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从污染物角度谈增压密闭式液压油箱的发展摘要：本文通过讨论液压油的污染来源和污染物对液压系统、使用寿命的影响等，阐述了降低污染的关键性因素—采用闭式油箱，同时通过了解未来发展未来发展趋势进一步论证闭式油箱的发展方向，使闭式油箱的发展是在必行。关键词：液压系统污染物开式油箱增压闭式油箱液压油箱是液压系统中不可缺少的部件，而且其功能也不仅仅是储油，还有散热、分离油液中气泡和沉淀杂质的作用。油箱中同时安装了很多辅助性器件，例如冷却器、加热器、空气过滤器及液位计等如图一，图1但是冷却等作用属于辅助性作用，液压油箱的作用主要还是体现在过滤及储油。液压油箱可分为开式和闭式两种，开式油箱直接与大气想通，在油箱盖上装有空气过滤器，开式油箱结构简单，安装维护方便，在早期的飞机中使用普遍，早期的飞机飞行速度和高度都不高，所以开式油箱基本能满足要求。闭式油箱一般为压力油箱，内充一定压力的惰性气体，充气压力可达0.05MPa，在这同时为保证供油泵的1—液位计；2—吸油管；3—空气过滤器；4—回油管；5—侧板；6—入孔盖；7—放油塞；8—地脚；9—隔板；10—底板；11—吸油过滤器；12—盖板；进口压力保持一定，防止高空产生气穴，如图2为某飞机的闭式油箱口，现代飞机多数采用闭式液压油箱。现代工业的主要目标就是提高设备的使用性能、机械效率、延长机械使用寿命，但是机械故障却仍在发生并且已经成为一直困扰各个使用单位的主要问题，是单位的经济利益一直受损。据统计，在机械故障中有40%的故障来自液压系统，而在液压系统的40%故障中又有近。70%由液压系统产生，围绕这一个问题世界均采取了大量的措施，包括提高元件的耐污染程度，减少污染物生成，提高液压油的净化过滤装置等，这也使得污染防治成为一项比较受关注的科学技术。液压油液的主要污染物分为固体、液体、气体三大类，但是这三大类污染物的来源和破坏作用效果却有着很大的不一样。固体污染物主要包括灰尘及各类金属和非金属磨损后的碎屑等。这些国体残留的主要危害为，堵塞径流孔、使运动部件卡死，同时，这些碎屑增加了器件间的磨损；液体污染物主要为水和一些可溶的杂质，这些水和杂质油的混入使液压油的粘性改变，水分在液压系统中产生腐蚀和破坏油膜，增加机械间摩擦；气体污染物危害主要有产生气蚀，当油液由低压区进到高压区时，气泡会瞬间被压缩破灭，此时产生的局部高[1]图2温和高压冲击，造成元件表面恶化和剧烈振动，气泡破裂会产生巨大的冲击力，还伴随着高温火花，除引起机件破坏以外，还产生燃烧后残留的灰分，当灰分进入积炭中变得坚硬耐磨，加剧了机件磨损。引起电液伺服阀工作失灵精密控制的液压系统大多采用电液伺服控制，电液伺服阀是极其精密的元件，当油液中有微小气泡出现时，气泡就会影响节流孔通油能力，破坏力矩马达正常工作，增加系统的温升当油液中含气量太多，低压区必然游离出气泡，而气泡被压缩耗费的能量转变成热量，引起系统温升，带来一系列弊病，例如：胶圈老化，系统漏油，油液润滑性能变差，引起严重磨损，有资料介绍，当系统油液温度降低8℃，油液寿命延长一倍。面对如此多的污染物，我们的目标就是减少污染物，但是污染物除自身之外产生之外更主要是外界进入，但是外界进入的主要途径就是开式油箱。首先，开式油箱无法阻止固体污染物进入，原因：1、油箱容积大；2、结构形式约束，做成与空气隔离的技术难度大；3、设计者对空气和油液混合解除污染认识不足。因为在初始设计和加条件的局限是箱盖上部的滤网尺寸有局限，只能拦截大直径的颗粒，但是二氧化硅，氧化铝等高硬度细小颗粒仍会进入系统，并且产生淤积，最终导致滑阀卡死，并引起机械故障。其次，开式油箱无法阻止水和空气的进入，在液压系统的工作中油箱页面的变化，使空气不断流动，而滤网的尺寸尚不足应付小颗粒更何况水和空气，在环境中水蒸气含量较大时，这种现象更为明显，液压油污染更严重。总结以上几种原因。在未来的航空发展中闭式油箱够具有不可替代的作用。