建筑工程机械液压系统液压油的选用
文章来源:未知作者:周忠太发表时间:2013-08-05 11:59
建筑工程机械液压系统与工业液压系统的区别
在对润滑油的要求上,以挖掘机为代表的建筑工程机械液压系统与一般的工业液压系统有较大区别见表1。
表1 建筑工程机械液压系统与工业液压系统用油要求的区别
项目
建筑工程机械液压系统
工业液压系统
性能要求
工作压力/MPa
21~35,最高可达42
15~25
抗磨性能要求高
油温/℃
80~100
60~80
氧化安定性要求高
换油期/h
2000
 
 
摩擦力
有湿式制动系统
静摩擦系数高
工作环境
灰尘大,油污染达NAS11级
 
过滤性好
与其他矿物油相容性
 
 
如果在建筑工程机械液压系统中使用工业液压油,将出现以下问题:
1. 由于建筑工程机械液压系统中有湿式制动系统,要求油品有高的静摩擦系数;而工业液压油对静摩擦系数无要求,将会导致挖掘机在挖斗运动中动作滞后或失灵,制动感觉不良;
2. 建筑工程机械液压系统的工作压力为21~35MPa,最高可达42 MPa;而大多数工业液压系统的工作压力为15~25 MPa,压力过高会使液压泵磨损增加,易出现早期损坏;
3. 建筑工程机械体积紧凑,油箱小,油温在80~100℃或更高;而工业液压系统在60~80℃,高油温将加快油品氧化,使换油期缩短;
4. 建筑工程机械工作环境砂石多,灰尘大,油品易被污染,使得油品清洁度很差(达NAS11级),要求油品有良好的过滤性能;否则将导致油路堵塞不畅,机械动作无力。
由于抗磨液压油不能满足挖掘机的使用要求,日本最大的挖掘机生产商小松公司在其早期的产品挖掘机用户手册上,推荐其液压系统使用CD或CF-4 10W柴油机油,近期则推出了建筑工程机械专用液压油。
 
建筑工程机械专用液压油规格JCMAS HK
日本小松公司与1997年已指出,挖掘机对液压系统的用油要求比一般液压系统的用油要求苛刻,并推出了可生物降解的建筑工程机械专用液压油;同时在该油品研制的过程中,建立了微型离合试验、过滤性试验等几个试验方法。
JCMAS HK 的规格指标
2004年12月,日本建筑工程机械协会(JCMA)发布了建筑工程机械专用液压油规格JCMAS HK。JCMAS HK规格的各项指标见表2
 
表2 JCMAS HK规格指标
项目 试验要求 试验方法
单级 多级
黏度级别 VG32 VG46 VG32W VG46W ASTM D2422
黏度指数 >90 >90 >120) >120 ASTM D2270
低温黏度/mPa.s   <5000(-25℃)<5000(-20℃) ASTM D883, JP15S26
泡沫倾向/稳定性(mL/ml)     ASTM D892,ISO 6247
24℃ ≤50/0 ≤50/0  
93.5℃ ≤50/0 ≤50/0  
24℃ ≤50/0 ≤50/0  
剪切稳定性(100℃)粘度损失/% ≤10 ≤10 ASTM D5821 ,JP16S29
氧化安定性 酸值增加(TOST:95℃,1000h)/mgKOH.g-1 ≤1.0 ≤1.0 ASTM D943 ,ISO 4263
液相锈蚀(B)法 通过 通过 ASTM D665,ISO 7120
密封相容性 通过 通过 ASTM D471
过滤性 通过 通过 JCMAS P043
高压柱塞泵试验(HPV35+35) 通过 通过 JCMAS P044
叶片泵试验(35VQ25,150h)     ASTM D6973
环磨损/mg ≤75 ≤75  
叶片磨损/mg ≤15 ≤15  
摩擦特性(小型离合器试验)     JCMAS P047
摩擦系数 ≧0.08 ≧0.08  
 
 
JCMAS HK规格与抗磨液压油规格的主要区别。
JCMAS HK规格与抗磨液压油规格的主要区别在于:
1. 加入了柱塞泵试验(HPV35+35);
2. 加入了小型离合器试验,要求摩擦系数不小于0.08;
3. 用新的过滤性试验代替了原过滤性试验;
4. 氧化安定性试验要求提高;
5. 密封相容性试验加入离合器材料,温度提高;
6. 没有抗乳化、空气释放值等要求。
挖掘机专用液压油与抗磨液压油的比较
近年来,小松公司已推出符合JCMAS HK规格的小松挖掘机专用液压油,并通过其在我国的挖掘机销售和维修服务网络将油品提供给小松挖掘机用户使用。但由于小松挖掘机价格较贵,我国挖掘机仍普遍使用普通抗磨液压油。虽然由此导致工程机械故障率高,却未引起重视,或简单归结为机械方面的原因。
为了了解小松挖掘机专用液压油的性能及与抗磨液压油的差别,对2种油品进行了简要的评定比较。由于国内尚没有JCMAS HK规格中要求的某些评定方法,只能采用性能相近一些通用方法对小松挖掘机专用液压油与抗磨液压油进行性能对比。2种油品的实测数据比较见表3。
表3 小松挖掘机专用液压油与抗磨液压油实测数据比较
项目
小松挖掘机专用液压油
某进口的46号抗磨液压油
四球机试验
 
