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液压油温过高的危害及其原因分析


《液压维修》 / 2012-04-18


    油温过高有哪些危害?油温过高的原因有哪些?怎样排除?


    液压系统是以油液作为介质来实现能量转换的。能量传递过程中,油液沿管道流动并流经各控制阀,由于黏性摩擦产生压力损失,以及由于泄漏产生容积损失的同时也产生压力损失;运动件间摩擦还会产生机械损失。这些能量损失将转化为热能,其中一部分散到大气中去,大部分传到液压元件和油液中,使液压系统温度升高。如果油路和油箱设计不当,散热不良23042200,则温升更高,结果导致各种故障发生。


    试验与实践证明,液压油箱内油液的温度通常可按图2-40油温标准来控制。
    液压系统工作温度一般30~55℃为宜,温度过高将会引起一系列故障的发生。图2-40  液压油温度标准
    由于温度过高,油液黏度显著下降。由于黏度下降,泄漏显著增加,液压泵及整个系统的效率也显著下降。另外,由于黏度下降,滑移部位油膜被破坏,摩擦阻力增加,磨损加剧,于是又引起系统发热,更增加了温升。同时,低黏度的油液流过节流元件时,元件特性发生变化,造成压力,速度调节不稳定。


    液压系统油液温度过高,将引起材料热膨胀系数不同的运动副之间的间隙变化。间隙变大,造成泄漏增加;间隙变小23042197,将引起运动件动作不灵或卡死。油温过高使油液氧化加剧,油液使用寿命降低,石油基油液形成胶状物质,并在过热的元件表面上形成沉积物,容易堵塞各种控制小孔,使之不能正常工作。水一油乳化液过热时,会分解而失去工作能力。温度过高的油液使橡胶密封件、软管早期老化,失效并降低使用寿命。


    液压系统油温过高的原因有以下6个方面。
    (1)液压系统设计不合理,系统在工作过程中有大量压力损失而使油液发热
    原因分析如下。
    ①如机床上有的工作机构在某段工作时间内要保持高压,运动速度要求很慢,甚至保压不动。空行程时,压力较低,流量要求较大。在这种情况下,若按系统中最高压力与最大流量选定液压泵(单个定量泵供油),则系统工作时,大量压力油经溢流阀流回油箱,造成很大的压力损失,引起油液发热。
    ②液压系统中液压元件规格选用不合理。选用阀时,由于规格过小,造成能量损失太大而引起系统发热,或因阀内流速过高而引起噪声。选用泵时泵的流量过大,则多余的油液从溢流阀溢出而引起发热。
    ③液压系统中存在多余的液压回路或多余的液压元件。
    ④系统中液压元件设计结构不合理,制造质量差。油液通过阀后,压力损失大,内泄漏严重。
    ⑤节流调整方式选择不当。
    ⑥液压系统在非工作过程中,无有效的卸荷措施,而使大量的压力油损耗,使油液发热。如在工件加工过程中测量或装卸时,液压泵仍满载工作。
    排除方法:改进液压系统X007297,减少系统中的压力油损耗。具体操作如下。
    ①合理选择液压泵。在系统工作循环过程中,有时需大流量低压力,有时需小流量高压力,此时可选用双泵供油回路作动力源,即用一个低压大流量泵和一个高压小流量泵组成复合泵(如图2-41所示),或采用变量液压泵等。所选液压泵的流量要大于同时动作的几个液压缸(或液压马达)所需最大工作流量之和,并应考虑系统中的漏损。还应避免选用流量过大的液压泵。
    ②对于液压元件,应根据系统的工作压力和通过该阀的最大流量选取。选择溢流阀时,按液压油的最大流量选取;选择节流阀、调速阀时,还应考虑最小稳定流量;其他阀类应按其接入的回路所需最大流量选取,而通过阀的最大流量不应超过其额定流量的20%。
    ③液压系统在满足性能要求的前提下,一般以最简为宜。应取消多余的回路和元件:
    ④系统中使用的液压元件不仅结构设计要合理,而且质量要高。对于结构不合理,质量次的元件要更换。
    ⑤系统中的调速回路,其调速方式应合理。对于负载变化不大的机床宜用进油节流调速回路,如图2-42所示;对于负载变化较大,而运动平稳性要求较高的系统,宜用回油节流调速回路,如图2-43所示;对于负载变化较大P778972,而运动平稳性要求不高的系统,宜采用旁路节流调速回路,如图2-44所示。
    若系统中负载变化较大,而速度要求较稳定,可将上述三种调速回路中的节流阀分别更换成调速阀,即可得到速度负载特性较好的回路。
    ⑥在液压系统运行中,工作过程之间总间隔着非工作过程。在非工作过程的时间段内必须使液压泵卸荷,才能防止油温上升。卸荷的方法很多,可用三位换向阀的卸荷回路;可用二位二通阀的卸荷回路(如图2-45);也可用先导式溢流阀的卸荷回路(如图2-46)。若非工作时间较长,可关闭电机,使液压泵停转。但当非工作时间较短时,不宜采用此法。


