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液压系统的高效性与液压元件精度化的关系

     

     现代高新技术有力地促进和推动传统的机械加工业的发展,新的先进机械设计以及制造加工设备和技术的发展与提高,使液压元件的加工精度大大提高,促进了液压传动与控制技术的发展。同时,液压传动与控制技术的广泛应用促进了现代工业的发展。当前,液压技术已广泛地应用到社会生产、生活、**装备等各个领域,如在*新的计算机集成加工系统( CIMS)、工业智能化“柔性加工”(FMS)系统、工业机器人及海洋工程、信息工程、航天工程等高新技术领域得到成功地应用。机一电一液一信联合控制在自动控制领域里显示了独特的优越性,促使液压系统进一步向高压、高性能、微型集成化方向发展。液压元件的加工精度也越来越高,高性能电液伺服阀的滑阀间隙、轴向柱塞泵缸体与配油盘之间的间隙公差已**到1μm~5μm的精度。与此同时,现代液压系统对可靠性、无故障寿命、动态特性要求越来越高,这之间出现了新问题,问题的关键是液压系统的工作介质油液的性能劣化及污染危害。

     液压系统在加工、组装、运输过程中都有可能**加工残屑及外界固体微粒的侵入,液压油在注入系统前,在装罐、运输、贮存过程中都会生成胶体状氧化物,吸入外界粉尘及潮气,这些加工残屑和新油液注入前的污染物,一旦进入液压系统就会产生磨蚀、磨料、磨粒磨损,以及多种磨损与疲劳相组合的作用,使液压元件的运动界面进一步磨损、剥落,使油液进一步污染,产生连锁化恶性循环;开式液压系统每次吸排油都会从外界带人固体粉尘、水分、空气,液压系统在工作过程中产生的局部高温高压促使水分、空气与油液生成胶状氧化物,改变油质的黏度、酸值等指标,使油液性能劣化变质和污染。这种液相、固相、气相的污染物会对液压系统产生各种不同机理的危害。
     固体污染物使液压系统油泵、控制阀、油缸、液压马达等元件的滑动、转动副配合面腐蚀、磨损,甚至会导致滑阀的卡紧和卡滞,使控制系统动作完全失灵,以致故障、停工检修或发生灾难性的突发事件。美军调查结果表明:飞机污染磨损费用达245美元/飞行小时,舰艇污染磨损费用达56. 94美元/航行小时,这个费用接近燃料消耗费用。
     液体污染物使油液本身的物理、化学性能改变,如酸值、黏度、抗磨性、油膜承载能力等性能劣化,同时生成胶体氧化物或酸性物质,使滑阀黏滞、驱动力增加,液压元件金属表面腐蚀,起到液压系统损坏的催化剂作用。
     气体污染物使系统的液压弹性模量改变,液压控制系统的静态、动态特性下降,这对于响应速度快、稳定性、精度要求高的系统是很不利的。液压油中混入气体,无论溶解在油液中或悬浮在油液中,都会在系统压力变化时引起空穴与气蚀,产生冲击、噪声与局部高温,加快油液的氧化变质。
     现代液压系统元件的高精度化与系统高可靠性、耐久性、**性要求,使液压系统对一切外来有害物质和能量变得较为敏感。过去被粗糙的加工元件所掩盖的液压油液劣化与污染危害,现在越来越显露出来,严重地阻碍了液压技术的发展,液压污染控制已经成为一门液压传动与控制、摩擦与磨损学、润滑学、材料学、胶体物理化学等多学科交叉的新学科。20年前美国流体动力协会统计认为:液压系统75%以上的故障是因油液污染引起的,而当前国内外学者普遍认为80%液压系统故障甚至90%液压系统故障是因油液性能劣化与污染引起的,这一估计可以充分说明研究液压油质污染控制对提高液压控制系统、整个机器设备和武器装备的质量与可靠性的重要性和必要性。