工程车辆液压油的污染与控制
史建锋+化文波
摘要液压油作为工程车辆的传动介质，其质量好坏，影响车辆使用寿命。本文介绍了液压油污染的种类与危害、污染的现象与鉴别、污染的原因与途径，从而提出了污染的预防与控制措施，对延长车辆寿命有重要意义。
关键词液压油污染预防控制
随着时代的需求，大型化、重型化成为工程车辆的发展方向，因此，液压技术以其优越的性能得到广泛应用。液压系统通过液压油实现运动和动力传递，液压油品质的好坏，直接影响车辆的使用。由于液压件精度较高，对油的敏感性强，如果液压油品质下降，必然引发液压系统种种故障，缩短机械寿命。因此，研究液压油的污染及其控制，对提高车辆的使用寿命具有重要的现实意义。
液压油被污染是指油液中含有较多的杂质，破坏了油液的物理性质，如可压缩性、黏性、抗氧化性、润滑性等，液压油品质发生变化。
一、 污染的种类与危害
液压油的污染物多种多样，随作业、维修等外部环境的不同而变化，但主要的污染成分是相同的。
1．水分。进入水分可使液压油乳化变质，降低油液润滑性能，油温升高、油压下降，发生不正常磨损造成其它故障等。
2．空气。进入空气，降低油液的抗压缩性能，产生气蚀，加速液压件的损坏；液压系统产生振动、噪音等不正常现象。
3．微小固体颗粒。包括金属颗粒，如摩擦副产生的铁、铜、铝等颗粒。非金属硬颗粒，如外界进入的沙粒、尘埃、焊渣、棉纱、密封元件摩擦产生的橡胶粒等。这些颗粒对液压油性能的影响较大，它们进入摩擦副内，不断地进行碾刮、压挤，使摩擦表面产生局部塑性变形和原子位错，最终导致摩擦表面产生疲劳磨损；并且这种碾、刮、挤、压作用还可以在摩擦表面上挤出高垄来，这些高垄在随后的摩擦过程中，将导致金属的直接接触而发展为粘着磨损。此外，这些颗粒极易导致小孔油道和缝隙的堵塞等，造成后续摩擦元件供油不足而引起一系列的不良后果。显然这些颗粒数量越多、质地越坚硬、颗粒大小适中，摩擦速度越快，所造成的危害也就越大。
4．胶状生成物。主要指油液高温氧化所产生的沥青质和其它胶质等，可腐蚀液压件、堵塞油道等，引发油压下降、供油不足、元件烧损擦伤。
二、 污染的现象与鉴别
1．液压油中含有水分
（1）较多水分。可看到液压油呈乳白色或淡黄色混浊状，用手捻捏，失去黏性，说明油液已彻底变质。
（2）有水分。此时油液颜色变化不明显，可用干净的棉纱或纸蘸少许待测油液点燃，若发出“劈啪”的炸裂响声，并伴有闪光现象，说明油中混入水分。
2．液压油中进入空气
机械工作时，工作主泵发出“嗷嗷”的尖叫声，用手触摸，感觉烫手；液压系统有较大的冲击或振动，如活塞杆爬行等现象。观察油箱液面或油位计可看到大量气泡，此时可判定油液中已进入空气。
3．液压油中含有固体颗粒
取少许待测油液，①若油液中混有大量白色片状细小悬浮物，说明变矩器已严重磨损，此白色物质为铝；②若油液中有黄色或红色细小颗粒，打开油底放油螺堵，可看到有大量黄色或红色沉淀油泥，则黄色和红色均为铜，说明工作泵、变速箱主动片磨损严重。③若油液中有黑色细小颗粒，用手捻捏，可直接感觉到细小颗粒存在；在光照下，有反光闪点，说明液压件已严重磨损，颗粒为铁；④若油液中有大小不一的黑色悬浮物，用手捻捏，感觉柔软，说明橡胶密封件或橡胶管件失效。
4．液压油变质
