液壓調速器殼體油路清理方法的研究
發布時間：2017-11-22
引言
液壓系統中對液壓元件的配合精度要求很高，在裝配過程中，即便非常清潔，單個元件也會被弄臟。在制造元件和安裝管道、管接頭工序中，污染物可能會進入液壓系統。如果液壓設備在投入使用之前，不進行清洗，很可能出現早期故障，而所有這一類故障，幾乎都是災難性的。在系統開始運行前，清洗液壓系統是減少雜質到最低標準的措施，在正常運行過程中，系統的過濾則是用來保持這個標準的措施。
1 問題的提出
某廠液壓調速器殼體由鋁合金鑄造成形，體積約0. 35m × 0. 22m × 0. 16m，內部有 38 條直徑不等的鑄造油路孔，殼體表面通過機械加工形成 15 個活門孔，活門孔內的環槽與鑄造的油路溝通，組成完整的液壓油路系統。該調速器殼體由鋁合金鑄造而成，機加工有銑平面、鉆孔等工序。由于殼體內油路錯綜復雜，零件幾何形狀多變，并且內部有微孔及暗洞，加工周期長，在每一道工序中都有可能在油路內殘留各種雜質和切屑。而液壓系統不允許在元件油路內殘存雜質及切屑，因為雜質會造成油路不暢及活門卡死，還會堵塞液壓元件的節流孔或阻尼孔，改變液壓系統的工作性能，引起動作失調甚至導致整個液壓系統失靈。因此需要制定一套行之有效的油路清理工藝以保證殼體油路清理質量。
2 制定清理工藝
如何徹底清理干凈殼體內部各油路的雜質是產品投產以來一直重視而又難以解決的技術關鍵。常用的清洗方法有浸漬清洗、噴洗、機動擦洗和超聲波清洗等。使用時還可把這些方法加以組合或進行多步清洗，依次在相鄰的兩個或三個清洗槽( 機) 中清洗，由于各清洗槽( 機) 清洗油污程度不同，所以清洗液的配方及加熱溫度是各不相同的，通過長期的生產實踐以及無數次的故障和教訓，人們不斷完善了許多清理和檢查油路內雜質的方法，并已經正式納入工藝，從而提高了殼體油路清理的質量。這里將幾個工序敘述如下。
2. 1 溶劑浸漬清洗
浸漬清洗是將被清洗的零件浸入帶有加熱設備的清洗槽中( 加熱溫度一般為 35 ～85℃) ，并在清洗液中通入壓縮空氣或蒸氣，使清洗液處于動態之中，浸漬時間 4 ～8h。
2. 2 沖洗
將殼體置于沖洗機內，采用壓力噴射機清洗，用一定壓力和一定流量的煤油，分別對各條油路反復進行沖洗，一直沖到過濾用的綢布袋內沒有金屬屑和雜質微粒為止。
沖洗工藝是國內對液壓系統清理油路內雜質的常規工藝方法，筆者延用了此種方法，在殼體零件機械加工之前先安排一次粗沖洗工序，當工序全部結束前又安排一次精沖洗工序。此工序是清理殼體油路異物的核心和重要環節，必須嚴格按沖洗操作指導書進行，為了利于管壁上附著物脫落，在沖洗過程中，可用木棍或橡皮錘等非金屬棒錘輕輕敲擊殼體，可連續或間歇式地敲擊。
沖洗設備的配置方式主要有兩種，一種是在線的，主要使用系統的油箱和過濾器; 另一種為離線過濾，也稱為腎循環式。粗沖洗工序采用離線方式，離線沖洗系統如圖 1 所示，考慮到回油壓力較低并且脈動不大，粗沖洗時采用回油過濾。離線方式沖洗的優點是可以在沖洗設備上添加加熱器以提高沖洗效果，也可以使用容量大、耐污染程度高的離心泵代替系統泵，以提高沖洗流速，同時可避免系統泵被損壞。
