盾構(gòu)機(jī)液壓油的使用與維護(hù)

1、盾構(gòu)機(jī)液壓油的使用與維護(hù)【內(nèi)容提要】盾構(gòu)機(jī)作為集機(jī)、電、液于一體的綜合性大型的工程機(jī)械，其主要系統(tǒng)由液壓部分組成。而液壓油的使用與維護(hù)是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。使用或維護(hù)不當(dāng)就會(huì)造成液壓油的污染進(jìn)而影響整個(gè)液壓系統(tǒng)，所以液壓油的使用與維護(hù)有嚴(yán)格的要求。【關(guān)鍵詞】 盾構(gòu)機(jī) 液壓油 污染 使用維護(hù)1概述盾構(gòu)機(jī)作為集機(jī)、電、液于一體的綜合性大型的工程機(jī)械，其主要系統(tǒng)由液壓部分組成。而液壓油的使用與維護(hù)是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，使用或維護(hù)不當(dāng)就會(huì)造成液壓油的污染進(jìn)而影響整個(gè)液壓系統(tǒng)，因此液壓油的使用與維護(hù)變得尤為重要，并針對(duì)盾構(gòu)機(jī)拆解、轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸、掘進(jìn)施工以及維修保養(yǎng)等各個(gè)環(huán)節(jié)，采取必要的維護(hù)措施，減少液壓油污

2、染對(duì)液壓系統(tǒng)的影響，提高設(shè)備完好率，顯得異常重要。2液壓油液壓油就是利用液體壓力能的液壓系統(tǒng)使用的液壓介質(zhì)，在液壓系統(tǒng)中起著能量傳遞、系統(tǒng)潤(rùn)滑、防腐、防銹、冷卻等作用。對(duì)于液壓油來說，首先應(yīng)滿足液壓裝置在工作溫度下與啟動(dòng)溫度下對(duì)液體粘度的要求，由于油的粘度變化直接與液壓動(dòng)作、傳遞效率和傳遞精度有關(guān)，還要求油的粘溫性能和剪切安定性應(yīng)滿足不同用途所提出的各種需求。液壓油必須能用持久性潤(rùn)滑劑薄膜覆蓋所有運(yùn)動(dòng)部件。該潤(rùn)滑劑薄膜可能因高壓、供油不足、低粘度，過慢或過快的滑動(dòng)而受到破壞，從而導(dǎo)致摩擦損耗。（如一個(gè)通道閥的標(biāo)準(zhǔn)間隙為8至10毫米），除了摩擦損耗以外，損耗效應(yīng)還劃分為磨蝕、疲勞損耗和腐蝕性損耗

3、。由于沒有一種液壓又適用于所有情況，所以在選擇和使用液壓油時(shí)，必須考其特殊需要。只有這樣，才能保證系統(tǒng)可靠、經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。3液壓油的性能要求在液壓系統(tǒng)中，工作液體既作為工作介質(zhì)傳遞液體動(dòng)力，又兼潤(rùn)滑液壓元件內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)部件的作用，為此液壓油應(yīng)具備下列基本性能。31黏度要求首先工作液體應(yīng)滿足液壓系統(tǒng)在工作溫度下與啟動(dòng)溫度下對(duì)液體黏度的要求。黏度用來表示油液流動(dòng)時(shí)分子間摩擦阻力的大小。黏度過大時(shí)會(huì)增加流體流動(dòng)的阻力，使工作過程中的能量損失增加而造成升溫，液壓泵的吸入性能差，可能出現(xiàn)氣穴想象；黏度過小，則泄露增多，容積效率降低，有可能相對(duì)運(yùn)動(dòng)之間的潤(rùn)滑油被切破，導(dǎo)致潤(rùn)滑性能差而產(chǎn)生磨損加劇，系統(tǒng)內(nèi)泄增加

