盾构机液压油的使用与维护.docx

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1、盾构机液压油使用与维护【内容提要】盾构机作为集机、电、液于一体综合性大型工程机械，其主要 系统由液压部分组成。而液压油使用与维护是一个非常重要环节。使用或维护不 当就会造成液压油污染进而影响整个液压系统，所以液压油使用与维护有严格要 求。【关键词】 盾构机 液压油 污染 使用维护1 .概述盾构机作为集机、电、液于一体综合性大型工程机械，其主要系统由液压部 分组成。而液压油使用与维护是一个非常重要环节，使用或维护不当就会造成液 压油污染进而影响整个液压系统，因此液压油使用与维护变得尤为重要，并针对 盾构机拆解、转场运输、掘进施工以及维修保养等各个环节，采取必要维护措施, 减少液压油污染对液压系统

2、影响，提高设备完好率，显得异常重要。2 .液压油液压油就是利用液体压力能液压系统使用液压介质，在液压系统中起着能量 传递、系统润滑、防腐、防锈、冷却等作用。对于液压油来说，首先应满足液压 装置在工作温度下与启动温度下对液体粘度要求，由于油粘度变化直接与液压动 作、传递效率和传递精度有关，还要求油粘温性能和剪切安定性应满足不同用途 所提出各种需求。液压油必须能用持久性润滑剂薄膜覆盖所有运动部件。该润滑剂薄膜可能因 高压、供油不足、低粘度，过慢或过快滑动而受到破坏，从而导致摩擦损耗。（如 一个通道阀标准间隙为8至10毫米），除了摩擦损耗以外，损耗效应还划分为磨 蚀、疲劳损耗和腐蚀性损耗。由于没有一

3、种液压又适用于所有情况，所以在选择和使用液压油时，必须考 其特殊需要。只有这样，才能保证系统可靠、经济地运行。3 .液压油性能要求在液压系统中，工作液体既作为工作介质传递液体动力，又兼润滑液压元件 内相对运动部件作用，为此液压油应具备下列基本性能。3. 1黏度要求首先工作液体应满足液压系统在工作温度下与启动温度下对液体黏度要求。 黏度用来表示油液流动时分子间摩擦阻力大小。黏度过大时会增加流体流动阻 力，使工作过程中能量损失增加而造成升温，液压泵吸入性能差，可能出现气穴 想象；黏度过小，则泄露增多，容积效率降低，有可能相对运动之间润滑油被切 破，导致润滑性能差而产生磨损加剧，系统内泄增加，产生烧

4、结现象。所以对黏 度要求也包含对润滑性与抗磨性要求。3.2黏-温特性要求应有良好黏-温特性。黏-温性是指油液黏度大小随温度变化而变化程度，通 常用黏度指数表示。黏度指数越大，液压系统工作中油液黏度随温度变化越小， 从而使内泄漏不致太大，润滑性能也不会降低多少。黏度指数一般不得低于90。3. 3抗磨性和润滑性要求具有良好抗磨性和润滑性，目在于降低机械摩擦与磨损。3. 4抗氧化安定性要求应有良好抗氧化安定性。抗氧化安定性是指油温升高时，抵抗与含氧物起化 学反应能力。一般油温每升高10,其化学反应速度提高约一倍。抗氧化安定性 好液压油长时间使用不易氧化变质。3. 5抗乳化性和抗泡性要求抗乳化性和抗泡

5、性能要好。抗乳化性是指油与水混合搅拌后变成白色乳化液, 静置后水从油中立即分离，恢复油本色能力。抗泡性是指油液中混入空气，经搅 拌也变成乳状液，静置后气泡从油液中分离出来能力。抗泡性和抗乳化性差工作 液会降低油容积模数，可压缩性增大，降低系统刚度和产生振动、异常噪声等。3. 6抗剪安定性要求抗剪安定性要好。为改善油液黏度，油液中往往要加入聚甲基丙烯酯等高分 子聚合物，其分子链较长，油液流经液压元件小孔、缝隙时因剪切作用会使分子 链遭到破坏。4. 7倾点油品在标准规定条件下冷却时，能够继续流动最低温度称为倾点。选用液压 油通常要考虑液压油倾点，润滑油倾点应该比使用环境最低温度低5-10。5. 8