    (2)压力损耗大使压力能转换成热能
    原因分析如下。
    ①液压系统中管路设计,安装不合理,如管路长、弯曲多、截面变化频繁等均会引起压力损失加大,而使油液发热。
    ②管路长期未清洗和保养,内孔壁附着污物,增加油液流动时的压力损失。
    ③误用黏度过高的液压油。
    ④油液在管路、阀内流速过大。如管道直径太小,当油液通过时液阻增大,会产生很大的压力损失,使油温剧烈上升,并产生振动和噪声。
    排除方法如下。
    ①合理设计管路,尽可能缩短管长,减少弯曲和截面变化。
    ②对管路要定期保养,拆卸管道进行清洗,使管道内壁保持光滑,减小液流通过时的压力降。
    ③合理选择液压油。若黏度偏高,应更换黏度较低的液压油。对于不同精度等级的液压设备,应选择相应档次和质量的液压油,并尽可能采用黏温特性曲线变化较小的液压油。
    ④液压系统中的管路,要根据允许通过的流速对管径进行验算。压力油管v=2~5 m/s,系统压力p<2. 5MPa时,推荐允许油流速度v=2 m/s;系统压力p=2.5~14MPa时,推荐允许油流速度v=3~4m/s;系统压力p>14MPa时,推荐允许油流速度v≤5m/s。回油管推荐允许油流速度v=0. 5~1. 5m/s,短管道及局部收缩处v≤5-7m/s。
    若验算结果管径过小P536940,可以适当加大,特别是回油管,应使回油通畅。同时也必须保证吸油通畅,把吸油管端切成45。以增加吸油面积。管径也不能取得太大,否则,结构不紧凑,浪费材料并使弯管困难。


    (3)容积损耗大而引起的油液发热
    原因分析:液压泵,各连接处,配合间隙处等的内外泄漏使油液发热。
    排除方法:减少容积损耗,防止内外泄漏。


    (4)机械损耗大引起的油液发热
    原因分析:
    ①液压元件的加工精度和装配质量不良;
    ②相对运动件润滑不良;
    ③安装精度差,如液压缸与导轨不平行;
    ④密封件质量差,或因泄漏而调整过紧,摩擦力增加而发热。
    排除方法如下。
    ①液压元件的加工质量应得到保证,不合格的元件不能装入系统使用。相对运动件的安装精度必须保证达到规定的技术要求。
    ②改善相对运动件的润滑条件,并做到定期检查,发现润滑条件差,要立即排除。
    ③安装液压缸时,要以导轨为基准进行测量,以保证缸轴线和导轨的平行度要求。
    ④选用密封件质量要高,即要保证几何精度、耐油特性和强度性能等方面的技术要求,同时还应选择摩擦因数小的密封件。密封装置松紧调整要合理,虽然密封件与配合面压得越紧密封效果越好,但摩擦阻力也随之增大。因此密封装置要获得良好的密封性能,主要应从密封结构设计方面下工夫,使用时应按规定的压缩量调整。


    (5)压力调整过高,甚至超过许可的峰值压力,因而压力损失大、温升高
    原因分析:因导轨之间的润滑条件不良,机床零件加工精度和装配质量差,增加了运行阻力,系统需调高压力才能正常工作,因而增加了能量损耗,使油液发热。
    排除方法:提高加工精度和装配质量,合理调整系统中各种压力阀的压力,在满足系统正常工作的条件下,尽可能调至机床说明书所规定的下限压力甚至更低。如系统中有背压阀,背压阀的压力调整以保证工作速度的稳定性为准。


    (6)油箱容积小,散热条件差导致温度升高
    原因分析:油箱容积应根据不同系统的使用状况(如行走机械或是固定机械)和散热条件来确定。设计不合理,安装位置不当,造成散热不良,使油液发热。
    排除方法:改善散热条件,有效地发挥箱壁的散热效果,适当地增加油箱容量。若温升过高,可采取强迫冷却措施。具体措施如下。
    ①油箱底面不应与地面接触。
    ②油箱上应开设通气口,使空气流通,提高散热效果;同时应使大气和油箱相通,使油箱内的压力为大气压。
    ③从回油管的出口流向吸油管的入口P771531,油液应沿着箱壁流动,其路程应尽可能地长。这样不仅有利于散热,而且便于气泡析出。
    ④油箱应设置在通风并远离热源的地方。
    ⑤如不便于增加油箱容量,可安装冷却装置降温。

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