4、，產(chǎn)生燒結(jié)現(xiàn)象。所以對(duì)黏度的要求也包含對(duì)潤(rùn)滑性與抗磨性的要求。32黏-溫特性要求應(yīng)有良好的黏-溫特性。黏-溫性是指油液黏度大小隨溫度的變化而變化的程度，通常用黏度指數(shù)表示。黏度指數(shù)越大，液壓系統(tǒng)工作中油液黏度隨溫度變化越小，從而使內(nèi)泄漏不致太大，潤(rùn)滑性能也不會(huì)降低多少。黏度指數(shù)一般不得低于90。33抗磨性和潤(rùn)滑性要求具有良好的抗磨性和潤(rùn)滑性，目的在于降低機(jī)械摩擦與磨損。34抗氧化安定性要求應(yīng)有良好的抗氧化安定性?？寡趸捕ㄐ允侵赣蜏厣邥r(shí)，抵抗與含氧物起化學(xué)反應(yīng)的能力。一般油溫每升高10，其化學(xué)反應(yīng)速度提高約一倍?？寡趸捕ㄐ院玫囊簤河烷L(zhǎng)時(shí)間使用不易氧化變質(zhì)。35抗乳化性和抗泡性要求抗乳化性和

5、抗泡性能要好?？谷榛允侵赣团c水混合攪拌后變成白色乳化液，靜置后水從油中立即分離，恢復(fù)油本色的能力?？古菪允侵赣鸵褐谢烊肟諝猓?jīng)攪拌也變成乳狀液，靜置后氣泡從油液中分離出來的能力?？古菪院涂谷榛圆畹墓ぷ饕簳?huì)降低油的容積模數(shù)，可壓縮性增大，降低系統(tǒng)剛度和產(chǎn)生振動(dòng)、異常噪聲等。36抗剪安定性要求抗剪安定性要好。為改善油液的黏度，油液中往往要加入聚甲基丙烯酯等高分子聚合物，其分子鏈較長(zhǎng)，油液流經(jīng)液壓元件的小孔、縫隙時(shí)因剪切作用會(huì)使分子鏈遭到破壞。37傾點(diǎn)油品在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的條件下冷卻時(shí)，能夠繼續(xù)流動(dòng)的最低溫度稱為傾點(diǎn)。選用液壓油通常要考慮液壓油的傾點(diǎn)，潤(rùn)滑油的傾點(diǎn)應(yīng)該比使用環(huán)境的最低溫度低5-10。3

6、8閃點(diǎn)在規(guī)定的條件下，加熱潤(rùn)滑油，當(dāng)油溫達(dá)到某溫度時(shí)，液壓油的蒸汽和周圍的空氣的混合氣，一旦與火焰接觸，即發(fā)生閃火想象即柴油效應(yīng)。這個(gè)溫度稱之為閃點(diǎn)。一般閃點(diǎn)應(yīng)比周圍的溫度高20-30。39酸值酸值是指中和1g液壓油中的全部酸性物質(zhì)氫氧化鉀的毫克數(shù)。酸值是衡量液壓油氧化程度的重要指標(biāo)，是液壓油使用性能的重要參數(shù)之一使用過程中，酸值變大的油液，容易造成機(jī)械部件的腐蝕，還會(huì)促進(jìn)油脂變質(zhì)。當(dāng)酸度超過規(guī)定時(shí)要更換液壓油。310腐蝕腐蝕是液壓油在規(guī)定條件下，對(duì)規(guī)定金屬試件的腐蝕作用。4質(zhì)量要求（1）合適的黏度和良好的粘溫性能，以保證液壓元件在工作壓力和工作溫度發(fā)生變化的條件下得到良好潤(rùn)滑、冷卻和密封。（

7、2）良好的極壓抗磨性，以保證油泵、液壓馬達(dá)、控制閥和油缸中的摩擦副在高壓、高速苛刻條件下得到正常的潤(rùn)滑，減少磨損。（3）優(yōu)良的抗氧化安定性、水解安定性和熱穩(wěn)定性，以抵抗空氣、水分和高溫、高壓等因素的影響或作用，使其不易老化變質(zhì)，延長(zhǎng)使用壽命。（4）良好的抗泡性和空氣釋放值，以保證在運(yùn)轉(zhuǎn)中受到機(jī)械劇烈攪拌的條件下產(chǎn)生的泡沫能迅速消失，并能將混入油中的空氣在較短時(shí)間內(nèi)釋放出來，以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、靈敏、平穩(wěn)地傳遞靜壓。（5）良好的抗乳化性，能與混入油中的水分迅速分離，以免形成乳化液，引起液壓系統(tǒng)的金屬材質(zhì)銹蝕和降低使用性能。（6）良好的防銹性，以防止金屬表面銹蝕。（7）良好的潔凈度。為了提高各組件的工作壽