6、闪点在规定条件下，加热润滑油，当油温达到某温度时，液压油蒸汽和周围空气 混合气，一旦与火焰接触，即发生闪火想象即柴油效应。这个温度称之为闪点。 一般闪点应比周围温度高20-30。6. 9酸值酸值是指中和1g液压油中全部酸性物质氢氧化钾毫克数。酸值是衡量液压油氧化程度重要指标，是液压油使用性能重要参数之一使用 过程中，酸值变大油液，容易造成机械部件腐蚀，还会促进油脂变质。当酸度超 过规定时要更换液压油。7. 10腐蚀腐蚀是液压油在规定条件下，对规定金属试件腐蚀作用。4 .质量要求（1）合适黏度和良好粘温性能，以保证液压元件在工作压力和工作温度发生 变化条件下得到良好润滑、冷却和密封。（2）良好极

7、压抗磨性，以保证油泵、液压马达、控制阀和油缸中摩擦副在高 压、高速苛刻条件下得到正常润滑，减少磨损。（3）优良抗氧化安定性、水解安定性和热稳定性，以抵抗空气、水分和高温、 高压等因素影响或作用，使其不易老化变质，延长使用寿命。（4）良好抗泡性和空气释放值，以保证在运转中受到机械剧烈搅拌条件下产 生泡沫能迅速消失，并能将混入油中空气在较短时间内释放出来，以实现准确、 灵敏、平稳地传递静压。（5）良好抗乳化性，能与混入油中水分迅速分离，以免形成乳化液，引起液 压系统金属材质锈蚀和降低使用性能。（6）良好防锈性，以防止金属表面锈蚀。（7）良好洁净度。为了提高各组件工作寿命，IS04406和NAS标准

8、都规定了液 压油油洁净程度。基于系统压力和系统组件敏感性，可以得到油品洁净度一个下 限值。例如，当系统压力为200bar,液压组件为常规组件时，要求洁净度至少满 足IS0440617/15/12要求。如下表。*1 ISO4406(100mL 滥3油)ISO孑级8 000 00016 000 000244 000 0008 000 00023ISO CodeNAS1638IM) CodeNASI6382 000 0004 000 00022000 0002 000 000211 00000020mW期0450000019Ia/15912/93250 00018130000171M4811/823

9、2 00064 000161600032 0001516/1371(VS8 00016 000144OWBOOO1315/1261阴120004 000121 0002 0001114J1210/6100010914/1159/60873261658448321422 3表1IS04406表2对照表（8）黏度。它不表示该流体质量，但是可以表明流体在某一特定温度下行为 特征。在选择液压组件时，必须考虑到制造商给出最大和最小粘度值。5 .液压油污染5. 1颗粒污染液压油污染主要为颗粒污染。除了颗粒大小外，颗粒含量也是系统损耗原因 之一。油液在循环过程中颗粒含量越多，系统损耗程度越大。对于系统清洁度

10、， 现行划分方法有儿种，目前受到全球认可是IS04406。在100毫升流体中，分别确 定大于2毫米、5毫米和1毫米微粒数目。统计可通过显微镜或自动微粒计算器进 行。然后再根据计算出颗粒数目，给流体一个分级号。例如，IS04406定义油品 纯度17/15/12表示，每100毫升流体中，存在或允许存在直径大于2毫米颗粒64000 至130000个，大于5毫米16000至32000个，而大于15毫米2000至4000个。如下表。每100毫升流体统计的微粒数微粒直径大于 2微米微粒直径大于 5微米微粒直径大于 15微米油品纯度级别 表示符号计算范围:计算范围，计算范围：4,000-8.0001,000

11、-2,000130-25013/11/8S.000-16,0002,000-4.000250-50014/12/916.000-32,0004,000-8,000500-1,00015/13/1032,000-64,0008.000-16,0001,000200016/14/1164,0 00-L 3000016,000-32,0002,000-4,00017/15/12130,000-250,00032,000-64,0004,000-8,00018/16/13250,000-500,00064.000-130.0008.000-16.00019/17/14500,000-1,000.000

12、130,000-250,00016,000.32,00020/18/151.000.000-2,000,000250,000-500,00032,000-64.00021/19/16表3颗粒数与流体之间关系5. 2水污染液压油污染其次为水污染即液压油中水含量。一方面是水存在增加了系统中 腐蚀性损耗；另一方面，水对油老化性质具有不利影响。因此，检测油中水含量 是很有必要。规定水在油中含量不得超过0.05机5. 3污染环节分析盾构机在施工过程中涉及到过站、转场、大修、拆解、组装、调试等。作业 频繁，加之使用环境恶劣、高温、大载荷等特点，液压系统油液颗粒污染问题十 分突出。5. 3. 1盾构机液压系