取少许待测油液，可看到油已严重发黑，用手捻捏，毫无黏性，同时有黏附感，用鼻闻有刺激性气味；打开油底放油螺堵，可看到有黑色胶质油泥，说明液压油已氧化变质。
三、 污染的原因与途径
液压油中杂质的产生原因与途径，概括起来有三个方面。
1．残留物污染。主要指液压元件在制造、储存、运输、安装、维修过程中带入的各种杂质，虽经清洗，但未清洗干净而遗留下来，造成油液污染。例如，油缸、阀体、泵体等多为铸件，在制造过程中可能残留沙粒或金属切屑；油箱多为焊件，在制造过程中残留焊渣或锈片；液压件在安装、维修过程中，可能会残留棉纱、尘埃等。
2．侵入物污染。主要指车辆在作业、停放时，周围环境中的污染物通过一切可能的侵入点造成油液污染。例如，大气中的粉尘、雨水等，可通过外露的活塞杆往复运动侵入油液；由于油箱通气孔密封失效，也可成为大气污染物侵入通道；驾驶员责任心不强，在加注液压油过程中，通过容器将其它污染物带入液压系统；主工作油泵的进油管密封不好，极易由此进入空气等。
3．生成物污染。主要指液压系统在工作过程中逐渐产生的诸多杂质造成油液污染。例如，由于运动副间的摩擦产生的金属屑（铁、铜、铝等）、橡胶颗粒等；由于设计制造的原因，在阀门和油泵的进口处，管道口狭窄，液流速度增大，压力大幅下降产生的气泡；油液受到高温氧化而生成的各种有机化和物也混杂其间，包括酸性胶质、中性胶质、沥青质、碳青质和碳青质的高分子碳化物等。
四、 污染的预防与控制
液压油的污染是车辆从设计、制造到使用、报废全寿命期内多种因素综合作用的结果。同时，液压油自身又在不断地产生脏物，要彻底杜绝污染是很困难的。为了延长液压件的寿命，保证液压系统正常工作，将液压油污染程度控制在某一限度以内是切实可行的办法。为此，必须从车辆的全寿命期考虑。
1．设计阶段
（1）在设计阶段，应慎重选用那些易于产生颗粒、杂质，因而污染润滑油的装置、结构等。确保其先天就具有较好的抗污染性能。例如：从控制颗粒污染角度来说，宁可选凸缘连接结构而少用管接头，因为每次装配维修过程中，管接头都要产生大量磨屑（如一个Φ16 mm管接头，每次装配过程中约产生6000~600 000个屑粒）。对于软管可选用加PTFE衬里的油管。
（2）过滤器的设计和选择至关重要。研究表明，对于100 μm以内的微粒，磨损量与摩擦尺寸是成正比的。过滤精度越高越好；但过滤精度太高，易于堵塞，流量太小，压力损失太大。但可以通过采用大面积的过滤介质的办法来改善。
（3）对于易受污物影响的摩擦件，可以采取局部强化措施，如采用表面激光淬化，可提高活塞杆、阀芯等件的硬度及耐磨性等。
2制造阶段
装配过程中，要保持液压元件的洁净，仔细清除加工过程中遗留下来的沙粒、金属切屑、焊渣、锈片等。注意及时过滤试运转和磨合过程中产生的颗粒杂质。磨合完成后，必须彻底清洗并换新油。
3使用、维修阶段
（1）加强日常保养和定期维护工作。每天工作前都应对液压系统进行检查和保养，用各种监控手段检查油质、数量等,看他们是否符合要求，是否紧固，是否处于原始状态。运行中主要检查系统压力、油温、噪声及振动等，看系统压力是否稳定，有无异常。转向和工作系统油温应保持在15～60 ℃范围，严禁超过65 ℃，变矩器系统油温严禁超过110 ℃。同时，严格按照液压件使用说明书的要求和维护规定，定期检查液压系统的油箱、管道、密封件、液压元件等，发现问题随时更换。对螺钉及接头应定期紧固（压力在7 MPa以上的系统每月1次，7 MPa以下的系统每3个月1次）。过滤器应每月定期清洗1次。
