液压系统的主动保养预防维护

出处：按学科分类—工业技术 北京理工大学出版社《新编液压工程手册下册》第2328页（4319字）

维护是防止机器发生故障和过早失效、保证机器可靠运行的一系列措施。在过去的一些年代里，常常是在机器发生故障时才进行维修，这样，必然要花费很大的费用，并因停产而带来巨大的经济损失。

今天，随着工业技术的发展，维护的经济效益越来越被人们所重视。因此，维护的策略在日益完善和发展。这里提出的主动保养预防维护就是维修技术工程近年来兴起的新策略。

(1)主动保养预防维护新策略

当前，维护的方法主要有以下几种：

A．定期检修

根据经验，机器故障档案资料，失效趋势分析，按工作小时(或年)、行程(公里数)或循环次数而进行定期修理与维护。

定期检修对于防止机器严重故障发生，避免停产有决定性作用。特别是大型连动流水线设备，一定周期内分别进行小修与大修是非常必要的。但这种定期检修有时由于情况变化，或未估计到的因素，故障有可能突然发生在按计划安排的维修之前。有时按计划进行维修时，机器被拆开的某些部位没有出现任何磨损或损坏迹象，因而形成人力和物力的浪费。据统计分析，定期检修有三分之一的费用被浪费了。

B．检测维修

通过仪器监测机器失效征兆及其发展，经过专家分析与决策，在机器发生故障之前进行维修。

检测维修是以对系统工况进行监测为依据的。所监测的内容是反映材料磨损和性能下降的早期失效征兆。如油液中的磨粒含量和特性，系统的振动、噪声、温升等。根据检测的失效征兆可以诊断失效程度和故障部位。虽然检测维修不能准确预报故障发展的确切时间，但可以预先警告维护人员需要及时采取维修措施，避免发生严重的停机故障。但应认识到，由于失效征兆只有在材料发生磨损和性能出现下降以后才能检测出来，因此，检测维修不能彻底达到延长元件寿命和降低故障出现频率的目的，但可减轻故障的严重性。所以检测维修仍然是非常重要的，是目前仍在发展的维护手段。

C．主动保养预防维护

主动保养预防维护是在机器开始发生失效(材料磨损和性能下降)之前采取的维护活动。它通过监测可得到导致系统失效的根源性参数，并及时纠正根源性异常工况，以保持机器健康的工作状态。如油液污染度、物体的物理和化学性能，以及温度等。通过维护措施保持基本参数在允许范围内，以达到防止故障发生和延长元件寿命的目的。

主动保养预防性维护与检测维修的区别可以从图39．2－1所示的失效曲线看出。主动保养预防性维护的目的是保持失效发生前的曲线水平段，并尽可能向右延伸，以延长机器的寿命。

图39．2－1 机器失效曲线

(2)液压系统失效根源

主动保健预防维护是对机器失效根源进行监测和纠正，使机器正常工作的基本参数保持在允许的范围内。因此液压系统的主动保健预防维护实施的首要环节是弄清楚其失效根源。一般机器的最终失效是指机器的材料、结构或系统不能在安全和正常状态下达到预期的性能。任何导致机器材料磨损和性能下降的不正常工况称为“失效根源”。当系统的任一根源性参数出现异常(指超出允许范围)时，如不及时采取纠正措施，则将引起材料的磨损，进而引起工作性能下降，最后导致机器的完全失效。失效的发展过程如图39．2－2所示。

图39．2－2 机器失效发展过程

液压系统失效根源主要有以下几个方面：

·流体污染。

·流体泄漏。

·流体化学性能变化。

·流体物理性能变化。

·流体气蚀。

·流体系统过热。

为了防止液压系统失效的发生和发展，必须通过对以上失效的根源性参数进行监测和纠正，使其保持在允许的范围内。也就是说，必须保持失效根源性工况的稳定性。

A．流体污染

流体污染是液压系统最主要的失效根源。据统计液压系统故障大约有75%是由于流体污染引起的。流体污染引起元件失效的形式主要有污染磨损、污染卡紧和污染堵塞等。

影响液压元件材料磨损和性能下降的主要因素是流体污染度、元件污染敏感度以及工作条件。为了防止流体污染引起的失效和故障，必须通过污染控制措施使系统内流体的污染度保持在关键元件污染耐受度范围内，也就是使流体污染的程度稳定。

