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液壓系統(tǒng)產(chǎn)生泄漏的原因及處理措施

1.1  液壓系統(tǒng)的泄漏

 內(nèi)泄漏是指液壓元件內(nèi)部有少量液體從高壓腔泄漏到低壓腔，稱這種泄漏為內(nèi)泄漏。例如，油液從液壓泵高壓腔向低壓腔的泄漏，從換向閥內(nèi)壓力通道向回油通道的泄漏等。由于液壓系統(tǒng)中元件的磨損，隨著時間的推移，在元件內(nèi)部產(chǎn)生的泄漏會越來越明顯。輕微的內(nèi)部泄漏可能察覺不到，但是，隨著內(nèi)漏的增加，系統(tǒng)過熱將成為問題。當這種情況發(fā)生時，系統(tǒng)的其他元件將開始失效。鑒別內(nèi)部泄漏的簡單辦法是測試系統(tǒng)滿載和空載時的工作周期，假如花了比空載時長很多的時間才完成有載時的動作，那么可以懷疑泵可能失效了。
 外泄漏是指少量液體從元件內(nèi)部向外泄漏，稱這種泄漏為外泄漏。但外部泄漏發(fā)生在泵的吸油口時則很難檢測到。如果出現(xiàn)以下五條之一的現(xiàn)象，可以懷疑發(fā)生了系統(tǒng)吸油管泄漏：①液壓油中有空氣氣泡；②液壓系統(tǒng)動作不穩(wěn)定，有爬行現(xiàn)象；③液壓系統(tǒng)過熱；④油箱壓力增高；⑤泵噪聲增大。
 假如以上任何一現(xiàn)象存在，就應(yīng)當首先檢查所有的吸油管接頭和連接處以尋找泄漏點。對于軟管接頭不要過度地旋緊，因為過度的旋緊會使管接頭變形，反而會增加泄漏。應(yīng)當使用設(shè)備制造商推薦的旋緊轉(zhuǎn)矩值，這將保證可靠的密封并且不會使管接頭和密封圈產(chǎn)生扭曲變形，造成密封圈表面的損壞。 
 在液壓傳動中，液體的泄漏是一個不可忽視的問題。如果泄漏得不到解決，將會影響液壓設(shè)備的正常應(yīng)用和液壓技術(shù)的發(fā)展。具體地說，泄漏引起的問題有以下幾個方面：①系統(tǒng)壓力調(diào)不高；②執(zhí)行機構(gòu)速度不穩(wěn)定；③系統(tǒng)發(fā)熱；④元件容積效率低；⑤能量、油液浪費；⑥污染環(huán)境；⑦可能引起控制失靈；⑧可能引起火災(zāi)。

 一般地說產(chǎn)生泄漏的原因有設(shè)計、制造方面的問題，也有設(shè)備維護、保養(yǎng)等管理方面的問題。為了減少液壓系統(tǒng)的故障、提高液壓系統(tǒng)的效率、防止環(huán)境污染和減少液壓介質(zhì)的損耗，必須注意泄漏問題，并分析造成泄漏的原因，采取相應(yīng)的措施，達到減少泄漏以至避免泄漏的目的。

1.3 液壓系統(tǒng)泄漏的主要形式

 液壓系統(tǒng)的泄漏主要有縫隙泄漏、多孔隙泄漏、黏附泄漏和動力泄漏幾種形式。
①縫隙泄漏  縫隙泄漏是指縫隙中的液體在兩端壓力差的作用下流動，便產(chǎn)生泄漏。液壓元件中，不宜采用密封件而利用縫隙進行密封的結(jié)合面較多，而且縫隙的形式是多種多樣的。通常把液體在縫隙中流動簡化為平板縫隙流動(兩平板平行或傾斜，相對運動或靜止)、環(huán)形縫隙流動(組成縫隙的兩個內(nèi)外圓表面同心或偏心，相對運動或靜止)和平板縫隙輻射狀流動等類型。例如，齒輪泵齒輪端面與側(cè)板之間，齒頂圓與殼體內(nèi)圓表面之間；葉片泵葉片端面與配流盤之間，葉片頂端與定子內(nèi)圓表面之間；徑向柱塞泵的轉(zhuǎn)子襯套與配流軸之間等，都形成近似為兩平行板間的縫隙。

 液壓元件工作時，液體從高壓腔流經(jīng)這些相對運動的平板縫隙向低壓腔泄漏。閥芯與閥孔表面之間，柱塞與缸孔之間，液壓缸活塞與缸孔內(nèi)壁之間，液壓泵轉(zhuǎn)軸與軸承蓋孔之間等，油液在縫隙中軸向流動遵循環(huán)形縫隙泄漏規(guī)律。在軸向柱塞泵中，壓力腔液體經(jīng)過缸體端面與配流盤之間縫隙泄漏，類似于兩平行板間的放射狀流動?？p隙泄漏是液壓元件泄漏的主要形式，泄漏量大小與縫隙兩端壓力差、液體黏度、縫隙長度、寬度和高度有關(guān)。由于泄漏量與縫隙高度的三次方成正比，因此，在結(jié)構(gòu)及工藝允許的條件下，應(yīng)盡量減小縫隙高度。

