液压传动具有结构紧凑,传动装置的体积小、质量轻、运动惯量小、动态性能好,而且反应敏捷,承载能力大,调速范围广,运转平稳和易于自动化等诸多优点,在自动、半自动机床、组合机床和数控机床以及自动线中得到了广泛应用。液压系统安全、可靠、稳定工作是保证机床正常运行的关键。根据国内外的统计资料分析,油液污染是液压系统发生故障及液压元件过早磨损或损坏的主要原因,由此引起的损失约占液压系统全部故障损失的70%～80%。因此,控制机床液压系统油液污染已经成为保证设备安全、高效、经济运行的关键,必须认真对待。
　　一、液压系统中油液的地位和作用
　　液压油是液压传动的工作介质,不但能传递能量,而且对液压装置的机构和零件起润滑作用。油液在液压系统中流动,通过控制机构完成设定的工作任务。工作中,液压系统液体的压力、流速、温度,在很大范围内变化着。液压油质量的优劣通过直接影响液压系统的工作状况进而决定了机床工作的精度等级。
　　液压油使用中除了特殊需要外,一般不考虑油液的压缩性,但是当温度发生变化时,油液的密度和粘度会发生变化,密度随着温度升高而下降,随着压力的增加而增大;温度升高粘度下降,这是油液的黏度特性。
　　油液的黏度,对液体通过缝隙泄漏、流经管路孔道时的摩擦阻力、液压泵吸油、润滑油膜的厚度等,都有很大的影响。一般说来,对于高压系统及工作温度较高时,选择黏度较大的油液,反之,应选择黏度较小的油液。
　　油液的黏度特性也指导我们在机床维护中,根据气候变化,及时更换油品,以满足机床在不同季节的工作要求。
　　 高温影响到油液的热稳定性、氧化稳定性,能使油液化学品质发生变化。水会造成油液乳化,大大增加系统元件的腐蚀。且低温时水点析出,对机床系统的工作、润滑会造成严重影响。另外,油液中混入空气,对系统中元件会产生不良影响,例如系统的啸叫以及管路元件锈蚀等。温度越高空气溶解越多,空气分离压越高。这个特性提示我们,在系统注油及回油过程中,尽量减少油液与空气接触的机会,减少油液中空气的溶解量。
　　液压油对于材料的相容性,也要充分加以考虑。比如绝缘材料、密封材料、软管等,如果不和油液具有相容性,不仅破坏油液的品质,还会使相关材料失效,比如不耐油的橡胶,在油液中会溶解、硬化的性质,是在机床使用维护中要提请特别注意的。
　　二、机床液压系统污染的危害
　　一是油液污染颗粒进入液压元件的配合间隙,使滑动表面摩擦加剧,划伤配合表面的配合精度和表面粗糙度,使泄漏增加,甚至造成元件动作灵敏度降低或动作循环错乱,污染将导致元件寿命缩短和工作失常。
　　二是油液中污染物会使液压元件的阻尼小孔、缝隙式控制阀口堵塞,使液压元件不能正常工作。对于先导型溢流阀,污染颗粒可能卡住先导滑阀,使系统压力无法建立;对于流量控制阀,积聚在缝隙阀口处的污染物则会影响速度的稳定性。
　　三是油液污染会使油的黏度发生变化,使油液抗乳化性、润滑性和消泡性等物理、化学性能降低,导致油液过早老化失效,并引起各种液压系统故障。
　　三、液压系统油液污染物种类及污染原因分析
　　一是固体污染物:主要有切屑、铸造沙粒、焊渣、灰尘、毛刺等。固体污染在整个液压系统污染中占有相当大的比重。
　　二是液体污染物;主要有水分、清洗液(油)或者其他种类的液压油。
　　三是气体污染物:主要有从大气混入系统的空气和从油液中分离出来的气体。
　　各种污染物质侵入系统的渠道见表1。
　　四、污染度的测定方法与等级标准
　　1.固体污染颗粒的测定方法及等级标准
　　固体污染颗粒的测定方有用肉眼直接观察的目测法;有把一定体积油液样品中的污染物用滤纸颜色来判断污染度的比色法;有用显微镜法、光散射法与光遮蔽法等计数的颗粒计数法,其污染度标准有ISO/DIS4406,美国宇航局标准NAS1638和美国汽车工程学会1963年提出的标准SAE749D等;有重量法,其污染度等级标准主要有NAS1638和MILSTD1246A;还有污染指数法,它是根据油液通过薄膜滤网时通畅程度来确定其污染度的一种方法,本方法对测定0.25～5μm颗粒的污染度有效,适用于伺服系统油液污染度的测定。