 
最大无卡咬负荷PB/N
980
55
烧结负荷PD/N
250
160
振子试验
 
 
摩擦系数
0.1504
0.1365
氧化试验(135℃ 120h,氧气流程100ml/min,铜丝催化)40℃运动粘度变化率/%
3.88
12.77
酸值变化/mg/KOH.g-1
0.08
0.07
色度变化
2.5
605
 
 
从表3可以看出,在摩擦磨损、摩擦系数和氧化安定性等几项性能指标上,小松挖掘机专用液压油与46号抗磨液压油都有明显的差距,因此,挖掘机使用抗磨液压油是不合适的。
 
选择工程机械用液压油的依据
(1) 液压件。不同元件对所用的液压油都有一个最底的配置要求,因此在选择液压油时,应注意液压件种类及其使用的材质,密封件和涂料油漆等与液压油的相容性,使元件达到设计寿命,满足使用性能要求。液压泵对液压油的粘温性能最为敏感,因此常将系统中泵对液压油的要求作为选择液压油的主要依据。
(2) 系统工况。如果执行机构速度、系统压力和机构动作精确的要求越高,则对液压油的抗磨性和承载能力的要求也越高。根据系统可能的工作温度,连续运转时间和工作环境的卫生状况等,选择油的粘度及性能,以减少油泥等形成和沉积。
(3) 油箱大小。 油箱越小对液压油的性能要求就越高。
(4) 环境温度。针对工程机械在地下、水上、室内、室外、寒区,以及附近有无高温热源或明火等环境温度特点,合理选择液压油的品种,如设备在低温下启动时,须选择HV低温抗磨液压油,如系统执行机构运动速度很高时,油液的流速也高,液压损失随之增大,而泄露相对减少。故宜选择粘度较低的HM抗磨液压油。
 
液压油的检查与保养
检查水。工程机械一般都在野外作业,几乎没有条件进行系统油液含水量的检查,最简单的办法是整机设备静置一夜后,将油箱底部油螺塞拧开,放出10ml到试管中,现场观察油中是否含水。
气味与外观。将新油与在用油分别放在试管中进行比较,如果外观颜色差异很大或有特殊气味,说明在用油已变质,需更换。如两种油样差异不大,此时可将两油样静置一夜,若在用油出现沉淀物,则系统中在用油必须经过滤油器过滤并清洗油箱。
另外,还应注意以下用油事项:
(1) 开机前检查油位,检查各油路的开关是否处于正确的待机状态 。
(2) 怠速5分钟,检查液位计油中是否有气泡存在。若是新车或新换的液压油,怠速时油标中出现气泡正常,待气泡消失,才能允许工程机械工作。
(3) 密切注意油的温度。当工程机械工作一段时间后,如油温偏高应及时停机休息,待油温正常后再重新工作。
(4) 应注意液压系统的各种参数数值是否正常,还要注意系统外部特征-声响,若系统中进气,有水或油路不畅等,都会发生异响。
(5) 定期过滤液压油。
结论
以挖掘机为代表的建筑工程机械液压系统由于含有湿式制动系统,其液压压力、工作温度及工作环境与一般的工业液压系统有较大的区别,因而将普通抗磨液压油用于建筑工程机械液压系统并不合适。发生在挖掘机上的柱塞泵早期损坏、工作无力、油易变黑、挖斗动作滞后等故障,很多是由于用油不当造成的。当挖掘机发生上述故障时,首先应考虑油品选用是否出现了问题。
以日本小松公司为主的日本建筑工程机械协会(JCMA)于2004年12月推出的建筑工程机械专用液压油规格 JCMAS HK ,不但加入了小型离合器试验的摩擦系数要求,对泵磨损试验、氧化安定性试验、过滤性试验的要求也较抗磨液压油规格更为苛刻。
在我国,日本小松公司的挖掘机及国产的类似建筑工程机械被大量使用,但其液压系统大多使用普通抗磨液压油产品。虽然建筑工程机械经常因用油不当而出故障,但大多并未注意到这是油质过低导致的问题。
目前,国内正在开展建筑工程机械专用液压油的研制工作。建议在开展建筑工程机械专用液压油研制的同时,及时制定相关规格,以满足市场要求。在国产建筑工程机械专用液压油未上市之前,建议采用CF-4 10W柴油机油或Allison C-4变速箱油,因为其性能更接近建筑工程机械专用液压油,而不应继续使用抗磨液压油。
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周忠太
周忠太,男,河南省新乡市人,1965年10月26日出生,中共党员,大学本科文化, 2000年创办新乡市恒星化工有限责任公司并出任总经理。多年来一直从事润滑脂的生产和研究,取得了突出的成绩。
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