呂鵬

（烏魯木齊工務機械段）

　　摘　要：簡述大型養路機械液壓系統的組成、液壓油的粘度等級分類標準，依據中國鐵路總公司4種搗固車的檢修規則，結合本單位大型養路機械的實際運用狀況，重點闡述液壓油的鐵譜、光譜分析監測方法及液壓油的污染危害、污染原因、污染預防措施，在大型養路機械液壓系統檢修中進行有益的探索與實踐，減少維修成本及故障停時，從而有效降低大型養路機械發生嚴重機械事故的風險。

　　關鍵詞：液壓油；污染；危害；預防
　　1　概述

　　我國在上世紀80年代初期，為適應鐵路運量不斷增長，鐵路高速、重載及運行舒適化的要求，破解線路修理與安全行車日益突出的矛盾，不斷提高線路養護的效率及作業質量，從奧地利普拉賽與陶依爾（Plasser&Theure）公司陸續引進了不同車型的大型養路機械（以下簡稱：大機）。上世紀90年代又引進了多種車型的生產技術，不斷進行消化吸收，逐步實行國產化生產。大機在生產過程中大量使用現代化的新技術，如計算機技術、自動化控制、激光、紅外線、光電液壓技術等，是機、電、液、氣高度一體化的高技術裝備，逐步趨向于大型化、高效化、網絡化方向發展。

　　我局于上世紀80年代末開始使用大機，經過不斷地摸索與實踐，各種車型的大機在我局工務系統大量使用。由于我局管內自然環境惡劣，鐵路線路經過的區域大多以戈壁或半戈壁地貌為主，夏季酷暑、冬季嚴寒、日夜溫差大、紫外線照射強烈、春秋季節沙塵暴頻發，其中哈密工務段、烏魯木齊工務段、阿克蘇工務段管轄內，多個線路車間處于百里風區、三十里風口等地段，每年將近有多半年時間刮風作業環境惡劣。液壓系統的搗固裝置、起撥道裝置、夯拍裝置等液壓系統執行機構在作業過程中承受劇烈振動、沖擊，這些都對大機液壓系統的檢修、維護、保養提出嚴格的要求。

　　經過對我局近年各單位大機故障信息數據的匯總、統計、分析，查閱大量的技術文獻、資料，分析數據顯示大機故障約70％是由液壓系統造成的，進一步分解故障現象及原因后，統計結果顯示，液壓系統近75％的故障是液壓油受污染引起的。因此保證液壓油清潔，減少液壓系統的污染，可以有效降低液壓系統故障，從而降低大機整車的故障率，對大型機械的運用管理有著重要意義。

　　2　大機液壓系統的組成

　　大機液壓系統主要由動力元件、控制元件、執行元件、輔助元件和液壓油等5部分組成，具有結構簡單、布局緊湊、體積小、反應靈敏、無極調速、過載保護等優點。搗固車高速液力走行、作業液壓走行、作業裝置采用異步夾持工作原理，這些都是液壓系統在大機運用過程中的應用典范。

　　液壓油是液壓系統傳遞能量的工作介質，液壓油還能把系統中產生的熱量帶走，通過散熱器傳到大氣中，帶有自潤滑性質，滿足液壓系統各機構的潤滑要求。優良的液壓油應具備良好的潤滑性、抗磨性、散熱性、粘溫性和化學穩定性等。
　　3　液壓油的黏度選擇標準

　　液壓油主要采用石油基礦物油，根據使用要求可以在基礎油中添加化學添加劑來改善油品的性能，例如耐壓添加劑、防銹蝕添加劑等，品種較多，性能各異。液壓油應有較好的黏溫特性、質量純凈、雜質少，對金屬及橡膠的腐蝕性小，不易氧化，對人體無害；環境溫度高時，閃點要高，環境溫度低時，凝點要低；應具有良好地抗乳化性和消泡性。

　　液壓油的黏度選擇主要取決系統的工作溫度和所用泵馬達的類型。主要是液壓油的黏度對溫度的變化很敏感，要求液壓油在溫度高時不要太稀，溫度低時不要太黏稠。黏度選得大，液壓損失大，系統效率低，油泵吸油困難；黏度太小，油泵內滲漏量大，容積損失增大，同樣會使系統效率下降。經過多年的使用及現場驗證，我局管內各單位目前普遍使用N46號低凝點抗磨液壓油，基本可以滿足大機在-10~40℃之間正常使用。

