在液壓設(shè)備的日常運(yùn)轉(zhuǎn)中,液壓油粘度是個(gè)容易被忽略,卻又影響極大的因素。它就像設(shè)備運(yùn)行的 “平衡桿”,過(guò)高或過(guò)低都不行,一旦失衡,就會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)麻煩,堪稱一把 “雙刃劍”。今天咱們就好好說(shuō)說(shuō),液壓油粘度不當(dāng)會(huì)帶來(lái)哪些問(wèn)題。
1、粘度過(guò)低:潤(rùn)滑和密封都容易出問(wèn)題
液壓油的粘度,其實(shí)就是衡量油液內(nèi)部流動(dòng)阻力的指標(biāo),對(duì)液壓系統(tǒng)能否穩(wěn)定工作起著關(guān)鍵作用。要是液壓油粘度過(guò)低,系統(tǒng)里的潤(rùn)滑和密封這兩項(xiàng)重要功能,就可能出現(xiàn)危機(jī)。
先看潤(rùn)滑方面。液壓系統(tǒng)中有不少精密部件,比如油泵的柱塞和缸體、液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)子和定子,這些部件在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),得靠液壓油形成的潤(rùn)滑油膜來(lái)減少摩擦。可要是液壓油粘度過(guò)低,就沒(méi)法形成足夠厚的油膜。這就好比在粗糙的路上開(kāi)車,輪胎花紋不夠,抓地力不足一樣,部件之間的金屬表面很容易直接接觸。一旦直接接觸,摩擦就會(huì)變得劇烈,就像用砂紙打磨一樣,部件表面會(huì)快速磨損,粗糙度增加,不僅精度會(huì)下降,使用壽命也會(huì)大幅縮短。
再說(shuō)說(shuō)密封問(wèn)題。低粘度的液壓油,沒(méi)辦法在密封件和配合面之間形成有效的密封屏障,這樣就容易出現(xiàn)密封不嚴(yán)的情況。以液壓泵和液壓馬達(dá)為例,它們內(nèi)部的間隙,本來(lái)需要靠合適粘度的液壓油來(lái)填充,從而阻止油液泄漏。但如果液壓油粘度過(guò)低,這些間隙就成了油液泄漏的通道,內(nèi)泄漏會(huì)明顯增多。內(nèi)泄漏不僅會(huì)讓液壓泵輸出的有效流量減少,導(dǎo)致系統(tǒng)壓力不夠,沒(méi)法給執(zhí)行元件提供足夠動(dòng)力,還會(huì)造成大量能量浪費(fèi),讓系統(tǒng)的能效大幅降低。而且長(zhǎng)期內(nèi)泄漏,還可能使油溫升高,進(jìn)一步加快油液劣化,形成惡性循環(huán)。
有個(gè)實(shí)際案例能說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題。某工廠的注塑機(jī)液壓系統(tǒng),正常工作時(shí)液壓油的粘度得在 46-68mm2/s 之間。有一次維護(hù),工作人員不小心加了黏度只有 32mm2/s 的液壓油,低于正常工作的黏度下限。設(shè)備運(yùn)行沒(méi)多久,就出現(xiàn)了明顯異常:油泵輸出壓力不穩(wěn)定,波動(dòng)范圍達(dá)到了 ±2MPa。這直接導(dǎo)致注塑出來(lái)的塑料制品,要么有嚴(yán)重的飛邊,要么缺料,廢品率超過(guò)了 50%。后來(lái)拆開(kāi)油泵檢查,發(fā)現(xiàn)柱塞和缸體表面有明顯的劃痕和磨損,磨損深度達(dá)到 0.1mm,油泵性能受到了嚴(yán)重影響。
2、潤(rùn)滑油性能參數(shù)對(duì)齒面疲勞的影響機(jī)制
要是液壓油粘度過(guò)高,同樣會(huì)給液壓系統(tǒng)帶來(lái)一系列問(wèn)題,最直接的就是油液流動(dòng)不暢,還會(huì)增加能耗。油液流動(dòng)性變差是粘度過(guò)高最直觀的影響。
在液壓系統(tǒng)里,油液需要在管路、油泵、閥門等部件之間順暢流動(dòng),才能完成能量傳遞,保證系統(tǒng)正常工作。但高粘度的液壓油,分子間的內(nèi)聚力比較大,流動(dòng)阻力會(huì)顯著增加。這就像在狹窄的河道里流著濃稠的泥漿,很難快速流動(dòng)。這樣一來(lái),油泵在吸油和壓油的時(shí)候,就得克服更大的阻力,就像人背著沉重的東西跑步一樣,油泵的負(fù)荷會(huì)大大增加。
油泵負(fù)荷增加了,能效自然會(huì)降低。為了克服高粘度油液的流動(dòng)阻力,油泵需要消耗更多能量,這就意味著電機(jī)得輸出更大的功率,能耗隨之大幅上升。相關(guān)研究顯示,當(dāng)液壓油粘度從正常的 46mm2/s 增加到 100mm2/s 時(shí),油泵的功耗會(huì)增加 30% 以上。這不僅會(huì)提高企業(yè)的生產(chǎn)成本,還造成了能源浪費(fèi)。
而且,高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)的油泵會(huì)產(chǎn)生大量熱量,如果不能及時(shí)散發(fā)出去,會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)溫度升高。油溫過(guò)高會(huì)讓液壓油的性能下降,比如氧化速度加快、粘度進(jìn)一步降低等,進(jìn)而影響系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定性。要知道,油溫每升高 10℃,液壓油的氧化速度大概會(huì)加快 1 倍,使用壽命也會(huì)縮短約 50%。
還有一個(gè)案例。某大型工程機(jī)械的液壓系統(tǒng),因?yàn)樵诙居昧讼募緲?biāo)號(hào)的液壓油,導(dǎo)致油液粘度過(guò)高。設(shè)備啟動(dòng)時(shí),油泵會(huì)發(fā)出異常噪音,而且啟動(dòng)困難,得嘗試好幾次才能啟動(dòng)成功。工作的時(shí)候,液壓系統(tǒng)動(dòng)作遲緩,工作效率大幅降低。經(jīng)過(guò)檢測(cè),系統(tǒng)油溫比正常情況高出 20℃,油泵的功耗增加了 40%,嚴(yán)重影響了設(shè)備的正常使用。后來(lái)?yè)Q成合適粘度的液壓油,設(shè)備才恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
其實(shí)不管是液壓油黏度過(guò)低還是過(guò)高,都會(huì)給液壓系統(tǒng)帶來(lái)負(fù)面影響。日常使用中,多關(guān)注液壓油粘度,根據(jù)設(shè)備的實(shí)際工況選擇合適的液壓油,才能讓設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn),減少故障麻煩。當(dāng)然,如果你引用了在線油液監(jiān)測(cè)技術(shù)那將會(huì)是不錯(cuò)的選擇。
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