磨损是机器运转中普遍存在的一个严重问题,是液压和润滑系统元件失效的主要原因。油液中的固体颗粒污染物是引起磨损的***主要原因,它同元件表面长期相互作用,产生各种形式的磨损,造成元件表面逐渐损坏,配合间隙逐渐增大,内漏逐渐加大,导致性能衰降直至失效,缩短使用寿命;同时可促成颗粒淤积、堵塞和卡滞,导致突发性故障。
在液压系统里,无论是金属件还是非金属件,都极易受到这种磨损,特别是配合精度较高的滑阀式或柱塞式等结构,更易遭到颗粒的磨损。磨损的过程比较复杂,是一个微观、渐变的过程,一般看不到磨损的过程,只能看到磨损的结果。颗粒污染引起的磨损主要有切削、疲劳、粘着和冲蚀等几种机理。

切削磨损

疲劳磨损
固体颗粒进入运动副间隙后,在碾压和滚动下将元件表面犁出沟槽(塑性变形)并产生应力;然后,在表面出现初始裂纹;反复作用引起裂纹扩展,并形成空洞;***,表面材料剥离而损坏。按照引起疲劳剥落的初始裂纹出现的部位,表面疲劳磨损可以分为点蚀和剥落两大类——
·点蚀:点蚀的特征是初始裂纹出现在零件表面,表面裂纹逐渐扩展并产生疲劳破坏。材料破坏深度浅、以甲壳虫状小片脱落,***在零件表面形成麻点状小坑。
·剥落:当表面接触压应力较大,而摩擦系数较小时,其初始裂纹往往在表面以下萌生并扩展,疲劳破坏大都突然发生,材料呈片状脱落,破坏区较大,这种疲劳磨损的形式称为剥落。一般滚动轴承常发生这种形式的表面疲劳磨损,其破坏部位大都在轴承内、外圈的滚道和滚动体表面。

粘着磨损
固体颗粒与元件表面相互作用使元件表面材料发生塑性变形,产生凸起和凹坑,这些凸起部分破坏了润滑,使运动副表面产生金属与金属的直接接触,接触点在负载下造成局部高温而发生熔合粘着。当运动副作用相对运动发生剪切,材料从屈服强度较小的表面上剥落而形成磨粒,进一步加剧磨损,这是一个粘着——剪切——再粘着——再剪切的恶性循环过程,称为粘着磨损。当熔合点较多时,运动会发生卡滞甚至卡死现象,导致突发性故障。

冲蚀磨损
固体颗粒随着高速流动的液流,犹如“吹砂”或“喷丸”一样,不断向暴露在流道中元件的棱边和表面喷射冲刷,如此长期反复作用下,可使被冲刷部位受到磨损,称为冲蚀磨损。现代飞机液压系统油液流量和流速都非常大,液压油在管路中的流速一般可达5~7m/s,局部地方可达每秒钟十几米,颗粒在这样高的速度下有足够的能量来破坏被撞击的金属表面。一般讲,较软颗粒使被撞击处金属材料变形,在表面下产生缺陷而后损坏,类似于加速疲劳破坏;较硬颗粒使被撞击处金属材料错位、滑移、加速疲劳和切削剥离。冲蚀磨损常见于阀芯棱边和节流孔。

污染磨损过程往往不是一种磨损方式起破坏作用,而是几种磨损方式并存,并且几种磨损方式相辅相成,相互促进,例如,上述四种磨损方式皆可在滑阀阀芯磨损过程中同时体现,切削磨损和疲劳磨损可促成粘着磨损等。
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