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液压系统油箱故障与油箱设计

作者: 大兰液压-标 编辑: DL-TGB 来源: 大兰液压 发布日期: 2020.10.18
信息摘要:
液压系统油箱的故障分析与排除

1、油箱温升严重

油箱起着一个“热飞轮”的作用,可以在短期内吸收热量,也可以防止处于寒冷环境中的液压系统短期空转被过度冷却,但油箱的主要矛盾还是温升。严重的温升会导致液压系统多种故障。

(1)引起油箱温升严重的原因。

①油箱设置在高温辐射源附近,环境温度高。如注塑机为熔融塑料,用一套大功率的加热装置正提供了这种环境,容易导致液压油温度升高。

②液压系统的各种压力损失,如溢流损失、节流损失、管路的沿程损失和局部损失等,都会转化为热量造成油液温升。

③油液黏度选择不当,过高或过低。

④油箱设计时散热面积不够等。

(2)解决温升严重的办法。

①尽量避开热源,但塑料机械(例如注塑机、挤塑机等)因要熔融塑料,一定存在一个热源。

②正确设计液压系统,如系统应有卸载回路,采用压力、流量和功率匹配回路以及蓄能器等高效液压系统等,减少溢流损失、节流损失和管路损失,减少发热温升。

③正确选择液压元件,努力提高液压元件的加工精度和装配精度,减少泄漏损失、容积损失和机械损失带来的发热现象。

④正确配管:减少因过细过长、弯曲过多、分支与汇流不当带来的沿途损失和局部损失。

⑤正确选择油液黏度。

⑥油箱设计时,应考虑有充分的散热面积和容量容积。

2、油液氧化劣化

油箱内油液产生氧化劣化与油液种类、使用温度、休息时间以及氧化触媒的存在有关。选择油种时要根据工作条件和工作环境,选择性能符合的油种和黏度,使用温度在30~55℃。休息时间是指;

休息时间=参与循环油量(L):液压泵每分钟流量(L/min)

休息时间不要太短,否则会加快油液氧化劣化。

3.油箱内油液污染

油箱内油液污染物有从外界侵入的,有内部产生的,也有装配时残存的。

(1)装配时残存的。例如油漆剥落片、焊渣等。在装配前必须严格清洗油箱内表面,并要先严格去锈去油污,再油漆油箱内壁。

(2)由外界侵入的。此时油箱应注意防尘密封,并在油箱顶部安设空气滤清器和大气相通,使空气经过滤后再进入油箱。空气滤清器往往兼做注油口,现已有标准件(EF型)出售。可配装100目左右的铜网滤油器,以过滤加进油箱的油液;也有用纸芯过滤的,效果更好,但与大气相通的能力差些,所以纸芯滤芯容量要大。

为了防止外界侵入油箱内的污物被吸进泵内,油箱内要安装隔板,以隔开回油区和吸油区。通过隔板,可延长回到油箱内油液的停留时间,可防止油液氧化劣化;

另一方面也利于污物的沉淀。隔板高度为油面高度的3/4,如图1所示。

图1 油箱内安装隔板

液压油箱地板应倾斜,地板倾斜程度视油箱的大小和使用油的黏度决定,一般在油箱地板最低部位设置放油塞,使堆积在油箱地板部的污物得到清除。吸油管离底部最高处的距离要在150mm以上,以防污物被吸人,如图2所示。

图2 分离式油箱

(3)减少系统内污物的产生。

①防止油箱内凝结水分的产生。必须选择足够大容量的空气滤清器,以使油箱顶层受热的空气尽快排出,避免在冷的油箱盖上凝结成水珠掉落在油箱内;另一方面大容量的空气滤清器或通气孔,可消除油箱顶层的空间与大气的差异,防止因顶层低于大气压时,从外界带进粉尘。

②使用防锈性能好的润滑油,减少磨损物的产生和防锈。

4、油箱内油液空气泡难以分离

由于回油在油箱中的搅拌作用,易产生悬浮气泡夹在油内,若被带人液压系统会产生许多故障。为了防止油液气泡在未消除前便被吸入泵内,可采取图3所示的方法。

(1)设置隔板。隔开回油区与泵吸油区,回油被隔板折流,流速减慢,利于气泡分离并溢出油面,如图3(a)所示。但这种方法分离气泡较难,分离效率不高。

(2)设置金属网。如图3(b)所示,在油箱底部装设一金属斜网,当金属网与水平面的夹角a为20°时,并用60目网消泡,效果特佳。

图3 和 图4

(3)当箱盖上的空气滤清器被污物堵塞后,也难以与空气分离,此时还会导致液压系统工作过程中因油箱油面上下波动而在油箱内产生负压使泵吸人不良。所以此时应拆开清洗空气滤清器。

(4)其他消泡措施。除了上述消泡措施,并采用消泡性能好的液压油之外,还可采取图4所示的措施,以减少回油搅拌产生气泡的可能性以及去除气泡。可使回油经螺旋流槽减速后,消除使油箱油液产生搅拌而产生气泡,利用金属网的捕捉气泡并除去气泡的作用。

5、消除油箱振动和噪声的对策

(1)减小和隔离振动。主要对液压泵电机装置使用减振垫、弹性联轴器等措施,例如HL型弹性柱销联轴器、ZL型带制动轮弹性柱销联轴器和滑块联轴器等。并注意电机与泵的安装同轴度;油箱盖板、底板、墙板需有足够的刚度;在液压泵电机装置下部垫以吸声材料等;若液压泵电机装置与油箱分设,效果更好。实践证明,回油管端离箱壁的距离不应小于50mm,否则噪声振动可能较大。另外,可用油箱保护罩等吸声材料隔离振动和噪声。

(2)减少液压泵的进油阻力。泵有气穴时,系统的噪声级显著增大。而泵的气穴现象和输出压力脉动的发生,相当明显地受到进油阻力的影响。为了保证泵轴的密封和避免进油侧发生气穴,泵吸油口容许压力的一般控制范围是正压力0.035MPa。另外,液压油所能溶解的空气量与液体压力成正比。在大气压下空气饱和的液体,在真空度下将成为过饱和液体而析出空气,产生显著的噪声和振动。所以,有条件时尽量使用高位油箱。这样既可对泵形成灌注压力,又使空气难以从油中析出。但是,增高油面的有效高度会使悬浮气泡溢出油面变得困难一些,因而不要随意加大。

(3)保持油箱比较稳定的较低油温。油温升高会提高油中的空气分离压力,从而加剧系统的噪声。故应使油箱油温有一个稳定的较低值范围(30~55℃)。

(4)油箱加罩壳,隔离噪声液压泵装在油箱盖以下,即油箱内,也可隔离噪声。

(5)在液压油箱结构上采用整体性防振措施。例如,油箱下地脚螺钉固牢于地面,油箱采用整体式较厚的电机泵座安装底板,并在电机泵座与底板之间加防振材垫板,在油箱薄弱环节加设加强筋等。

(6)努力减少噪声辐射。例如,注意选择声辐射效率较低的材料(阻尼材料,包括阻尼涂层);增大油箱的动刚度,以提高固有频率并减少振幅,如加筋等。

图5 低噪声液压系统的油箱

(7)采用低噪声油箱。如图5所示,这种油箱的油经扩散器减速后,可避免一般未装扩散器时的回油搅拌油液所产生大量气泡的现象;同时设置的消泡网又使回油经消泡网捕捉,形成大气泡后再上浮,经此消泡的油流叉经隔板折流,最后进入吸油区后已基本变为无悬浮气泡的平缓液流而被泵吸入系统,完全避免了空气被吸入系统。

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