②多孔隙泄漏: 

 液壓元件的各種蓋板、法蘭接頭、板式連接等，通常都采取緊固措施，當結(jié)合表面無不平度誤差，在相互理想平行的狀態(tài)下緊固，其結(jié)合面之間不會在總體上形成縫隙。但是，由于表面粗糙度的影響，兩表面不會各點都接觸。例如，精車表面的實際接觸面積僅為理論接觸面積的1 5％左右，精磨表面為30％～50％，精研的表面才能達到90％。因此，在兩表面上不接觸的微觀凹陷處，形成許多截面形狀多樣、大小不等的孔隙，孔隙的截面尺寸與表面粗糙度的實際參數(shù)有關(guān)，并遠大于液體分子的尺寸。因此，液體在壓力差的作用下，通過這些孔隙而泄漏。如果表面殘留下的加工痕跡與泄漏方向一致，泄漏液流阻力減小，則泄漏嚴重。另外，鑄件的組織疏松、焊縫缺陷夾雜、密封材料的毛細孔等產(chǎn)生的泄漏均屬于多孔隙泄漏。液體經(jīng)過多孔隙泄漏時，由于液道彎彎曲曲、時而通時而又不通、路程長、所受阻力大及經(jīng)歷時間長，因此，做密封性能試驗時，需經(jīng)一定的時間過程才能表現(xiàn)出來。

③黏附泄漏: 

黏性液體與固體表面之間有一定的黏附作用，兩者接觸后，在固體表面上黏附一薄層液體。比如，在液壓缸的活塞桿上就黏附一層液體，由于有此層液體，可以對密封圈起潤滑作用。但是，當黏附的液層過厚時，就會形成液滴或當活塞桿縮進缸筒時被密封圈刮落，產(chǎn)生黏附泄漏。防止黏附泄漏的基本辦法是控制液體黏附層的厚度。

④動力泄漏: 

 在轉(zhuǎn)動軸的密封表面上，若留有螺旋形加工痕跡時，此類痕跡具有“泵油”作用。當軸轉(zhuǎn)動時，液體在轉(zhuǎn)軸回轉(zhuǎn)力作用下沿螺旋形痕跡的凹槽流動。若密封圈的唇邊上存在此類痕跡時(模具上的螺旋痕跡復(fù)印給密封圈)，其結(jié)果與上述現(xiàn)象相同，仍有“泵油”作用而產(chǎn)生動力泄漏。動力泄漏的特點是：軸的轉(zhuǎn)速越高，泄漏量越大。

 為了防止動力泄漏，應(yīng)避免在轉(zhuǎn)軸密封表面和密封圈的唇邊上存在“泵油”作用的加工痕跡，或者限制痕跡的方向。

 實際液壓設(shè)備泄漏情況是復(fù)雜的，往往是各種原因和種種情況的綜合。

1.4 造成液壓系統(tǒng)泄漏的相關(guān)因素

造成液壓系統(tǒng)泄漏的相關(guān)因素有以下幾方面。
 ①工作壓力  在相同的條件下，液壓系統(tǒng)的壓力越高，發(fā)生泄漏的可能性就越大，因此應(yīng)該使系統(tǒng)壓力的大小符合液壓系統(tǒng)所需要的最佳值，這樣既能滿足工作要求，又能避免不必要的過高的系統(tǒng)壓力。
 ②工作溫度  液壓系統(tǒng)所損失的能量大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，這些熱能一部分通過液壓元件本身、管道和油箱等的表面散發(fā)到大氣中，其余部分就貯存在液壓油中，使油溫升高。油溫升高不僅會使油液的黏度降低，使油液泄漏量增加，還會造成密封元件加快老化、提前失效，引起嚴重泄漏。
 ③油液的清潔程序  液壓系統(tǒng)的液壓油常常會含有各種雜質(zhì)，例如液壓元件安裝時沒有清洗干凈，附在上面的鐵屑和涂料等雜質(zhì)進入液壓油中；侵入液壓設(shè)備內(nèi)的灰塵和臟物污染液壓油；液壓油氧化變質(zhì)所產(chǎn)生的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和碳渣等。液壓油中的雜質(zhì)能使液壓元件滑動表面的磨損加劇，液壓閥的閥芯卡阻、小孔堵塞，密封件損壞等，從而造成液壓閥損壞，引起液壓油泄漏。
 ④密封裝置的選擇  正確地選擇密封裝置，對防治液壓系統(tǒng)的泄漏非常重要。密封裝置選擇的合理，能提高設(shè)備的性能和效率，延長密封裝置的使用壽命，從而有效地防止泄漏。否則，密封裝置不適應(yīng)工作條件，造成密封元件地過早地磨損或老化，就會引起介質(zhì)泄漏。

