基于油污染的航空液压系统故障预防.pdf
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1、141工艺与装备基于油污染的航空液压系统故障预防齐剑(昌河飞机工业有限责任公司,景德镇3330 0 0)摘要:油污染是液压系统内部元件发生故障的首要来源。根据文献调查,7 0%8 0%的液压系统故障由油污染引起。为了保证液压系统安全高效工作,液压油的一系列参数时刻都要处于最佳状态。这就需要构建一个适当的污染管理系统,做好对如油液黏度、油温、污染水平等参数的管理。通过适当监测污染水平,可以明显提高液压系统的可靠性和运行经济性,延长系统的使用寿命,最大限度地防止液压系统元件发生故障。关键词:油污染;液压系统;故障预防;固体颗粒污染物Failure Prevention of Aviation Hy
2、draulic Systems Based on Oil ContaminationQI Jian(Changhe Aircraft Industry Co.,Ltd.,Jingdezhen 333000)Abstract:Oil contamination is the primary source of failure of internal components of hydraulic systems.According to literaturesurvey,about 70%80%of hydraulic system failure are caused by oil pollu
3、tion.Therefore,in order for the hydraulic system towork safely and efficiently,a series of parameters of the hydraulic oil must be in the best condition at all times.This requires apropercontamination management system that includes the detection of various parameters such as oil viscosity,oil tempe
4、rature,contamination level,etc.It is understood that through proper monitoring of pollution level,the reliability,operating economy andlong service life of the hydraulic system can be significantly improved.This maximizes the protection against failure of hydraulicsystem elements.Keywords:oil pollut
5、ion;failure prevention;solid particulate pollutants有研究表明,液压泵、各类液压阀、执行元件的主要故障由液压油污染引起。污染物在系统中形成或者由外界进入。污染物在系统中循环时会损伤组件表面,影响各类液压阀阀芯及执行元件的正常运行,从而导致系统故障。目前,油污染已成为影响液压系统正常运转的一大难题。为了有效解决这一问题和延长液压系统元件的使用寿命,需要深入探索故障成因,并寻求有效的预防措施。文章主要介绍油污染及其来源、污染造成的损坏、故障类型、液压油污染测量标准及测量方法、油污染引起的液压系统的故障预防,阐述了离线过滤系统的优点,并给出了防止液压
6、油污染的相关措施。1污染物及其危害固体不溶性污染物如沙砾、灰尘及金属颗粒是液压系统中的污染物之一,会对液压系统造成巨大危害。液压系统主要涉及3种污染源,分别为进入污染、内部污染以及内部产生的污染物。进入污染主要在液压油箱通气孔损坏时产生、作动筒和密封件处产生、维护期间产生、加注新油时产生、通过大气进入产生。内部污染主要在液压油性能降低时产生、液压元件和管路问题导致产生以及部件碎屑产生。内部产生的污染物主要来源于固体颗粒物的磨损。文章研究仅限于固体颗粒污染。2污染造成的损坏固体颗粒污染物呈现出不同的形状和尺寸,共同点是对部件表面造成磨损和疲劳。这种磨损和表面疲劳造成了约9 0%的性能降低故障,严
7、重时影响液压系统内部元件的正常工作。3油污染引起的故障类型3.1灾难性故障当大颗粒进入泵或阀体导致流量减少或停止时,会发生灾难性故障。例如,固体颗粒污染物的进入会导致齿轮卡在转子槽;各类电磁阀内部阀芯会因为固体颗粒污染物的进入而不能完全关闭或打开,也会导致节流孔被完全堵住。这些均会造成液压系统元件突然丧失功能。3.2间歇性故障固体颗粒污染物会妨碍阀芯的正常运动。例如,阀座材料具有很高的强度,虽然颗粒不能进入阀座与阀体之间,但是会影响阀芯的正常关闭。当阀口再次打开时,颗粒可能会被冲走,之后会有颗粒再次阻碍阀座的完全关闭,然后再被液流冲走,导致液压元件间歇性故障。3.3退化性故障液压元件如果长期受
8、到颗粒的磨损、腐蚀、冲刷,元件表面会出现疲劳现象。例如,液压作动筒活塞杆142现代制造技术与装备2023年第8 期总第32 1期表面及外部密封件长期受外部或内部固体颗粒物的磨损,活塞杆密封性能逐渐下降,久而久之导致密封性能完全失效。4航空液压油清洁度的评定标准当前,欧美国家在确保飞行器液压系统能够安全运行的情况下,普遍使用NAS1638、I S O 112 8(A S4059)以及ISO4406-1999(E)这3个不同的标准。20世纪7 0 年代末,我国开始着手探索有效的污染控制技术。基于ISO1128(A S 40 5 9)的指导原则,紧跟全球最新的技术潮流,制定航空工作液固体污染度分级(
9、GJB420B一2 0 15)作为我国重要的军用标准 2 。5液压油测试的主要性能参数及固体颗粒数测试方法5.1液压油测试的主要性能参数液压油的分析测试主要关注黏度、含水量、中和指数以及固体颗粒计数4个性能参数的变化。其中:黏度与液压油原始性能相比,土10%的变化被认为是过度的;含水量在饱和温度下的可接受水平为小于0.025%;中和指数主要用来检查添加剂是否变质或过类型非常方便,能够迅速完成测试,覆盖区域广,具光散射型有良好的重复性和精确性,能够进行在线测量方便,测试速度快,分辨力强,样品用量少,减遮光型(光阻法)少了主观误差操作简便,可测颗粒数,等效概念明确,速度快,电阻法准确性好遮光型自动
10、颗粒计数器原理如图1所示。从激光光源发出的光射向检测区后,被聚集成一束非常均匀且平行的光束,穿过检测区的窗口射向光电接收器。检测区部分由透明的光学材料制成,被测试液样沿垂直方向从中通过,在流经窗口时被来自光源的均匀平行光束照射。光电接收器将接收的光传输至光电转换模块转换为电信号,后经前置放大器传输到计数器。检测区激光光源液流方向图1遮光型自动颗粒计数器原理度氧化;固体颗粒计数时,应指定清洁度等级来描述液压系统主要部件的清洁度,如表1所示 3。表1国内外标准要求的主要的液压元件清洁度等级部件ISO.4406NAS1638伺服控制阀16/14/11叶片泵和柱塞泵18/16/13方向和压力控制阀18
11、/16/13齿轮泵19/17/14流量控制阀、20/18/15液压作动筒未使用的液压油5.2固体颗粒数测试方法流体中污染物颗粒大小的分布可以使用自动颗粒计数器、重量计和显微镜来测量颗粒物的数量。文章重点介绍遮光型自动颗粒计数器。5.2.1自动颗粒计数法自动颗粒计数器测量技术是一门新兴的边缘计量领域,主要分为遮光型(光阻法)、光散射型以及电阻型等(优缺点见表2),其中遮光型的应用最普遍。表2 遮光型(光阻法)、光散射型、电阻型优缺点优点颗粒光电接收器光电转换GJB30591997567777878720/18/159缺点结果受外界影响较大,仪器造价较高进样系统比较复杂,无法将油样中的不溶小液滴、
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