液压系统的泄漏及其防治

2013-11-12梁立民

同煤科技 2013年4期

梁立民

（太原理工大学机械工程学院，山西太原 030024）

0 引言

液压系统是工程机械中的重要部分，具有体积小、质量轻、结构紧凑、运动平稳等优点，因而在各个工业部门得到广泛的应用。在造纸、纺织、塑料、橡胶等轻工行业，机械设备上大量使用着液压系统。在矿山、石油、冶金等重工业中，由于液压系统能传递很大的能量，而设备的重量相对其他传动方式来说又较小，所以应用更加广泛，例如采煤机调高液压系统。该系统主要由手动换向阀、高压溢流阀、液压锁、调高油缸、液压泵、过滤器、液压表、安全阀、油箱等组成。

采煤机液压调高原理见图1。

图1 采煤机液压调高原理

1 液压系统泄漏的危害

液压系统普遍存在泄漏现象，在一定程度上影响液压系统的正常工作[1]。油液的泄漏将造成以下几个方面的影响：①使系统工作压力下降，影响系统的工作能力；②浪费油液，降低系统工作效率，以致油温升高；③使额外的停工时间加长，降低生产效率；④泄漏出来的油液会污染工作环境，使工作条件恶化，危害人的身体健康；⑤泄漏严重可引起控制失效、工作元件损坏，使工作的安全性受到威胁[2]。因此，对液压系统泄漏的控制显得十分重要。

2 液压系统泄漏的分类

根据油液在系统中的泄漏位置，泄漏可以分为内泄漏和外泄漏[3]。内泄漏是指由于液压系统内部高低压间存在压力差，油液从高压侧流向低压侧而形成的泄漏，主要发生在液压泵、液压缸、液压阀、液压马达内部。外泄漏是指油液从系统内部泄漏到外部的环境中去，如齿轮泵的端面泄漏、液压油管的渗透泄漏等。

根据液压系统的泄漏形式，泄漏可以分为缝隙泄漏、多孔隙泄漏、粘附泄漏和动力泄漏。

缝隙泄漏是指缝隙中的油液在一定的压力差作用下从高压侧流向低压侧而产生的泄漏，如叶片泵的叶片端与定子内表面之间的泄漏，液压缸的活塞与缸内壁之间的泄漏等。

多孔隙泄漏是指液压元件之间由于存在表面粗糙度使两表面不能完全的接触，于是油液在压力差的作用下通过这些孔隙而形成的泄漏。如由于铸件组织疏松、焊缝缺陷夹杂、密封材料存在毛细孔等引起的泄漏。

粘附泄漏是指具有一定黏性的油液与固体表面接触后在固体表面上形成一层油液，当油液层过厚时被密封圈刮落而产生的泄漏。如液压缸工作时活塞杆伸缩造成的泄漏。

动力泄漏是指当转轴具有螺旋形痕迹的凹糟时，油液随回转的凹槽流动而产生的泄漏。如传动轴密封圈的边缘处由于加工痕迹而形成的泄漏[4]。

3 液压系统泄漏的原因

3.1 密封元件密封不严

液压系统的密封元件是保证液压系统可靠性的关键部件。导致密封不严的原因较多。首先，密封结构设计不合理，或选用密封元件时没有考虑到系统的负载情况、极限压力、温度变化等因素导致密封不严的问题。其次，在装配过程中，过度拉伸密封元件会使密封元件失去原有的弹性，或在密封元件翻转时划伤其边缘等，都会引起密封不严。此外，密封元件的老化、损伤等也是导致密封不严的重要原因。

3.2 系统油液受到污染

油液污染主要有气体、固体和液体污染[5]。

气体污染主要是指空气污染。在大气压下，普通液压油可溶解10%左右的空气，而在高压下则会溶解更多的空气。如果液压系统中的油液中含有气泡，则油液压力会在极短的时间内在高低压之间迅速变换，导致气泡在高压侧温度升高，在低压侧发生破裂。此时，如果液压油泵的内部零件表面存在凹点和损伤，油液就会高速冲向这些零件表面，加速零件表面的磨损，进而引起泄漏。

固体污染主要是指颗粒污染。在液压系统的装配过程中，不可避免地有粉尘颗粒进入系统内部，使油液里的杂质增多，导致回油不畅，并加速相关密封元件的磨损，引起泄漏。

液体污染主要是指水污染。由于各种因素可能会使一定量的水进入系统，水可与油液进行化学反应，生成酸性物和油泥，使油液的润滑性能降低，导致液压元件的磨损加剧，进而造成泄漏。