补油时，油料牌号要符合规定并与原牌号相符。换油时，首先应放尽原油，并对系统进行清洗，新换入的油必须预先进行充分的沉淀和过滤，过滤精度不得低于系统的过滤精度。应在干净的环境中换油，并注意容器的洁净。换油周期一般为6个月。
（2）加强维修过程中的污染控制。对液压系统进行检修时，稍有不慎极易造成污染。因此，维修场地必须干净，仔细清洗新换零部件上的加工残留物，拆卸下来的不用元件也应进行清洗和用压缩空气吹干，用塑料塞或粘贴布带堵住各孔口，以防外界污染物侵入。
（3）合理选用液压油。试验表明：液压油的性能越差，对磨粒污染越敏感，磨损量就越大。因此，液压油的选择至关重要。对工作和转向助力液压系统油液的选用，可依据：①环境温度高，选用高黏度油；反之，选用低黏度油；冬季与夏季应选用不同牌号的油。②系统压力高，选用高黏度油；反之，选用低黏度油。③系统液流速度快，选低黏度油；反之，选用高黏度油。据此，一般可选用N68液压油。
对变矩器液力系统，因液流速度快，工作温度高，应选用性能较好的液压油，特别是选用抗氧化、抗乳化、抗磨、防腐力高、黏度低、化学稳定性好的22#、30#透平油，或选用6#、8#、10#液力传动油。
（4）其它。选择合适的添加剂，也可提高抗污染能力。例如，极压抗磨添加剂不仅能在边界润滑表面形成高强度反应膜，而且对颗粒污物，尤其是金属磨粒具有包覆作用，从而可显著降低磨损。
五、结论
通过对工程车辆液压系统污染的分析，进行针对性的防治，效果明显。（01）
摘要液压油作为工程车辆的传动介质，其质量好坏，影响车辆使用寿命。本文介绍了液压油污染的种类与危害、污染的现象与鉴别、污染的原因与途径，从而提出了污染的预防与控制措施，对延长车辆寿命有重要意义。
关键词液压油污染预防控制
随着时代的需求，大型化、重型化成为工程车辆的发展方向，因此，液压技术以其优越的性能得到广泛应用。液压系统通过液压油实现运动和动力传递，液压油品质的好坏，直接影响车辆的使用。由于液压件精度较高，对油的敏感性强，如果液压油品质下降，必然引发液压系统种种故障，缩短机械寿命。因此，研究液压油的污染及其控制，对提高车辆的使用寿命具有重要的现实意义。
液压油被污染是指油液中含有较多的杂质，破坏了油液的物理性质，如可压缩性、黏性、抗氧化性、润滑性等，液压油品质发生变化。
一、 污染的种类与危害
液压油的污染物多种多样，随作业、维修等外部环境的不同而变化，但主要的污染成分是相同的。
1．水分。进入水分可使液压油乳化变质，降低油液润滑性能，油温升高、油压下降，发生不正常磨损造成其它故障等。
2．空气。进入空气，降低油液的抗压缩性能，产生气蚀，加速液压件的损坏；液压系统产生振动、噪音等不正常现象。
3．微小固体颗粒。包括金属颗粒，如摩擦副产生的铁、铜、铝等颗粒。非金属硬颗粒，如外界进入的沙粒、尘埃、焊渣、棉纱、密封元件摩擦产生的橡胶粒等。这些颗粒对液压油性能的影响较大，它们进入摩擦副内，不断地进行碾刮、压挤，使摩擦表面产生局部塑性变形和原子位错，最终导致摩擦表面产生疲劳磨损；并且这种碾、刮、挤、压作用还可以在摩擦表面上挤出高垄来，这些高垄在随后的摩擦过程中，将导致金属的直接接触而发展为粘着磨损。此外，这些颗粒极易导致小孔油道和缝隙的堵塞等，造成后续摩擦元件供油不足而引起一系列的不良后果。显然这些颗粒数量越多、质地越坚硬、颗粒大小适中，摩擦速度越快，所造成的危害也就越大。