13、统颗粒污染类型从污染颗粒来源分析，盾构液压系统颗粒污染主要有如下几种：（1）装配性污染盾构机在车间、井下组装调试过程中，毛刺、砂、金属碎片等颗粒进人系统 造成污染；（2）生成性污染盾构机掘进施工中，装配颗粒引起运动副表面磨损加剧造成污染；（3）吸入性污染颗粒通过液压系统透气孔、油缸密封、新油加注等进入系统造成污染。（4）维护性污染设备在故障时，处理故障所产生污染。5. 3. 2盾构液压系统污染主要环节结合盾构施工不同阶段特点和污染产生机理，造成液压系统颗粒污染主要环 节可以分为如下儿个方面：（1）盾构机液压元器件制作、安装过程中清洁不彻底或防护措施不当，致使 污染物潜伏在系统内部而造成污染；（

14、2）掘进施工时盾构机液压系统运转中运动副表面磨损并不断加剧造成生成 性污染、液压系统呼吸过程中产生吸入性污染和更换液压元器件和滤芯造成装配 性污染；（3）盾构机拆解与组装不恰当施工造成污染。（4）盾构机大修保养时造成污染。当液压油受到污染，或未经过正确过滤而含有坚硬颗粒（金属碎屑、沙粒等） 时，相对滑动部件会发生磨蚀损耗。残留杂质在高流体流速下也会导致磨蚀。组 件气蚀可能改变物质结构，从而引起疲劳损耗。泵轴会因液压流体受到水污染而 加快损耗。长期不用和使用不当液压油，会导致腐蚀性损耗。因潮湿而在滑动面 产生锈渍会使设备加速耗损。其危害性主要表现在如下几个方面：7 / 14（1）盾构机液压泵等元

15、件磨损加剧、烧伤甚至破坏，比例阀、换向阀等动作失灵或者引起噪声；（2）污染物会堵塞系统液压元件节流孔或节流缝隙，改变系统工作性能，引 起定位不准、动作失调甚至完全失灵；（3）颗粒污染会造成推进油缸等活塞杆与密封件损坏，缸体内表面拉伤，造 成推力不足、速度下降以及产生异常声响与振动；（4）引起滤芯堵塞，供油、回油不畅等，甚至造成滤芯击穿，完全丧失过滤 作用。（5）泵和马达机械性损伤如点蚀等。6.使用与维护6.1 液压油选择液压油选择原则主要考虑因素有：液压系统环境条件、工作条件、工作液体 质量性能特性、经济性以及维护保养等。109胪要选择正确液压油，必须了解液压油在油箱（开放式系统）中工作温度与

16、周 围环境温度关系。在选择液压油时，应该使液压油在工作温度范围内黏度保持在 最佳变化范围之内（Vopt）,请参阅选择示意图中阴影部分。图1选择示意图图中文字：Viskositat v （mm/s） 黏度Temperature t （）温度例:环境温度XC,供给油箱内工作温度稳定在60C；最佳操作黏度范围（Vopt, 阴影部分）对应黏度级VG46或VG68：故选择VG68除了氧气、光线和催化作用以外，影响液压又使用寿命一个主要因素就是所 谓“柴油效应”，该效应很大程度上取决于油温高低。柴油效应是一种空气-气 体混合物H燃现象。当油被迅速压缩时，其中夹杂气泡被剧烈地加热，从而发生 自燃。这使得该处

17、温度和压力条件恶化，损害密封，最重要是对油老化性质有不 利影响（增加酸性物质含量、形成树脂）。使用质量最好精炼基油是一个好开端, 但只有在基油中加入添加剂（如抗氧化剂）才能使现代液压流体在各种环境下都 有较为理想使用寿命。此外，还需要避免油操作温度达到80C-温度每增加10C, 油品使用寿命将减少一半。6.2 液压油使用液压油正确选用，是保证液压设备正常运转和高效率前提，对确保液压元件 和液压系统能适应各种环境条件和工作状况，延长元件和系统使用寿命，提高液 压设备可靠性，少出故障，节省能源等方面有着举足轻重直接影响，不可等闲视 之。液压油选择与使用需遵循以下几个方面:（1）适宜黏度及良好粘温性

18、能，以确保在工作温度发生变化条件下能准确、 灵敏地传递动力，并能保证液压元件正常润滑。（2）具有良好防锈性及抗氧化安定性，在高温高压条件下不易氧化变质，使 用寿命长。（3）具有良好抗泡沫性，使油品在受机械不断搅拌工作条件下，产生泡沫易 于消失以使动力传递稳定，避免液压油加速氧化。（4）良好抗乳化性，能与混入油中水迅速分离，以兔形成乳化液导致液压系 统金属材质锈蚀和降低使用效果。（5）良好极压抗磨性，以保证液压油泵、液压马达、控制阀和油缸中摩擦副 在高压、高速苛刻条件下得到正常润滑，减少磨损。（6）泄油温度受到压力和转速影响，始终高于供给箱温度。整个系统中任何 点温度都不得超过90。（7）与橡胶

