李德明/LI De-ming（山推工程機(jī)械股份有限公司，山東 濟(jì)寧 272000 ）

工程機(jī)械液壓系統(tǒng)清潔度控制方法探討

李德明/LI De-ming
（山推工程機(jī)械股份有限公司，山東 濟(jì)寧 272000 ）

[摘 要]液壓系統(tǒng)的清潔度是直接關(guān)系到工程機(jī)械產(chǎn)品質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。本文通過(guò)對(duì)靜液壓推土機(jī)制造過(guò)程中液壓系統(tǒng)清潔度的控制達(dá)到提高設(shè)備液壓系統(tǒng)可靠性，保證工作性能和使用壽命的實(shí)例，來(lái)闡述工程機(jī)械領(lǐng)域液壓系統(tǒng)清潔度的控制技術(shù)及現(xiàn)狀。

[關(guān)鍵詞]液壓系統(tǒng)；清潔度；超聲波；脈沖式

1 液壓系統(tǒng)清潔度要求

隨著流體傳動(dòng)與控制技術(shù)的發(fā)展，液壓傳動(dòng)已逐漸應(yīng)用到工程機(jī)械產(chǎn)品中，提高了產(chǎn)品的性能，產(chǎn)品的控制形式逐漸由機(jī)械-液力式向電液先導(dǎo)控制新模式轉(zhuǎn)變，給用戶(hù)提供全新的體驗(yàn)，但其設(shè)備性能的可靠性給液壓系統(tǒng)提出了更高的要求。通過(guò)對(duì)山推工程機(jī)械股份有限公司生產(chǎn)的靜液壓系列新型推土機(jī)進(jìn)行分析，其液壓系統(tǒng)的油液清潔度不得低于NAS1638-8級(jí)（具體見(jiàn)表1），否則就會(huì)出現(xiàn)由于清潔度所導(dǎo)致閥卡滯、液壓元件早期磨損等設(shè)備故障現(xiàn)象，所以液壓系統(tǒng)制造過(guò)程中的清潔度控制尤其重要。

表1　 工程機(jī)械液壓系統(tǒng)要求等級(jí)對(duì)照表

靜液壓推土機(jī)液壓系統(tǒng)主要由工作油箱及附件、液壓管路、液壓油缸、液壓泵、液壓閥、減速機(jī)等元件構(gòu)成，主要控制推土機(jī)的行走、松土器、鏟刀、絞車(chē)等相關(guān)工況，其液壓系統(tǒng)元件清潔度等級(jí)要求見(jiàn)表2所示。液壓系統(tǒng)故障反饋率占整機(jī)反饋率的10%左右，而80%以上是由于液壓系統(tǒng)清潔度所導(dǎo)致的，可見(jiàn)有效地降低維修成本、提高液壓元件使用壽命和系統(tǒng)工作可靠性，需進(jìn)一步控制、提高液壓系統(tǒng)的清潔度。

表2　 液壓元件清潔度等級(jí)要求

由于靜液壓推土機(jī)不同于常規(guī)推土機(jī)結(jié)構(gòu)，液壓系統(tǒng)是由獨(dú)立的模塊化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)組成，與結(jié)構(gòu)件加工精度沒(méi)有直接關(guān)系，其只起到安裝固定支撐作用，所以液壓元件的加工、包裝、運(yùn)輸和裝配環(huán)境、流程對(duì)系統(tǒng)的清潔度影響最大且不易控制，如何做好裝配過(guò)程的清潔度控制對(duì)靜液壓推土機(jī)至關(guān)重要。

2 液壓系統(tǒng)控制關(guān)鍵

雖然液壓系統(tǒng)清潔度的影響因素較多，但經(jīng)過(guò)深入分析可知，液壓元件主要采取國(guó)外知名品牌，其工藝技術(shù)水平較高，質(zhì)量和清潔度控制一直比較穩(wěn)定，然而管路及其裝配連接的控制，自制液壓閥塊、連接軟硬管自身清潔度、裝配環(huán)境是影響整機(jī)液壓清潔度的關(guān)鍵，也是我們重點(diǎn)解決的出發(fā)點(diǎn)。