　　2.油液中液体污染物的测定
　　油液中的液体污染物主要是水分,测定矿物油型系统油液含水量的方法有Karl-Fisher法,其重复测量精度为11×10-6,油液中气体污染物的测定,目前尚无标准。
　　五、机床液压系统污染控制
　　机床液压系统的污染控制,贯穿于液压系统的设计、制造、安装、使用与维护全过程。系统污染量=系统原有和新生污染物 系统侵入污染物-系统滤油器滤掉的污染物。
　　1.减少系统原有污染物,控制新生污染物
　　机床液压系统在生产安装以及投产使用前,必须对系统中所有的液压管路进行酸洗、清洗。消除制造安装过程中产生的杂质对油液的污染。
　　2.防止系统侵入污染物
　　在往油箱内注入液压油时,应使用专用的过滤机将油桶里的新油注入油箱,并注意插入油桶和油箱内的输油管应清洁,防止将杂质带入油箱。滤油机的滤芯也应及时更换。
　　3.清除系统中污染物
　　根据系统使用情况,定期检查、清洗或者更换滤芯,清理油箱,对于新的设备在投产使用初期应加大清洗力度,一般油箱应2个月清洗一次,过滤器滤芯1个月清洗一次。这样坚持半年左右时间,再视油液的清洁情况适当延长维护保养周期,形成良性的养护周期。或者在系统中安装压力继电器等报警装置时时监测油液状态。正确选择、使用和维护滤油器是控制污染的关键环节。
　　六、机床液压系统的日常维护
　　液压润滑设备与其他机械设备相比较,有很大区别,专业性强。机床液压系统尤其是大型数控机床,其使用维护不仅要求具有液压专业知识,丰富的现场维护经验,还要求具有较高的综合素质,必须熟悉液压机械系统的工作原理,还要求熟悉相关的专业知识,比如机床电气,计算机控制系统等。要具有很强的责任心、良好的沟通能力以及多专业、学科协作的能力。
　　第一,维护人员必须掌握液压系统专业知识,以及液压系统的动作顺序以及元件性能知识。掌握故障分析诊断以及处理方法。
　　第二,要严格遵守设备规程和工艺纪律。一要严格按设备要求选择油品,满足系统对介质特性的要求。如黏度、抗磨性、级压性,考虑环境对油的影响,及时检测及过滤或者更换液压油,考虑油的相容性,避免油液变质、乳化等事故的发生。元件更换过程严格控制和防止油液污染,最大限度地保持液油清洁,减少设备故障的发生,延长设备使用寿命,保证设备运行的稳定可靠。二要严格按设计规定和工作要求合理调节液压润滑系统工作压力、速度、温度、流量等参数,以免发生意外故障。压力调低会造成液压系统失控,影响油膜的形成,造成设备报警,严重的会造成机件磨损或损坏,影响整个机床的加工精度等。三要严格巡检制度,健全巡检纪录:机床维护中,要建立严格的巡检制度,及时发现故障隐患,避免事故扩大。巡检纪录是故障处理、事故分析、设备总结的主要依据。做好以下记录:泵的运行状况,油箱液位变化,油液温度,过滤器污染及更换,管路、元件泄漏等。
　　第三,做好油品管理。在机床设备维护过程中,会遇到几种油液同时存放管理的情况,油品的管理也要做到规律有效。一是建立用油档案,反应油的牌号,初装数量,以及换油情况。二是建立油品检验制度,在线油品定期化验,或者根据现场情况随时化验,不合格及时处理,新油入库要检验。三是现场加油要对牌号,必须使用滤油机加油,保证油的清洁度指标。油品分区存放,数量充足,标示清楚,专桶专用,以免造成油品混号。
　　多年来的生产及教学实践,使我们懂得了,机床液压系统正常工作的突破口,就是要从控制系统油液的清洁度入手,这项主动预知维修基础工作应贯穿到日常的液压设备操作、维护以及检修工作中。在机床设备正常运行期间,用各种手段采取预防措施,监控系统油质清洁度,随时排除引起液压系统失效的因素,将事故防线提前,是确保系统正常运行的关键。针对具体的液压系统,通过制定相应的可执行的目标清洁度监控标准,将监测系统目标清洁度这项预知维修工作贯穿始终,为机床液压系统的可靠运行提供了重要保证。延长机床使用寿命,降低机床故障率,液压油的清洁至关重要。
　　(作者:北京交通大学机械与电子控制工程学院工程硕士,北京市首钢技师学院)