摘要：液壓系統故障的發生，在很大程度上取決于液壓系統中元件的耐污染能力和系統油液的污染狀況，通過控制液壓系統的污染程度，就可以保證液壓系統的可靠性，降低液壓系統故障發生率。
　　主題詞：液壓系統，污染控制，故障
　　
　　液壓傳動是以液壓油為工作介質進行能量轉換和動力傳遞的，它具有傳遞能量大、布局容易、結構緊湊、換向方便、轉動平穩、均勻、容易完成復雜動作等優點，因而廣泛應用于工程機械領域。
　　對于液壓系統，當其使用條件滿足規定條件時，就可以實現下列兩個目標：（1）使無故障工作的持續時間保持在規定的時間內；（2）在上述時間內完成規定的功能。一旦使用條件不能滿足規定的條件，液壓系統的可靠性則大大降低，其可靠性就變成了“液壓系統、元件等的功能在時間上的穩定程度和穩定特性”，液壓系統實現可靠性的規定條件當然很多，但最重要的一條就是液壓系統的污染程度必須控制在關鍵元件的污染耐受度之內。
　　大量事實表明，液壓系統的故障75%以上是由于液壓系統的污染引起的，在使用液壓系統時要把它看作像人的血液一樣保持足夠的清潔，才能確保液壓系統的故障率在最低限度，所以對液壓系統油液污染進行控制，可以大大提高液壓系統的可靠性和液壓元件的使用壽命，降低液壓系統的故障發生率。
　　一、污染控制平衡關系
　　美國俄克拉荷馬州立大學的E.C.Fitch教授在分析液壓元件污染壽命與各因素之間的關系的基礎上，提出了污染控制平衡圖的構象。形象地描繪并揭示了污染控制的平衡關系以及各因素對元件壽命和可靠性的影響。如下圖所示，污染控制平衡是通過兩架天平來實現的，一臺天平反映系統的過濾特性即污染控制的能力；另一臺天平則反映液壓元件的耐污染能力，兩臺天平分別指示了元件的污染壽命與油液污染度和元件耐受度的關系。天平的砝碼就是與污染控制各個因素的有關參量。
　　
　　
　　污染控制平衡圖
　　污染控制平衡圖中左邊的天平反映系統油污染度與過濾器精度、流量以及污染物侵入率之間的關系。從天平的的平衡關系可以看出，提高過濾器的過濾比，增大過濾流量Q并降低污染物侵入率，則可降低油液的污染度，增加元件的工作壽命和可靠性，換句話說，也就是降低液壓系統的故障發生率。
　　污染控制平衡圖中右邊的天平表達了液壓元件污染磨損理論和污染耐受度的基本內容，具體反映了液壓元件抗磨性、工作條件（壓力、速度和溫度）、油液抗磨性以及污染物磨損性等因素對液壓元件耐受度和污染壽命的影響。
　　綜上所述，液壓元件的污染壽命主要取決于系統油液的污染度和元件的污染耐受度，為了保證元件的工作壽命，在油液污染度和元件污染耐受度之間必須達到合理的平衡。
　　所以，降低液壓系統故障率，必須提高液壓系統的可靠性和元件的工作壽命，主要有兩個途徑：（1）提高元件的污染耐受度；（2）采取有效的污染控制措施，降低油液的污染度，即提高油液的潔凈度。
　　二、液壓系統中的污染物
　　液壓系統中的污染物是指油液中不需要的并對系統有危害作用的物質。
　　液壓系統中的污染物主要有固體顆粒、水分、空氣、化學物質和微生物等，從廣義上講，系統中存在的靜電、磁場、熱能以及放射等也是一類以能量形式存在的污染物。靜電和磁場的吸力可使某些顆粒吸附在零件表面或間隙內，導致元件的污染磨損或卡緊；系統中的熱能使油溫升高。引起油液潤滑性能下降和元件泄漏增大，并加速油液變質和密封件失效。
　　在上述各類污染物中，固體顆粒污染物是液壓系統中最普遍和危害作用最大污染物。據統計由于固體顆粒污染物引起的故障占總污染故障的70%左右，所以，液壓污染控制的一個重要方面就是去除油液中的固體顆粒污染物。
　　液壓系統的污染物主要有四種來源：（1）液壓油和液壓系統中固有的污染物；（2）外界侵入系統的污染物；（3）系統運行中生成的污染物；（4）由于濾油器選擇不當或失于保養未能有效過濾而進入系統的污染物。
　　三、液壓系統最常見的故障
　　液壓系統的最常見故障的表象特征就是在規定的條件下及規定的時間內，未完成規定功能。最常見的就是液壓元件污染卡緊。
　　液壓元件污染卡緊主要是因液壓油中的顆粒污染物進入相對運動的運動副間隙中時，造成污染磨損，導致運動副之間的啟動力增大（卡緊），甚至會使運動副不能啟動（卡死）。