　　4　油液監測、性能分析

　　隨著科技水平的不斷提高，在二次大戰后，油樣檢測技術Z早在航天領域進行，后期在70年代逐步應用到工業設備的隱蔽設備性能判定，例如發動機、齒輪箱、液壓馬達、液壓泵等不便拆解設備內部技術狀態的評定。

　　大機液壓油性能檢測技術，早期主要采用顆粒計數法、顆粒重量法監測方法來檢測油液污染程度。隨著電子技術的不斷進步，鐵譜分析、光譜分析技術逐漸應用到大機的油液污染度判定工作中，并且相互驗證，通過油樣化驗分析，對5種特征元素進行光譜定性分析，包括Al，Cu，Pb，Si，Mo，結合這5種特性元素在油樣中所占的比例，推斷出相應的判定標準，形成不同油樣的光譜分析判斷標準，將標準對照油樣化驗結果，可以快速判斷全車各系統的油液狀態，從而達到判斷整個系統的技術狀況目的，較鐵譜分析準確性更高。圖1、圖2分別顯示送檢油樣中，鐵的疲勞磨粒、切削磨粒、正常磨粒、疲勞磨粒、暗金屬氧化物形狀。

　　2013年12月8日，中國鐵路總公司下發了鐵總運（2013）167號《DC-32K搗固車檢修規則》等多項大機檢修規則，對各類車型大機的液壓系統提出檢修要求：日常檢查保養時要求操作人員在每日施工期間進行，檢查液壓油箱油位在限度范圍以內，油液不足時應用濾芯精度不低于10μm的濾油機補充同一廠家相同牌號的液壓油。每6個月進行1次定期檢查，取樣化驗液壓油的污染程度和理化性能指標，包括40℃運動黏度變化率、水分、酸值、清潔度等級，更換不符合要求的液壓油，換油時使用精密濾油機，同時更換各濾芯。
　　5　液壓油污染危害

　　液壓系統的污染是指系統油液中沾染了系統不需要的，對系統功能、壽命和可靠性有害的物質和能量。液壓系統中常見的污染物質有各種金屬固體顆粒、磨粒、水分、氣體、化學溶劑等；常見的污染能量有：熱能、機械振動、靜電場、磁場等。大機的液壓油污染后，一個重要指標特性——黏度將會顯著降低，同時液壓油的潤滑性能也降低。

　　液壓油的污染顆粒會加劇液壓系統中液壓閥閥芯的磨損，或造成閥芯卡死，節流孔或阻尼孔堵塞，使液壓閥性能變壞，動作不良。例如伺服閥工作時，因為極為細小的污染顆粒就會使閥芯與閥座之間的摩擦力增加，從而使遲滯增加，動作不力，影響生產、作業質量。液壓油中的水分會侵蝕金屬，使油液乳化、變質，有可能使金屬間隙產生銹蝕，加快金屬部件的磨損，使機械部件動作不良，動力部件動作產生爬行，降低液壓元件的壽命，影響作業的質量和進度。

　　我局管內阿克蘇工務段配屬的DC-32ⅡK型搗固車，在2008年3月發生液壓系統油液污染，造成嚴重機械事故和停時；2010年哈密工務段配屬的DC-32ⅡK型搗固車，發生液壓系統油液污染，由于及時進行了光譜、鐵譜檢測，分析了污染程度，更換了全部液壓油、濾芯及故障原件，未構成嚴重機械事故。

　　這些污染物中固體顆粒污染物，特別是金屬顆粒侵入系統油液的可能性Z大，對系統油液的危害也Z大，所以固體顆粒污染物是污染控制的主要對象，其次應著重控制水分、空氣和熱能的污染。所以液壓系統的污染程度決定著液壓元件乃至整臺大機的使用壽命。

　　6　液壓油污染原因

　　液壓系統元件很多，其中一部分較為精密并且比較常用，例如液壓泵、液壓馬達、液壓閥及其組件；還有一些比較直觀的，例如工作油缸、液壓油管、液壓開關等。這些元件需要安裝在液壓系統中參與機械的運轉，它們在生產、保存、運輸、安裝過程中受到的污染成為液壓油污染源之一。