闭式油箱的优点相对较多，而且闭式油箱可以采用增压式，分为自增压和引起增压式，引气增压式指通过增压组件将飞机气源系统增压空气引入油箱，例如，某型飞机在工作时利用第七级压缩器引气，经水分沉淀、增压气瓶、增压活门向液压油箱增压。如下图，图3自增压油箱利用系统高压油返回作用在油箱的增压活塞上作用，通过液体压力在活塞上施加压力为油箱液压增压。采用油箱增压避免了油泵吸空现象，保证在油泵入口压力大于油泵前所需的压力，使吸油、排油连续，防止油泵出现气塞现象，减少气穴噪声，使系统工作更稳定。[2][3]其次，闭式油箱完全避免了与外界的接触，彻底隔绝了来自外界的污染，有效减少了固体颗粒、水、空气的不断侵入。而且闭式油箱可以实施油液污染的等级控制，对系统全方位污染控制，包括滤油器的选择、系统管路清理和元件的安装、净化维护工作。最后，液压系统未来的发展方向为高压化，而高压化的要求对液压系统提出跟高的要求，包括质量轻体积小的元件，及液压油箱的净化，油箱可靠性，稳定等多种需求。而这些严格的要求只有闭式油箱才能够满足。尽管闭式增压油箱存在很多优点，但是也有很多种情况需要注意，例如，设置排气阀采用闭式油箱须在油箱上方和系统的高处设置放气阀，以便定期将系统内的游离气体排出；采用快速接头在加油口（或地面净化装置接口）设置快速自封阀，以防在与地面净化设备或加油设备的连接过程中空气进入系统；配置地面净化装置采用闭式增压油箱是液压系统的发展方向，它隔绝了空气和空气中灰尘及水分的进入，但也存在着一旦进入系统就有排除困难的问题。闭式增压油箱的增压压力越高，空气的溶解量越大，放气阀只能放出游离的气体，溶解的气体无法放出，必须辅助以地面净化装置，定期实施净化才可将系统中进入的空气排除。液压油箱的净化同时包括油箱放油，即杂质排出。同时也需要安全活门，防火关断活门，在发生火警时，驾驶员提起灭火手柄，防火关断活门就会关闭，从而切断供往发动机的液压油，利于发动机灭火。下图为一个自增压的系统[4]同时还要注意，油箱的内部防锈，因为油箱闭式的情况下内部情况很难检测，就必须将防锈做好，防止产生不良影响，常用的方法有，①酸洗后磷化。适用于所有介质，但受酸洗磷化槽限制，油箱不能太大。②喷丸后直接涂防锈油。适用于一般矿物油和合成液压油，不适合含水液压液。因不受处理条件限制，大型油箱较多采用此方法。③喷砂后热喷涂氧化铝。适用于除水-乙二醇外的所有介质。④喷砂后进行喷塑。适用于所有介质。但受烘干设备限制，油箱不能过大。考虑油箱内表面的防腐也要顾及与介质的相容性及加工条件限制，条件允许时采用不锈钢制油箱。面对未来的航空发展，液压传动必不可少，飞机飞行速度的增加和高性能要求，使机械必须减少体积减轻重量，而控制又得高效率，大功率这就考验了液压传动系统，也包括必不可少的液压油箱。我们只有将液压油箱改进为闭式增压才能有效阻止各种污染物的侵入，才图4能够实现机械间摩擦的减少，避免腐蚀等一系列有危害的情况。也只有这样去做才可以进一步谈及液压系统的污染全方位控制。按照NAS1638标准，将污染度降低一级，机械寿命延长一倍，反之亦然。Dan当真正实现污染等级控制时，将无等级降到NAS13689-10级甚至更低，使机械寿命延长4-8倍，故障发生率成倍下降，提高机械效率，实现液压高压化，机械元件长寿命，无故障工作，使航空事业蓬勃发展，为以后的工作奠定良好基础，而这些也是我们学习航空的奋斗目标。此次论文的完成离不开钟老师的支持与帮助，同时感谢我所在学校南昌航空大学。参考文献[1]杜来林宋晓军著《飞机附件检修》航空工业出版社2006年[2]李艳君编《飞机液压传动与控制》科学出版社2009年第一版118页[3]油箱液体增压器的结构与性能分析《液压与气动》2008年第三期[4]王占林著《飞机高压液压能源系统》北京航空航天大学出版社2004年第一版8、18、39-45页[5]《航空工程制造工程手册》航空工业出版社1997年第一版[6]Aircraftcircuit.AIRBUSINDUSTRIE.1997.[7]SAEAIR5005-2000.Aerospace-CommercialAircraftHydraulicSystemsreservoir[S].SAE,2000[5]