2.1 閥塊類(lèi)控制

在電液伺服的液壓系統(tǒng)中閥塊起到至關(guān)重要的控制作用，其制造精度和清潔度對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定起到了關(guān)鍵的作用。針對(duì)閥塊的清潔度控制問(wèn)題，目前超聲波清洗是清洗效果較好的技術(shù)，原理是利用頻率＞20kHz的聲波，它方向性好，穿透能力強(qiáng)，易于獲得較集中的聲能，在液體中傳播距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)。清洗過(guò)程主要是通過(guò)換能器，將功率超聲頻源的聲能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振動(dòng)，通過(guò)清洗槽壁將超聲波輻射到槽子中的清洗液，當(dāng)壓力到達(dá)一定程度時(shí)候，氣泡就會(huì)迅速膨脹，然后又突然閉合的空化作用、加速度撞擊、剝離作用及直進(jìn)流作用對(duì)液體和污物直接、間接的作用，使污物層被分散、乳化、剝離而達(dá)到清洗目的，具有清洗潔凈度高、清洗速度快等特點(diǎn)，具體工藝流程參數(shù)如表3所示。

表3　 超聲波清洗工藝參數(shù)

此清洗工藝對(duì)閥塊的盲孔和各種幾何狀物體，凡是液體能浸到且聲場(chǎng)存在的地方都有清洗作用，其特點(diǎn)適用于表面形狀非常復(fù)雜的零件的清洗；尤其是采用這一技術(shù)后，可減少化學(xué)溶劑的用量，從而大大降低環(huán)境污染，具有其他清洗手段所無(wú)法達(dá)到的洗凈效果。

2.2 管路類(lèi)控制

液壓油路傳遞主要依靠軟管和硬管實(shí)現(xiàn)，在硬管制造的過(guò)程中通常采取酸洗、磷化、烘干、試壓等工序，軟管經(jīng)過(guò)切割、去除毛刺、接頭扣壓、清洗、封裝等工序。目前針對(duì)其采取開(kāi)放式液體介質(zhì)或壓縮空氣等相關(guān)清洗工藝方法，對(duì)于液壓管路（軟、硬管）附著式不溶污染物、浸入式油污和氧化皮等污染物清洗尤其是尺寸較大工件效果不理想，且至今未找到高效、綜合效果較好的方法，同時(shí)在環(huán)境保護(hù)和清洗介質(zhì)的循環(huán)回收利用方面沒(méi)有很好的先例。

經(jīng)過(guò)對(duì)軟硬管污染物的分類(lèi)分析和實(shí)際的工藝試驗(yàn)，設(shè)計(jì)出一種先進(jìn)的脈沖式清洗技術(shù)設(shè)備，其原理如圖1所示，一種多功能脈沖式液壓管路清洗系統(tǒng)，其清洗設(shè)備由脈沖式噴洗泵系統(tǒng)、循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)、壓縮空氣凈化系統(tǒng)、感應(yīng)加熱系統(tǒng)、管路系統(tǒng)等五大系統(tǒng)構(gòu)成。主要工作流程采取人工把液壓管路通過(guò)快換接頭分別連接到液壓油管上，開(kāi)啟噴洗按鈕，采取油液離心噴淋泵對(duì)油管內(nèi)壁不低于10min的脈沖式循環(huán)清洗，壓力可根據(jù)要求設(shè)定在3～8kg，流量在150L/ min；針對(duì)不同管徑的工件，該設(shè)備提供針對(duì)各種液壓油管的德國(guó)EMB快換接頭，滿(mǎn)足英制和公制常用管路接頭的連接，長(zhǎng)度在10m以?xún)?nèi)均可以根據(jù)批量要求一次進(jìn)行3件管路的同時(shí)清洗任務(wù)?？紤]到冬季氣溫較低，油液粘度增大，為防止影響清洗質(zhì)量，此系統(tǒng)中有介質(zhì)感應(yīng)加熱功能，溫度設(shè)定為30～80℃，滿(mǎn)足各種清洗介質(zhì)特性范圍，可以通過(guò)預(yù)設(shè)油液溫度進(jìn)行恒溫速熱清洗，確保清洗質(zhì)量和效率。

圖1　 脈沖清洗原理圖

為了滿(mǎn)足部分管路的簡(jiǎn)單清潔，此系統(tǒng)也可以直接連接工廠(chǎng)管道壓縮空氣，實(shí)現(xiàn)空氣清潔功能，在氣源進(jìn)口處設(shè)有干燥過(guò)濾裝置，并可以調(diào)節(jié)進(jìn)氣壓力，確保干燥、潔凈的壓縮空氣吹向工件，避免二次污染工件；采用的二次沉降過(guò)濾系統(tǒng)和強(qiáng)制過(guò)濾系統(tǒng)保證了航空液壓油的潔凈度，保證了噴射到液壓油管內(nèi)的航空液壓油始終是最干凈的，進(jìn)而保證了液壓油管的清潔度的要求，并減少航空液壓油更換頻率，降低了使用成本，最后循環(huán)使用的工藝堵進(jìn)行管路封口轉(zhuǎn)入裝配或保管。