4．胶状生成物。主要指油液高温氧化所产生的沥青质和其它胶质等，可腐蚀液压件、堵塞油道等，引发油压下降、供油不足、元件烧损擦伤。
二、 污染的现象与鉴别
1．液压油中含有水分
（1）较多水分。可看到液压油呈乳白色或淡黄色混浊状，用手捻捏，失去黏性，说明油液已彻底变质。
（2）有水分。此时油液颜色变化不明显，可用干净的棉纱或纸蘸少许待测油液点燃，若发出“劈啪”的炸裂响声，并伴有闪光现象，说明油中混入水分。
2．液压油中进入空气
机械工作时，工作主泵发出“嗷嗷”的尖叫声，用手触摸，感觉烫手；液压系统有较大的冲击或振动，如活塞杆爬行等现象。观察油箱液面或油位计可看到大量气泡，此时可判定油液中已进入空气。
3．液压油中含有固体颗粒
取少许待测油液，①若油液中混有大量白色片状细小悬浮物，说明变矩器已严重磨损，此白色物质为铝；②若油液中有黄色或红色细小颗粒，打开油底放油螺堵，可看到有大量黄色或红色沉淀油泥，则黄色和红色均为铜，说明工作泵、变速箱主动片磨损严重。③若油液中有黑色细小颗粒，用手捻捏，可直接感觉到细小颗粒存在；在光照下，有反光闪点，说明液压件已严重磨损，颗粒为铁；④若油液中有大小不一的黑色悬浮物，用手捻捏，感觉柔软，说明橡胶密封件或橡胶管件失效。
4．液压油变质
取少许待测油液，可看到油已严重发黑，用手捻捏，毫无黏性，同时有黏附感，用鼻闻有刺激性气味；打开油底放油螺堵，可看到有黑色胶质油泥，说明液压油已氧化变质。
三、 污染的原因与途径
液压油中杂质的产生原因与途径，概括起来有三个方面。
1．残留物污染。主要指液压元件在制造、储存、运输、安装、维修过程中带入的各种杂质，虽经清洗，但未清洗干净而遗留下来，造成油液污染。例如，油缸、阀体、泵体等多为铸件，在制造过程中可能残留沙粒或金属切屑；油箱多为焊件，在制造过程中残留焊渣或锈片；液压件在安装、维修过程中，可能会残留棉纱、尘埃等。
2．侵入物污染。主要指车辆在作业、停放时，周围环境中的污染物通过一切可能的侵入点造成油液污染。例如，大气中的粉尘、雨水等，可通过外露的活塞杆往复运动侵入油液；由于油箱通气孔密封失效，也可成为大气污染物侵入通道；驾驶员责任心不强，在加注液压油过程中，通过容器将其它污染物带入液压系统；主工作油泵的进油管密封不好，极易由此进入空气等。
3．生成物污染。主要指液压系统在工作过程中逐渐产生的诸多杂质造成油液污染。例如，由于运动副间的摩擦产生的金属屑（铁、铜、铝等）、橡胶颗粒等；由于设计制造的原因，在阀门和油泵的进口处，管道口狭窄，液流速度增大，压力大幅下降产生的气泡；油液受到高温氧化而生成的各种有机化和物也混杂其间，包括酸性胶质、中性胶质、沥青质、碳青质和碳青质的高分子碳化物等。
四、 污染的预防与控制
液压油的污染是车辆从设计、制造到使用、报废全寿命期内多种因素综合作用的结果。同时，液压油自身又在不断地产生脏物，要彻底杜绝污染是很困难的。为了延长液压件的寿命，保证液压系统正常工作，将液压油污染程度控制在某一限度以内是切实可行的办法。为此，必须从车辆的全寿命期考虑。