　　通常，污染卡緊有兩種情況：（1）少數與臨界間隙相近或大于臨界間隙的顆粒堵塞在運動間隙內的某個部位而造成元件卡緊，但這些顆粒可用選擇濾油器來控制，所以，這種卡緊現象較少出現，除非濾油器失效。（2）由大量小顆粒污染物在運動間隙內逐漸積起來而引起卡緊，這種情況是最常見的現象。
　　液壓元件的污染卡緊的現象非常普遍，只要存在運動間隙，就一定會不同程度地產生液壓污染卡緊，直接影響液壓元件的啟動性。
　　污染卡緊的形成過程很復雜，人們進行了不少研究并提出了多種分析方法，例如根據定差過濾基本原理進行分析；以濾餅的形成為前提而提出的間隙過濾作用分析等。所有這些分析理論都豐富了液壓元件污染啟動（污染卡緊）敏感度的研究成果。同時，在各種研究中，都強調指出了顆粒受磁化和極化情況下更易形成污染卡緊。
　　四、加強液壓污染控制，降低液壓系統故障率
　　從以上分析得知，要降低液壓系統故障率，必須提高液壓系統的可靠性，而產品的可靠性是設計出來的，生產出來的，管理出來的，所以，要提高液壓系統的可靠性，就必須把液壓污染控制工作貫徹在液壓元件和業液壓系統的設計、生產和使用管理中。
　　液壓系統的可靠性設計是一個很有研究價值的課題，元件選用時一定要進行功能、性能、可靠性等因素的統籌評估。應盡量選用成熟而污染耐受度高的液壓元件，而避免采用污染敏感度高、抗磨性差的元件。
　　科學的選配過濾器是液壓系統設計中的關鍵步驟之一。選用過濾器必須以系統中關鍵液壓元件敏感度以及系統中污染物的侵入和生成水平為基礎，綜合考慮過濾器的各種性能指標，過濾器絕對尺寸精度，應小于系統各關鍵液壓元件的最小臨界間隙尺寸，在這一前提下，應選用“價格*納垢量”之比較小的過濾器。
　　在生產和使用管理液壓系統的過程中，根據污染物的侵入和生產途徑，要采取相應的污染控制措施：
　　1、 減少液壓油和液壓件中固有的污染物（潛在污染物）
　�。�1）嚴格檢驗液壓元件，特別是外購件的污染情況，液壓元件多為外購件，應向廠家提出污染控制的要求，運輸和保管過程中，所有的油口都要加蓋密封，針對為污染物侵入。
　�。�2）裝配前（無論是新裝或檢修后重裝），所有元、輔件必須認真清洗；
　�。�3）加強液壓油的污染管理，油液進廠必須取樣檢驗，各項指標合格的油液，過濾后方可進入儲油罐。保管過程中，必須注意密封，防止氧化變質，并定期取樣抽查。
　　2、防止污染物侵入液壓系統，主要從裝配和使用兩個方面加以控制
　�。�1）控制環境中的粉塵含量，有條件的組裝車間最好采用空氣凈化措施并對室內充壓，使室內氣壓稍高于室外，以防止大氣灰塵污染，實現裝配車間的粉塵控制。
　　（2）采用“濕加工，干裝配”法，所有的加工工序都采用潔凈的油液進行冷卻和清洗，裝配時，為了不使油液留在零件表面而影響裝配質量，應采用干裝配，即用干燥的壓縮空氣吹干后再裝配。
　　（3）元件必須經過臺架試驗運行，要對元件進行加載、高壓跑合和清洗，試驗臺的液壓系統應涉及多級精密過濾，濾芯亦也應便于拆卸和更換，當試驗臺架用油超過使用界限時，應及時換油。
　�。�4）在油箱的通氣孔及活塞桿處設置可靠的防塵裝置，外漏的液壓油不得直接令其流回油罐。
　　（5）系統加油必須經過嚴格的過濾，裝配用具、加油容器和濾網等均需保持清潔，當系統產生局部故障或解體排除時，要防止環境對系統的污染，不能立即裝配的元件，要注意污染保護。
　　3、防止系統中的生成污染物
　�。�1）系統中生成的污染顆粒，主要是摩擦副磨損的金屬顆粒和系統中因銹蝕、油漆剝落等產生的污染物，為了控制和減少這些顆粒污染物，采用過濾方法凈化是有效的手段，所以必須經常注意濾油器的工作狀態并按規定保養濾油器。
　�。�2）選用液壓油時，必須注意與其液壓元件、特別是密封材料的相容性。
　�。�3）嚴格控制液壓油的溫度及油中的氣泡，防止油液氧化變質，根據試驗，油液溫度保持在60—70℃及其以下使用時，可以在相當長時間內不會氧化，酸值也不會有任何提高；但溫度高達130℃時。氧化變質而導致酸值提高的速度便急劇增大。
　　
　　
　　參考文獻：
　　1、夏志新編著《液壓系統污染控制》北京機械工業出版社1992