8、命，ISO4406和NAS標(biāo)準(zhǔn)都規(guī)定了液壓油油的潔凈程度?；谙到y(tǒng)壓力和系統(tǒng)組件的敏感性，可以得到油品潔凈度的一個(gè)下限值。例如，當(dāng)系統(tǒng)壓力為200bar，液壓組件為常規(guī)組件時(shí)，要求的潔凈度至少滿足ISO4406的17/15/12要求。如下表。表1 ISO4406 表2 對(duì)照表（8）黏度。它不表示該流體的質(zhì)量，但是可以表明流體在某一特定溫度下的行為特征。在選擇液壓組件時(shí)，必須考慮到制造商給出的最大和最小粘度值。5液壓油的污染51顆粒污染液壓油的污染主要為顆粒污染。除了顆粒大小外，顆粒的含量也是系統(tǒng)損耗的原因之一。油液在循環(huán)過程中的顆粒含量越多，系統(tǒng)的損耗程度越大。對(duì)于系統(tǒng)的清潔度，現(xiàn)行的劃分方法

9、有幾種，目前受到全球認(rèn)可的是ISO4406。在100毫升流體中，分別確定大于2毫米、5毫米和1毫米的微粒數(shù)目。統(tǒng)計(jì)可通過顯微鏡或自動(dòng)微粒計(jì)算器進(jìn)行。然后再根據(jù)計(jì)算出的顆粒數(shù)目，給流體一個(gè)分級(jí)號(hào)。例如，ISO4406定義的油品純度17/15/12表示，每100毫升流體中，存在或允許存在直徑大于2毫米的顆粒64000至130000個(gè)，大于5毫米的16000至32000個(gè)，而大于15毫米的2000至4000個(gè)。如下表。表3 顆粒數(shù)與流體之間關(guān)系52水污染液壓油的污染其次為水污染即液壓油中水的含量。一方面是水的存在增加了系統(tǒng)中的腐蝕性損耗；另一方面，水對(duì)油的老化性質(zhì)具有不利的影響。因此，檢測(cè)油中的水含

10、量是很有必要的。規(guī)定水在油中的含量不得超過0.05%。53污染環(huán)節(jié)分析盾構(gòu)機(jī)在施工過程中涉及到過站、轉(zhuǎn)場(chǎng)、大修、拆解、組裝、調(diào)試等。作業(yè)頻繁，加之使用環(huán)境惡劣、高溫、大載荷等特點(diǎn)，液壓系統(tǒng)油液顆粒污染問題十分突出。531盾構(gòu)機(jī)液壓系統(tǒng)顆粒污染的類型從污染顆粒的來源分析，盾構(gòu)液壓系統(tǒng)顆粒污染主要有如下幾種：（1）裝配性污染盾構(gòu)機(jī)在車間、井下組裝調(diào)試過程中，毛刺、砂、金屬碎片等顆粒進(jìn)人系統(tǒng)造成的污染；（2）生成性污染盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)施工中，裝配顆粒引起的運(yùn)動(dòng)副表面磨損加劇造成的污染；（3）吸入性污染顆粒通過液壓系統(tǒng)透氣孔、油缸密封、新油加注等進(jìn)入系統(tǒng)造成的污染。（4）維護(hù)性污染設(shè)備在故障時(shí)，處理故障所產(chǎn)

11、生的污染。532盾構(gòu)液壓系統(tǒng)污染的主要環(huán)節(jié)結(jié)合盾構(gòu)施工不同階段的特點(diǎn)和污染產(chǎn)生的機(jī)理，造成液壓系統(tǒng)顆粒污染的主要環(huán)節(jié)可以分為如下幾個(gè)方面：（1）盾構(gòu)機(jī)液壓元器件制作、安裝過程中清潔不徹底或防護(hù)措施不當(dāng)，致使污染物潛伏在系統(tǒng)內(nèi)部而造成的污染；（2）掘進(jìn)施工時(shí)盾構(gòu)機(jī)液壓系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)中運(yùn)動(dòng)副表面磨損并不斷加劇造成的生成性污染、液壓系統(tǒng)呼吸過程中產(chǎn)生的吸入性污染和更換液壓元器件和濾芯造成的裝配性污染；（3）盾構(gòu)機(jī)拆解與組裝不恰當(dāng)施工造成的污染。（4）盾構(gòu)機(jī)大修保養(yǎng)時(shí)造成的污染。當(dāng)液壓油受到污染，或未經(jīng)過正確過濾而含有堅(jiān)硬顆粒（金屬碎屑、沙粒等）時(shí)，相對(duì)滑動(dòng)的部件會(huì)發(fā)生磨蝕損耗。殘留雜質(zhì)在高流體流速下也會(huì)導(dǎo)