1．设计阶段
（1）在设计阶段，应慎重选用那些易于产生颗粒、杂质，因而污染润滑油的装置、结构等。确保其先天就具有较好的抗污染性能。例如：从控制颗粒污染角度来说，宁可选凸缘连接结构而少用管接头，因为每次装配维修过程中，管接头都要产生大量磨屑（如一个Φ16 mm管接头，每次装配过程中约产生6000~600 000个屑粒）。对于软管可选用加PTFE衬里的油管。
（2）过滤器的设计和选择至关重要。研究表明，对于100 μm以内的微粒，磨损量与摩擦尺寸是成正比的。过滤精度越高越好；但过滤精度太高，易于堵塞，流量太小，压力损失太大。但可以通过采用大面积的过滤介质的办法来改善。
（3）对于易受污物影响的摩擦件，可以采取局部强化措施，如采用表面激光淬化，可提高活塞杆、阀芯等件的硬度及耐磨性等。
2制造阶段
装配过程中，要保持液压元件的洁净，仔细清除加工过程中遗留下来的沙粒、金属切屑、焊渣、锈片等。注意及时过滤试运转和磨合过程中产生的颗粒杂质。磨合完成后，必须彻底清洗并换新油。
3使用、维修阶段
（1）加强日常保养和定期维护工作。每天工作前都应对液压系统进行检查和保养，用各种监控手段检查油质、数量等,看他们是否符合要求，是否紧固，是否处于原始状态。运行中主要检查系统压力、油温、噪声及振动等，看系统压力是否稳定，有无异常。转向和工作系统油温应保持在15～60 ℃范围，严禁超过65 ℃，变矩器系统油温严禁超过110 ℃。同时，严格按照液压件使用说明书的要求和维护规定，定期检查液压系统的油箱、管道、密封件、液压元件等，发现问题随时更换。对螺钉及接头应定期紧固（压力在7 MPa以上的系统每月1次，7 MPa以下的系统每3个月1次）。过滤器应每月定期清洗1次。
补油时，油料牌号要符合规定并与原牌号相符。换油时，首先应放尽原油，并对系统进行清洗，新换入的油必须预先进行充分的沉淀和过滤，过滤精度不得低于系统的过滤精度。应在干净的环境中换油，并注意容器的洁净。换油周期一般为6个月。
（2）加强维修过程中的污染控制。对液压系统进行检修时，稍有不慎极易造成污染。因此，维修场地必须干净，仔细清洗新换零部件上的加工残留物，拆卸下来的不用元件也应进行清洗和用压缩空气吹干，用塑料塞或粘贴布带堵住各孔口，以防外界污染物侵入。
（3）合理选用液压油。试验表明：液压油的性能越差，对磨粒污染越敏感，磨损量就越大。因此，液压油的选择至关重要。对工作和转向助力液压系统油液的选用，可依据：①环境温度高，选用高黏度油；反之，选用低黏度油；冬季与夏季应选用不同牌号的油。②系统压力高，选用高黏度油；反之，选用低黏度油。③系统液流速度快，选低黏度油；反之，选用高黏度油。据此，一般可选用N68液压油。
对变矩器液力系统，因液流速度快，工作温度高，应选用性能较好的液压油，特别是选用抗氧化、抗乳化、抗磨、防腐力高、黏度低、化学稳定性好的22#、30#透平油，或选用6#、8#、10#液力传动油。
（4）其它。选择合适的添加剂，也可提高抗污染能力。例如，极压抗磨添加剂不仅能在边界润滑表面形成高强度反应膜，而且对颗粒污物，尤其是金属磨粒具有包覆作用，从而可显著降低磨损。
五、结论
通过对工程车辆液压系统污染的分析，进行针对性的防治，效果明显。（01）