 此外，液壓元件的加工精度、液壓系統(tǒng)管道連接的牢固程度及其抗振能力、設(shè)備維護的狀況等，也都會影響液壓設(shè)備的泄漏。

1.5 排除泄漏的基本措施

排除泄漏的基本措施有以下幾種。
 (1)合理選擇密封圈及密封槽尺寸
 要做到合理地選擇密封裝置，必須熟悉各種密封裝置的形式和特點、密封材料的特性及密封裝置的使用條件，如工作壓力的大小、工作環(huán)境的溫度、運動部分的速度等。把實際的使用條件與密封件的允許使用條件進行比較，必須保證密封裝置有良好的密封性能和較長的使用壽命。
 密封材質(zhì)要與液壓油相容，其硬度要合適。膠料硬度要根據(jù)系統(tǒng)工作壓力高低進行選擇。系統(tǒng)的壓力高則選擇膠料硬度高的密封件，壓力過高，還需設(shè)計支承環(huán)。
 為使密封可靠、壽命長，在設(shè)計密封槽時，要有適當?shù)膲嚎s率和拉伸量，壓縮率不能過大也不能過小。過大則壓縮應(yīng)力增加，摩擦力增大，加快密封磨損，亦易產(chǎn)生扭曲破壞，壽命縮短，有時造成裝配困難；過小則密封性不好，產(chǎn)生泄漏。O形密封圈由于結(jié)構(gòu)簡單、易于安裝、密封性能好及工作可靠，作靜密封時幾乎無泄漏，所以是當前應(yīng)用比較廣泛的密封件。拉伸量是對以內(nèi)圓和外圓起密封作用的O形圈而言，從提高壽命考慮，設(shè)計時應(yīng)盡量避免密封圈線徑的中心線被拉伸，因此密封圈應(yīng)盡量按國標進行選用，而密封槽也應(yīng)該按相應(yīng)的標準進行設(shè)計。在不得已的情況下才自行設(shè)計，但尺寸公差要嚴格控制，粗糙度要符合要求，因為密封槽的寬度過大或深度過深都會造成壓縮量不夠而引起泄漏。
(2)零件及管路結(jié)構(gòu)設(shè)計要合理
 零件設(shè)計時要有導(dǎo)向角，以免裝配時損傷密封件。在有銳邊和溝槽的部位裝配密封圈時，要使用保護套，以免損傷密封件。
 設(shè)置液壓管路時應(yīng)該使油箱到執(zhí)行機構(gòu)之間的距離盡可能短，管路的彎頭、特別是90°的彎頭要盡可能少，以減少壓力損失和摩擦。
 液壓系統(tǒng)中應(yīng)盡量減少管接頭，系統(tǒng)漏油有30％～40％是由管接頭漏出的。
(3)要控制液壓系統(tǒng)的油溫
 油溫過高，潤滑油膜變薄，摩擦力加大，磨損加劇，密封材料老化增快，使之變硬變脆，并可能很快導(dǎo)致泄漏。
 控制液壓系統(tǒng)溫度的升高，一般從油箱的設(shè)計和液壓管道的設(shè)置方面著手。為了提高油箱的散熱效果，可以增加油箱的散熱表面，把油箱內(nèi)部的出油和回油用隔板隔開。油箱液壓油的溫度一般允許在5 5～65℃之間，最高不得超過70℃。當自然冷卻的油溫超過允許值時，就需要在油箱內(nèi)部增加冷卻水管或在回油路上設(shè)置冷卻器，以降低液壓油的溫度。
(4)選擇合適結(jié)構(gòu)的液壓元件和管接頭
 選擇合適的液壓元件，如電磁換向閥。若系統(tǒng)不要求有快速切換，則應(yīng)選擇濕式電磁閥。因為濕式電磁閥壽命長，沖擊小，推桿處無動密封，消除了推桿部位引起的泄漏。
 液壓系統(tǒng)中常用的管接頭有擴口式、卡套式和焊接式三類。這三種接頭各有特點，應(yīng)根據(jù)工作可靠性和經(jīng)濟性進行選擇。擴口接頭一般較為便宜，卡套接頭能承受較大的振動，焊接接頭用于能承受高壓、高溫及機械負載大和強烈振動的場合。
(5)嚴格控制制造質(zhì)量
 嚴格控制密封槽的尺寸公差，表面粗糙度要達到圖紙規(guī)定要求。槽邊不能有毛刺和碰傷，裝配前要清洗干凈。
 密封蓋尺寸和法蘭蓋螺孔要保證質(zhì)量，間隙不能太大，以避免密封件被擠出。

 另外，在生產(chǎn)中，要加強維護管理，有計劃地定期檢查、修理液壓設(shè)備，保護液壓設(shè)備，防止機械振動和沖擊壓力，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的泄漏，從而減少故障和油液的漏損，延長機器壽命，提高設(shè)備的完好率。