　　（1）現場更換、修理液壓元件、閥件、油管、各類接頭時，由于現場環境差，粉塵、灰沙、空氣、水分容易侵入液壓油中，人員素質、意識存在差距，技術水平達不到要求，污染防范措施不力，導致外界污染隨著以上工作侵入液壓系統，造成液壓系統液壓油及其他部件受到固體顆粒、水、空氣、纖維等污染。

　　（2）液壓系統在正常的工作中，運動部件運動頻繁，金屬部件和密封部件相互磨損，濾清器上的顆粒、纖維脫落也會造成液壓油的污染。

　　（3）由于機械裝置常年在工作環境比較差的現場作業，系統內部與外界環境接觸的部分（如油缸中往復運動的活塞桿）也極易把外界的污染物帶入油液，其他如膠管接頭、液壓油箱、空氣濾芯等部位在工作過程中的吸入動作、破損部位均可能給液壓油帶來污染。
　　（4）新購買的液壓油質量不好，或在現場補充液壓油時不注意加油裝置的清潔，沒有按要求使用精濾機加注液壓油，都會將污染物帶入液壓系統，造成液壓油的污染。

　　7　防治措施

　　首先，應根據液壓系統的溫度以及相應的環境溫度正確選擇液壓油的牌號，使它具有較好的黏溫特性及良好的抗氧化、抗乳化等特性，新油、舊油不能混用，更不能把不同牌號的液壓油混用；其次，應建立液壓油更換檔案，定期每6個月對油液進行一次取樣化驗，長期監測液壓油的理化性能指標。具體措施如下：

　　（1）大機新投入運用時，在磨合期結束后，要在熱車狀態下全部更換液壓油、各部濾清器。

　　這樣能把系統在加工、生產過程中產生的污垢顆粒和部件磨合階段產生的碎屑帶走、清洗干凈，使液壓系統有一個良好的工作開端。

　　大機工作時，嚴格控制液壓系統溫度。大機在站場、隧道內、路塹內持續工作時，由于空氣流通不暢、環境溫度高、液壓油散熱器狀況不良等因素，造成液壓油溫度升高、黏度下降，會加快液壓油氧化變質、密封件和油封加速老化、導致整個液壓系統潤滑及散熱不良，磨損急劇增加，產生各種生成物，嚴重想影響液壓系統的可靠性及液壓原件的使用壽命。建議搗固車作業時溫度控制的65℃以下，液壓油Z高溫度不超過80℃，液壓油散熱器在設計時，設定液壓油溫度高于40℃時自動開始工作，避免液壓系統過載。

　　（2）大機轉場運輸時，要有防污染措施。檢查液壓油油箱蓋及各液壓系統濾芯及連接部位有無泄漏狀況。保養過程中拆開液壓系統元件時，要先進行徹底清潔后方可拆開，并且需要避免揚塵和風沙。

　　（3）大機維修液壓元件及管路時，盡可能減少與污染的空氣接觸，特別是在大風、揚塵、揚沙等惡劣天氣條件下進行此類工作。液壓元件在組裝前須用煤油、汽油以及相同牌號的液壓油進行清洗，用高壓風吹干，避免纖維、灰塵、金屬屑、水分等散落入液壓系統造成人為污染。已裝配完的液壓組件暫不進行組裝時，應用塞子封堵油口。尤其對于新加工的液壓鋼管，一定要徹底清洗鋼管內部的污垢和銹蝕，避免金屬顆粒物進入液壓系統。
　　8　結束語

　　大機的日常維護保養和定期保養過程中，液壓系統的維護工作量占較大的比重，直接關系到大機的整體技術性能指標，通過液壓油的檢測和采取相應的污染措施，可以較早發現液壓系統各部件的非正常磨損，及時采取措施，避免發生嚴重的機械事故。

　　各運用單位需要專門建立“油樣監測單車技術檔案”，運用鐵譜、光譜、顆粒計數的污染度分析技術，與相關試驗臺和其他檢測設備相互配合，定期監測每臺大機液壓系統的運用狀況。針對新疆多風沙的特點，建議液壓油使用時間Z好不要超過一年半。

　　以上是本人結合現場實際工作經驗，針對大機液壓系統污染存在的一些問題，如何有效減少大型養路機械的液壓系統故障和停機發生頻率進行的原因分析及解決途徑探討，希望能提高現場作業人員對液壓油重要性的認識，杜絕現場一些不規范的保養及檢修行為，對提高大機的運用效率以及使用安全性、可靠性具有一定的指導作用。

（來源：大型養路機械）