3.3 液压管路质量差或安装不规范

（1）液压管路质量差。由于液压系统一般具有一定的压力，因此其管路多用钢管、紫铜管和尼龙管等耐压管道。若管路质量差，其壁厚不均匀，承载能力低下，在压力油的冲击下易发生管路损坏，进而引起漏油。

（2）管路安装不规范。在液压管路安装中应遵守相关规定，如弯曲半径等，否则管路弯曲的地方会在油压的冲击作用下逐渐产生渗漏。硬管弯曲半径过小会导致管路外侧的管壁变薄，内侧的管壁产生褶皱，使管路在弯曲处存在极大的应力，削弱了管路的强度，在强烈的振动或冲击下管路就易产生横向裂纹而发生泄漏现象。弯曲处出现较大的椭圆度时，管内的油压脉动易导致弯曲处产生纵向裂纹而发生泄漏现象。软管安装时，若弯曲半径不符合相关规定或软管发生扭曲等，就会引起软管产生破损而漏油。

3.4 系统油液温度过高

油温升高时，油液会变质或黏度下降，使内泄漏加剧；油温过高，会导致密封元件受热膨胀，使相对运动的摩擦阻力增大，加快元器件磨损，使密封元件过早变质、失效，引起系统泄漏。

3.5 系统内部的冲击振动

在液压系统的变压、变速、换向的过程中会产生一定的冲击，冲击会瞬间达到极高的压力峰值，使连接元器件产生松动或密封圈被损坏等导致油液泄漏。另外，机械振动也容易导致管路接头松动，使系统产生泄漏。

4 液压系统泄漏的防治措施

（1）合理地设计和加工。设计液压系统时，合理地设计液压系统和液压装置。要采取必要的防漏措施，增设必要的防漏结构，还要正确选用密封装置和管路接头等。加工过程中密封部位的沟槽、面的加工尺寸精度、粗糙度等应符合有关规范要求。

（2）正确的装配。装配液压元件时，要杜绝野蛮操作，如过度用力，用铜棒等敲打缸体或密封元件等。装配密封元件时可涂抹润滑剂，以增加润滑，便于安装。并且，密封元件在安装之前要经过精心检查，不合要求的坚决不用。安装过程中要保持液压元件及附件、密封件和管件的清洁，避免杂质进入密封处。另外，安装时要尽量使用专业工具，以使安装更加规范。

（3）防治油液污染。注油时要选用合适的过滤装置，防止杂质进入系统。在液压泵的吸油口处应安装粗滤器，且吸油口距油箱底部要有一定的距离。液压泵的输油管路上应安装精滤器。液压油箱的隔板上应加装过滤网，以除去回油过虑器未能滤去的杂质。另外，要定期对油液进行全面检测，发现油液污染要及时更换过滤器滤芯。若油液污染严重，需立即更换新油，并清洗油箱。

（4）正确安装管路，严禁违规装配。管路安装过程中要按相关规定正确安装。软管安装时不要使管道扭曲。为便于观察，可在软管上划一条线，看其是否发生扭曲。直线安装时，软管要留有30%左右的余量，以适应油温变化、受拉和振动的需要。软管弯曲处的弯曲半径至少要大于9 倍的软管外径，切弯曲处到管接头的距离至少等于6 倍的软管外径。硬管弯曲处的弯曲半径要大于硬管外径的3～5 倍。另外，不管是软管还是硬管都不可强拆强安，安装过程中要符合相关要求。

（5）控制油液温度。油温过高会导致密封圈膨胀、老化、失效，因此控制油液温度是防治系统泄漏的重要措施。要保持油液在油箱中的正确油位，以使油箱内有足够的循环冷却油。保持冷却器内水量充足，以便对油液进行冷却。还应合理地设计高效的液压系统或冷却装置，使油液温度保持在65℃以下，最高不要超过80℃。高压油长时间不必要地从溢流阀流回油箱使油液温度升高时，应改进回路、改用变量泵或卸荷措施等。再者，要按使用说明书或相关手册，合理选用液压油和密封元件。

（6）减少冲击和振动。正确安装和调定液压泵、溢流阀、安全阀、蓄能器等液压元器件以减少冲击；合理使用避振喉、减振器、胶管等，以防止振动传递进而引起共振。另外，尽量减少管接头的使用数量，适当布置压力控制阀以保护系统的液压元器件。

（7）及时维护和保养。定期检查、维修液压系统，检查液压元件是否正常工作，液压系统是否泄漏。发现泄漏要及时处理。发现液压元件损坏，要对损坏的零件及时加以更换，以保证液压系统的正常运转。