2. 3 填充石蠟和洗滌化臘
在殼體上鉆削各活門孔及車削環槽時，大量的大小不等的切屑可能會飛濺進入油路，一旦切屑進入殼體油路，將很難被清理出來。為了防止機加工過程中切屑進入殼體油路，填充石蠟工序必不可少，填充石蠟工序安排在機加工前，先把石蠟加熱至融化，將融化后的石蠟倒入殼體內，使殼體內的所有油路和孔都填充滿石蠟，經冷卻后殼體即成為一個實心體，帶著石蠟去完成后面機械加工的各道工序。這樣切屑只能附著在殼體表面和已加工表面，用肉眼能直接看到，當機械加工全部結束時，殼體上機加工產生的切屑很容易被清除掉。
化蠟工序: 機加工完畢的殼體經洗滌后，必須去除殼體內的石蠟，將殼體主要活門孔一面朝上，用吊筐將其浸入化蠟槽?；灢蹆茸M清潔的蒸溜水，其水面必須高出殼體表面 100mm 以上，將槽液加溫到100℃ ，保溫 1h。在保溫過程中經?；蝿拥蹩?，使融化的石蠟及附著在石蠟上殘存的切屑一起從孔中浮出。在清除漂浮在槽液表面的石蠟后，取出殼體，再用汽油洗凈殼體表面浮蠟。
2. 4 熱清理
經化蠟處理后的殼體，油路孔內的石蠟基本都被清理出來，但孔壁內浮蠟不易清理得十分干凈?？赡軙诰植坑吐穬葰埩羰?，這樣會使細微的異物粘附在油路壁上，用沖洗的方法不易沖出。為徹底清除石蠟，采用熱清理工序，將經化蠟和粗沖洗后的殼體在恒溫箱內加熱至 170℃，保溫 1. 6 ～ 2h，將殼體表層的殘蠟全部燒凈。這樣油路壁上不會粘貼上異物，保證了以后精沖洗的質量。
2. 5 加熱揮發法
有些污染物用加熱使之揮發的方法可以去除，但此種方法不能將液壓元件內部殘存的碳、灰及固體附著物清除掉。
2. 6 超聲波清洗
超聲波清洗也被稱為“無刷擦洗”，在超聲波清洗中，換能器將超聲波電源所提供的電能轉變為超聲機械振動，并將此振動傳到清洗液中。超聲波射入清洗液中，形成點狀微小空腔，當空腔擴大到一定程度時，突然潰滅，形成局部真空，周圍的流體以很高的速度來填補這個真空，產生具有幾千個大氣壓數量級的強大聲壓和機械沖擊力( 即空化作用) ，空化氣泡的爆破會減少污垢與被清洗件之間的粘著力，使置于清洗液中的零件表面上的污染物剝落。聲波輻射壓力及毛細聲學現象促使清洗液滲入清洗件表面的微小凹孔中，氣泡的振動及聲沖流加速了污垢進一步脫離清洗件，因而，在清洗過程中，使被清洗工件的表面產生表面污垢膜的破壞、剝落、分離及乳化，從而達到一種迅速、高效的清洗效果，其中空化效應在超聲波清洗中起主要作用。為了使附著在殼體油孔內壁的雜質容易沖出來，故在熱清理工序之后又安排了超聲波清洗工序，超聲波清洗 15min。
2. 7 精沖洗
經過超聲波清洗工序后，不容易清洗的污垢、雜質基本上和油路孔壁脫離，但有一部分還沒有清理出來，采用一定壓力的液壓油再進行一次沖洗。為了提高沖洗效果，在沖洗過程中液壓泵以間歇運動為佳，其間歇時間一般為 10 ～30mim。
2. 8 滾鋼球