B．泄漏

泄漏是当前液压系统普遍存在的问题。外泄漏发生在液压元件外部结合面，管接头以及直线、旋转运动界面。内泄漏发生在液压元件内部运动副间隙处，如液压泵的配流副，液压缸和活塞的密封间隙等。过量的内泄漏使泵容积效率降低，液压缸爬行，液压马达转速损失等，对液压系统有较大的危害。

泄漏是液压系统失效和故障的信号，必须及时采取对策。影响液压系统泄漏的主要因素是密封的磨损或损坏，管件受振而引起松动，以及软管加工或安装不良等。合理的密封结构，优良的密封材料，必要的密封力是流体泄漏稳定性的重要因素。控制液压系统温升，控制油液污染，控制过大的振动，就可以控制液压系统的内外泄漏。

C．流体化学性能的变化

流体的化学性能与流体基础成分以及添加剂的化学成分有关。为了改进流体的性能，以满足液压系统的工作要求，在工作液体中加有各种化学添加剂，如抗氧化、防锈、增粘、抗磨、低凝等添加剂。因此保持化学稳定性是保证液压系统工作可靠和元件寿命的重要条件。

由于在系统中流体受到高压，不良环境对流体的影响，流体在工作和贮存过程中其化学成分和性能将逐渐发生变化。这主要是由于流体的氧化以及添加剂的消耗而引起的。这种氧化反应的结果引起流体劣化，并产生可溶和不可溶的化合物，如树脂、酸性物质及沉淀物等，进一步增加了流体的污染。

流体的劣化速度与工作温度、压力、污染物种类和含量等因素有关。当水和起催化剂作用的金属颗粒同时存在时，油液的氧化速度急剧增快。铁使油液氧化速度增快约10倍，铜使氧化速度增快约30倍。因此，有效地控制油液污染，选用添加剂稳定的油液，有助于保持油液的化学稳定性。

D流体物理性能的变化

流体的物理性能与液压系统工作有关的主要有粘度、粘度指数、剪切强度、体积弹性模数、饱和蒸气压、吸气性和含水量等。这些物理性能随系统状态(如压力、温度)、流体的化学成分、机械搅拌和剪切，以及污染物种类和浓度而变化。一般当影响和干扰因素消失后，流体物理性能可恢复到原始值，这时可认为流体物理性能是稳定的。然而，当流体发生了化学分解时，引起的物理性能变化是不可恢复的。当流体物理性能的变化超过了允许范围，则将对系统和元件带来危害。所以，液压系统的维护人员必须注意流体物理性能的变化，保持流体物理性能的稳定性。

E液体气蚀

液压系统出现气蚀后会引起振动和噪声，加速油液劣化，使液压系统性能变坏。

F．流体系统过热

液压系统的工作温度应有一定范围，过高的温度使流体粘度变低，润滑性能变坏，泄漏增大，并使流体氧化分解。温度过低时，流体粘度增大，流动性变差。温度超出允许的范围，对密封材料和元件的性能也有较大影响。低温下橡胶弹性体柔性变差。高温下材料强度减弱。同时由热膨胀易引起元件运动受阻或卡紧。所以控制液压系统工作温度过大的变化是很重要的。

(3)主动保养预防维护的实施

实践表明，液压系统最主要的失效根源是流体污染。流体污染磨损引起液压系统泄漏和过热，引起流体物理和化学性能劣化。因此，油液的污染监测与控制是液压系统主动保养预防维护的主要技术措施。此外，对油液理化性能的变化进行定期检测，保持其稳定性，也是很重要的。

实施以污染控制为主要内容的主动保养预防维护应采取以下步骤：

·确定为达到预期寿命和工作可靠性所需的液压系统清洁度等级(即目标清洁度)。

·选择改善过滤装置，确认滤芯的过滤精度。

·定期检测液压系统油液的污染度，若超过允许范围，及时采取纠正措施，使其达到目标清洁度。

为了有效地进行主动保养预防维护，也应利用检测维修中监测所得的结果，如磨屑分析、噪声、振动、泵和马达的转速以及系统的过热等。在实际维护工作中，主动保养预防维护与预测维护相结合，通过对失效根源和故障征兆的监测，就可以延长液压系统的寿命和防止故障发生。