液压元件的分解应在室内进行;④液压元件或油滤用洗涤汽油清洗后,易在元件表面产生水雾,装配前应晾干,不得带水雾装配;⑤拆装过的元件的液压系统启机后要及时排气,油量要加到规定值;同时要该系统进行清洗并取样化验,确保系统油液污染度在要求的范围内。

小型挖掘机液压系统污染分析及预防

  四、液压系统污染控制管理规范
  液压系统污染控制的最终目的是,通过污染控制措施的系统油液的污染度控制在组成系统的液压元件所能承受的范围之内,以保证液压系统功能的可靠性和设备的使用寿命。污染控制的措施主要包括:
  1、根据对系统工作可靠性和设备使用寿命的要求,确定系统油液的目标清洁度等级;
  2、为达到系统清洁度,采取有效的油液过滤和防止污染物侵入的措施;
  3、定期检测系统油液的污染度等级,一旦超出规定值,及时采取措施确保系统的清洁度。
  通过对小型挖掘机液压系统污染的原因及其危害的论述和分析看出,只有充分污染对液压系统的危害,树立维护重于维修的观念,制定预防和控制措施,并将其纳入到小型挖掘机日常管理工作当中,长期保持系统处于清洁运转状态,降低元件的故障率,方可保障小型挖掘机的液压系统在规定的寿命内安全可靠的运行。


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