12、致磨蝕。組件的氣蝕可能改變物質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從而引起疲勞損耗。泵軸會(huì)因液壓流體受到水污染而加快損耗。長(zhǎng)期不用和使用不當(dāng)?shù)囊簤河?，?huì)導(dǎo)致腐蝕性損耗。因潮濕而在滑動(dòng)面產(chǎn)生的銹漬會(huì)使設(shè)備加速耗損。其危害性主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：（1）盾構(gòu)機(jī)液壓泵等元件磨損加劇、燒傷甚至破壞，比例閥、換向閥等的動(dòng)作失靈或者引起噪聲；（2）污染物會(huì)堵塞系統(tǒng)液壓元件的節(jié)流孔或節(jié)流縫隙，改變系統(tǒng)的工作性能，引起定位不準(zhǔn)、動(dòng)作失調(diào)甚至完全失靈；（3）顆粒污染會(huì)造成推進(jìn)油缸等活塞桿與密封件的損壞，缸體內(nèi)表面的拉傷，造成推力不足、速度下降以及產(chǎn)生異常聲響與振動(dòng)；（4）引起濾芯堵塞，供油、回油不暢等，甚至造成濾芯擊穿，完全喪失過濾作用。

13、（5）泵和馬達(dá)機(jī)械性損傷如點(diǎn)蝕等。6使用與維護(hù)61液壓油的選擇液壓油的選擇原則主要考慮的因素有：液壓系統(tǒng)的環(huán)境條件、工作條件、工作液體的質(zhì)量性能特性、經(jīng)濟(jì)性以及維護(hù)保養(yǎng)等。要選擇正確的液壓油，必須了解液壓油在油箱（開放式系統(tǒng)）中的工作溫度與周圍環(huán)境溫度的關(guān)系。在選擇液壓油時(shí)，應(yīng)該使液壓油在工作溫度范圍內(nèi)的黏度保持在最佳的變化范圍之內(nèi)（Vopt），請(qǐng)參閱選擇示意圖中的陰影部分。圖1 選擇示意圖圖中文字：Viskositat v(mm/s) 黏度Temperature t() 溫度例：環(huán)境溫度X，供給油箱內(nèi)的工作溫度穩(wěn)定在60；最佳操作黏度范圍（Vopt，陰影部分）對(duì)應(yīng)的黏度級(jí)VG46或VG68；

14、故選擇VG68除了氧氣、光線和催化作用以外，影響液壓又使用壽命的一個(gè)主要因素就是所謂的“柴油效應(yīng)”，該效應(yīng)很大程度上取決于油溫的高低。柴油效應(yīng)是一種空氣-氣體混合物的自燃現(xiàn)象。當(dāng)油被迅速壓縮時(shí)，其中夾雜的氣泡被劇烈地加熱，從而發(fā)生自燃。這使得該處的溫度和壓力條件惡化，損害密封，最重要的是對(duì)油的老化性質(zhì)有不利的影響（增加酸性物質(zhì)的含量、形成樹脂）。使用質(zhì)量最好精煉基油是一個(gè)好的開端，但只有在基油中加入添加劑（如抗氧化劑）才能使現(xiàn)代液壓流體在各種環(huán)境下都有較為理想的使用壽命。此外，還需要避免油的操作溫度達(dá)到80-溫度每增加10，油品的使用壽命將減少一半。62液壓油的使用液壓油的正確選用，是保證液壓

15、設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)和高效率的前提，對(duì)確保液壓元件和液壓系統(tǒng)能適應(yīng)各種環(huán)境條件和工作狀況，延長(zhǎng)元件和系統(tǒng)的使用壽命，提高液壓設(shè)備的可靠性，少出故障，節(jié)省能源等方面有著舉足輕重的直接影響，不可等閑視之。液壓油的選擇與使用需遵循以下幾個(gè)方面：（1）適宜的黏度及良好的粘溫性能,以確保在工作溫度發(fā)生變化的條件下能準(zhǔn)確、靈敏地傳遞動(dòng)力，并能保證液壓元件的正常潤(rùn)滑。（2）具有良好的防銹性及抗氧化安定性，在高溫高壓條件下不易氧化變質(zhì)，使用壽命長(zhǎng)。（3）具有良好的抗泡沫性，使油品在受機(jī)械不斷攪拌的工作條件下，產(chǎn)生的泡沫易于消失以使動(dòng)力傳遞穩(wěn)定，避免液壓油的加速氧化。（4）良好的抗乳化性，能與混入油中的水迅速分離，以兔