該技術(shù)特征在于通過(guò)液體介質(zhì)（油類(lèi)、水等）對(duì)液壓軟、硬管路進(jìn)行全封閉壓力脈沖式?jīng)_洗、噴淋裝置，并帶有循環(huán)過(guò)濾系統(tǒng)、壓縮空氣脈動(dòng)吹干、介質(zhì)感應(yīng)加熱和實(shí)時(shí)監(jiān)控采集功能的一種高效的液壓管路清洗方法。改變了以前液壓管路只能采取壓縮空氣吹、開(kāi)放式浸洗清洗等方法，且油液介質(zhì)無(wú)法收集循環(huán)使用、污染環(huán)境的現(xiàn)狀，采取快換接頭實(shí)現(xiàn)清洗介質(zhì)全封閉循環(huán)，實(shí)施過(guò)程簡(jiǎn)便易行、清洗質(zhì)量好能達(dá)到NAS 5級(jí)、效率高，清洗單位成本低。

2.3 裝配試車(chē)清潔度控制

盡管液壓元件的清潔度得到了控制， 如未控制工程機(jī)械設(shè)備裝配和調(diào)試過(guò)程中的清潔，那么，液壓系統(tǒng)的清潔度仍將得不到保證。例如：①物料流轉(zhuǎn)過(guò)程中，各類(lèi)液壓元件（管件、缸、泵、閥等）封蓋脫落；②工作區(qū)域不清潔，如：工作臺(tái)面不清潔；③操作者不按工藝進(jìn)行操作，過(guò)早拆卸液壓元件的封蓋，都會(huì)直接影響到系統(tǒng)清潔度為了確保液壓系統(tǒng)的清潔度，設(shè)備總裝完畢后，我們采用液壓旁路系統(tǒng)對(duì)已注入到油箱的液壓油進(jìn)行過(guò)濾。過(guò)濾系統(tǒng)由電動(dòng)泵、過(guò)濾器、吸油管、回油管組成，采用三級(jí)過(guò)濾，第一級(jí)過(guò)濾精度為100um級(jí)，第二級(jí)為10um級(jí)，第三級(jí)為3um級(jí)。液壓油通過(guò)吸油泵直接從液壓油箱抽出，經(jīng)三級(jí)濾芯過(guò)濾后，直接回到油箱，進(jìn)行20min以上的循環(huán)過(guò)濾清除殘留于管路、油箱等附件的污染物及液壓元件流轉(zhuǎn)、裝配過(guò)程中進(jìn)入液壓系統(tǒng)的大顆粒污染物。另外在設(shè)備空載調(diào)試試驗(yàn)和50h負(fù)荷試驗(yàn)后對(duì)整車(chē)液壓系統(tǒng)油品進(jìn)行三級(jí)再過(guò)濾能夠很好地降低設(shè)備液壓元件早期磨損導(dǎo)致清潔度降低的問(wèn)題，采取上述措施后經(jīng)抽查檢測(cè)，油液清潔度達(dá)到NAS1638-8級(jí)以上。

3 結(jié) 論

液壓系統(tǒng)清潔度問(wèn)題在工程機(jī)械尤其是靜液壓設(shè)備上是一個(gè)困擾產(chǎn)品早期故障和設(shè)備可靠性的難題，通過(guò)上述靜液壓推土機(jī)裝配過(guò)程中所采取的有效控制措施，目前雖減少了設(shè)備的早期故障，提高了其可靠性，但液壓系統(tǒng)清潔度是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要設(shè)備制造廠(chǎng)家在產(chǎn)品制造的過(guò)程中進(jìn)行全面、有針對(duì)性的防治，才能更好地利用新技術(shù)生產(chǎn)出更具有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，服務(wù)于用戶(hù)。

（編輯 于 洋）

［中圖分類(lèi)號(hào)］TU623+.5

［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］B

［文章編號(hào)］1001-1366（2015）02-0094-03

［收稿日期］2014-12-02

Discussion of construction machinery hydraulic system cleanliness control method