19、密封件相容性要好。（8）具有良好可过滤性，以便经过滤油器时能容易过滤油中杂质，保证油液 清洁。（9）不易产生臭味及毒性，有利于环保，也能方便废油再生处理。（10）能满足其他特殊条件下使用要求，如高温、高寒等较恶劣条件下使用 要求。6. 3换油与补油取用液压油前.，必须确认油液种类和牌号，切勿弄错。从取油到注油全过程 都应该保持桶口、罐口、漏斗等器皿清洁；注油时应进行过滤。10 / 146. 3. 1换油周期确定液压油在高温、高压下使用，随着时间延长会逐渐老化变质，会出现下述状 况：（1）油状态变化。这是指油颜色、气味和外观变化等油品老化现象。表现出 发臭、颜色慢慢变深、变黑、浑浊或有沉淀等。（

20、2）闪点降低，但注意混有不同种类油品也有此现象。（3）酸值显著变化。（4）机械杂质增加。（5）抗乳化性和抗气泡性变差。（6）稳定性变坏。变质液压油不能满足液压系统要求，需要更换。目前确定换油时间有三种方 法：根据经验换油、固定周期换油和综合分析换油。第一种方法凭现场经验，通过“看、闻、摸、摇”等简易方法如表4。规定当 油液变黑、变脏、变浊到某一程度变换油。第二种方法是很据不同设备和不同油 品，规定使用半年、一年或运转1000-2000h后换油。上述两种方法应用较广， 但不太科学，不太经济。第三种方法是通过定期取油样进行化验，测定必要项目。 以便连续监视油液变质情况，根据液压油物理化学性能指标变

21、化实际情况确定何 时换油，这种方法较科学。表4现场鉴定液压油变质项目试验项目检查项目鉴定内容外观颜色、雾状、透明度、杂质气泡、水分、其他油脂、尘埃、油变质老化气味与新油比较，气味（恶臭、焦愁）油变质，混有异种油否酸性度PH试纸或硝酸侵蚀试验用指示剂油变质程序硝酸侵蚀试验滴油一滴于试纸上，放置0. 5-2h,观察油浸润情况油浸润中心部分，若出现透明浓圆点 即是灰尘或磨损颗粒，油已变质要注 意裂化试验在热钢板上滴油是否有爆裂声音水分有无与多少（声音大、长水分多）6. 3- 2换油标准例液压油更换标准，各个地方虽不尽相同，但控制项目大同小异。如表5表5换油标准试验项目标准外观目测：不透明或浑浊色度(

22、GB/T6540)比新油变化大3号色度板40运动粘度（GB/T265）变化率超过10%酸值 KOH (GB/T264)增加值0. 3mg/g水分（GB/T260）含量0. 1%铜板腐蚀铜板颜色发暗，有黄褐色斑点机械杂质（GB/T511）0. 1%质量正戊烷不溶物0. 1% (GB/T8926)6. 4使用注意事项（1）要保持液压系统清洁，及时清除油箱内油泥和金属屑。（2）按换油参考指标进行换油，换油时应将设备各部件清洗干净，以免杂质 等混入油中，影响使用效果。（3）储存和使用时，容器和加油工具必须清洁，防止油品被污染。（4）某些液压流体对维护要求很高，比如，某些流体在静止相当长一段时间 后，需

23、要进行流动和重新混合才能再次使用。（5）注意防水。（6）按照规定更换滤芯。（7）如果流体中添加剂易于失效或蒸发，则需要经常对其进行化学和/或物 理测试。检查液压流体状况有一些简单测试方法。在不确定情况下，流体或过滤 器供应者要对样品进行分析，决定该流体是否适合进一步使用。为保证系统安全 运作，每3个月进行一次油样检验。7.结束语确保盾构机液压油清洁，可以有效减少盾构机故障发生频率，提高盾构掘进 施工稳定性和安全、可靠性。因此，应该合理选择使用与维护液压油品。有效提 高盾构设备完好率。参考文献1许福玲.陈尧明，液压与气动传动北京：机械工业出版社，20032陆望龙.液压系统使用与维护，北京：机械工业出版社，200613 / 14