殼體內油路孔分別為??4mm、??6mm、??8mm、??10mm、??12mm 五種，雖經過以上各清理工序，應該認為油路內是干凈的，但偶爾也會出現因鑄造時產生的雜質或機加工的切屑等卡在油路內，這些較大雜質采用以上工序是很難沖洗出來的。為檢查異常情況，保證油路的完全暢通，又增加了滾鋼球工序，即用比油路孔徑小 1 ～2mm 的鋼球分別通過每條油路，當發現鋼球有被阻現象時，用外徑 ??2 ～4mm 的軟彈簧，插入油路尋找故障位置并予以排除。由于油路內雜質清理干凈的程度很難用某種量儀來檢查，即使增加許多工序來控制清理質量，但目前此問題還是產品質量的關鍵，必須加以重視，嚴格把關。
3 沖洗速度的確定
測量管內流體流量時往往必須了解其流動狀態、流速分布等。雷諾數就是表征流體流動特性的一個重要參數。雷諾數 Re 是流體流動中慣性力與黏性力比值的量度，即流體流動時的慣性力和黏性力( 內摩擦力) 之比，雷諾數小，意味著流體流動時各質點間的黏性力占主要地位，流體各質點平行于管路內壁有規則地流動，呈層流流動狀態。雷諾數大，意味著慣性力占主要地位，流體呈紊流流動狀態，一般管道雷諾數 Re ＜2000 為層流狀態，Re ＞4000 為紊流狀態，Re =2000 ～ 4000 為過渡狀態。在不同的流動狀態下，流體的運動規律、流速的分布等都是不同的，因而管道內流體的平均流速 V 與最大流速 Vmax的比值也是不同的。因此雷諾數的大小決定了黏性流體的流動特性。
流體清除表面微粒的能力與流體和元件界面上的有效能量大小成正比。為了進行有效的清洗，沖洗時必須是紊流，一般雷諾數 Re≥4000，并在低黏度、高溫和大流量的情況下，Re 高于系統管路在工作時的最大雷諾數 Re'，
由于沖洗時的狀況和系統工作時的狀況不同，引入工況系數 K，則:
Re ＞ KRe' ……………………………………( 1)
∵ Re = Vd / ν
Re' = V'd / ν'
∴ V ＞ KV'ν / ν' ………………………………( 2)
式中: V 為沖洗液流速; V'為工作液最大流速; ν 為沖洗液運動黏度; ν'為工作液運動黏度; d 為管道直徑。
工況系數 K 值根據工作狀況而定，一般為 1. 5 ～4。當沖洗系統運行時，管路振動大且對系統可靠性要求高時取大值，反之取小值。K 值越大，沖洗效果越好。但 K 值不能過大，否則會造成沖洗壓力損失大，沖洗液溫升高，密封件易于損壞，沖洗液容易變質等不良影響。
4 清洗注意事項
清洗殼體油路時應在專用的清洗工作臺上進行，若條件限制，也要確保臨時工作臺的清潔度。粗沖洗時要用 80 目的過濾網，精沖洗時用 150 目以上的過濾網。清洗后的殼體零件不準用棉、麻和化纖織品擦試，防止脫落的纖維污染液壓系統，可以使用潔凈干燥的壓縮空氣吹干殼體零件，清洗后的零件不允許直接放在土地、水泥地、鉗工臺和裝配工作臺等外露位置上，應該放入帶蓋子的容器內，并注入液壓油。
5 結語
隨著科學技術的發展，液壓系統逐漸與數字控制、智能控制相結合，對系統清潔度方面的要求越來越高，為此在零件的制造過程中也應該對此提出保障性措施。鑒于該殼體零件外形復雜，且內部有很多孔，本研究從多方面著手，對殼體油路的清理工藝進行詳盡的編制，經過長時間的生產實踐，證明該清洗工藝編制合理，有效解決了以前對油路清洗不徹底的現象，使殼體的清潔度大大提高，有效地保證了產品質量，提高了整個系統的可靠性，延長了附件壽命。
摘自：中國計量測控網