16、形成乳化液導(dǎo)致液壓系統(tǒng)金屬材質(zhì)的銹蝕和降低使用效果。（5）良好的極壓抗磨性，以保證液壓油泵、液壓馬達(dá)、控制閥和油缸中的摩擦副在高壓、高速苛刻條件下得到正常的潤(rùn)滑，減少磨損。（6）泄油溫度受到壓力和轉(zhuǎn)速的影響，始終高于供給箱的溫度。整個(gè)系統(tǒng)中任何點(diǎn)的溫度都不得超過90。（7）與橡膠密封件的相容性要好。（8）具有良好的可過濾性，以便經(jīng)過濾油器時(shí)能容易過濾油中的雜質(zhì)，保證油液清潔。（9）不易產(chǎn)生臭味及毒性，有利于環(huán)保，也能方便廢油的再生處理。（10）能滿足其他特殊條件下使用的要求，如高溫、高寒等較惡劣條件下的使用要求。63換油與補(bǔ)油取用液壓油前，必須確認(rèn)油液的種類和牌號(hào)，切勿弄錯(cuò)。從取油到注油的全過

17、程都應(yīng)該保持桶口、罐口、漏斗等器皿的清潔；注油時(shí)應(yīng)進(jìn)行過濾。631換油周期的確定液壓油在高溫、高壓下使用，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)會(huì)逐漸老化變質(zhì)，會(huì)出現(xiàn)下述狀況：（1）油的狀態(tài)變化。這是指油的顏色、氣味和外觀變化等油品的老化現(xiàn)象。表現(xiàn)出發(fā)臭、顏色慢慢變深、變黑、渾濁或有沉淀等。（2）閃點(diǎn)降低，但注意混有不同種類的油品也有此現(xiàn)象。（3）酸值顯著變化。（4）機(jī)械雜質(zhì)增加。（5）抗乳化性和抗氣泡性變差。（6）穩(wěn)定性變壞。變質(zhì)的液壓油不能滿足液壓系統(tǒng)的要求，需要更換。目前確定換油時(shí)間有三種方法：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)換油、固定周期換油和綜合分析換油。第一種方法憑現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，通過“看、聞、摸、搖”等簡(jiǎn)易方法如表4。規(guī)定當(dāng)油液變黑

18、、變臟、變濁到某一程度變換油。第二種方法是很據(jù)不同的設(shè)備和不同的油品，規(guī)定使用半年、一年或運(yùn)轉(zhuǎn)1000-2000h后換油。上述兩種方法應(yīng)用較廣，但不太科學(xué)，不太經(jīng)濟(jì)。第三種方法是通過定期的取油樣進(jìn)行化驗(yàn)，測(cè)定必要的項(xiàng)目。以便連續(xù)監(jiān)視油液變質(zhì)情況，根據(jù)液壓油的物理化學(xué)性能指標(biāo)變化的實(shí)際情況確定何時(shí)換油，這種方法較科學(xué)。表4 現(xiàn)場(chǎng)鑒定液壓油的變質(zhì)項(xiàng)目試驗(yàn)項(xiàng)目檢查項(xiàng)目鑒定內(nèi)容外觀顏色、霧狀、透明度、雜質(zhì)氣泡、水分、其他油脂、塵埃、油變質(zhì)老化氣味與新油比較，氣味（惡臭、焦愁）油變質(zhì)，混有異種油否酸性度PH試紙或硝酸侵蝕試驗(yàn)用指示劑油變質(zhì)程序硝酸侵蝕試驗(yàn)滴油一滴于試紙上，放置0.5-2h，觀察油浸潤(rùn)情況油浸潤(rùn)的中心部分，若出現(xiàn)透明的濃圓點(diǎn)即是灰塵或磨損顆粒，油已變質(zhì)要注意裂化試驗(yàn)在熱鋼板上滴油是否有爆裂的聲音水分的有無與多少（聲音大、長(zhǎng)的水分多）632換油標(biāo)準(zhǔn)例液壓油的更換標(biāo)準(zhǔn)，各個(gè)地方雖不盡相同，但控制項(xiàng)目大同小異。如表5表5 換油標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)外觀目測(cè)：不透明或渾濁色度（GB/T6540）比新