装甲车辆液压系统泄漏问题研究

彭 海 ，柳 波 ，杨春枫 ，霍华斋

（1.中南大学机电工程学院，湖南长沙 410083；2.76327部队，湖南郴州 423026）

1 泄漏的含义及其危害

泄漏是指系统压力油液从压力高的地方，经过缝隙流向压力低的地方，或者流向系统之外[1]。2种泄漏类型：淤内泄漏，系统压力油从高压腔经间隙流向低压腔；于外泄漏，系统压力油从系统内部流向系统外部。一旦系统压力油发生泄漏，不但造成能源的浪费与设备性能的下降，而且极易造成环境污染，进而产生其他的连锁危害。比如：系统压力变小、执行机构失控、系统外围环境受污染、系统容积效率低等。容积效率的表达见式（1）。

N——系统输入功率

△Q——系统泄漏量

P——系统压力

由式（1）可得，系统泄漏量越大，则容积效率越低，如图1所示。压力油液从于流向盂就称为外泄漏，从于流向淤就称为内泄漏。

装甲车辆液压系统泄漏问题主要发生在：底盘行动系统的转向、换挡、制动、传动等液压助力装置；炮塔武器系统的液压驱动装置等部位（表1）。一旦发生压力油泄漏，轻则影响装备战技性能，扰乱部队正常的备战训练计划，重则危及装备安全及乘员人身安全。因装甲车辆液压泄漏问题发生的规律性不强、危害性较强、处置难度较大的特点，泄漏问题现已成为制约基层修理分队液压系统维修保障能力生成的瓶颈问题。

图1 液压系统2种泄漏类型

表1 装甲车辆部分常见泄漏案例

2 泄漏原因分析

缝隙泄漏与多孔隙泄漏是液压系统的主要泄漏形式。

2.1 泄漏量

为方便量化分析泄漏量，将油液泄漏近似简化为同心偏心圆环缝隙泄漏、平行倾斜平板缝隙泄漏和圆盘缝隙径向泄漏等形式[2]。

（1）泄漏量（平行平板缝隙）。

（2）泄漏量（倾斜平板缝隙）。

（3）泄漏量（环形缝隙）。

（4）泄漏量（平行圆盘径向缝隙）。

（5）泄漏量（细长小孔）。

以上各式中，b为缝隙宽度，h为缝隙高度，h1，h2为入口和出口间隙高度，R1为圆环内直径，R2为圆环外直径，d为圆环直径，u为油液黏度，l为缝隙长度，△P为缝隙压差。

由公式（2）～（6）可以得出，泄漏量Q与h3成正比，与压力差△P成正比，与黏度u成反比，即：

2.2 影响因素分析

泄漏问题既有原始设计方面的原因，也有装配调试、维护保养等方面的因素，其基本原因可归结于系统温度过热、液压冲击及间隙误差过大等3方面。加之装甲车辆的特殊作业环境与使用强度，系统极易产生振动、锈蚀、温度过高、压差过大等问题，进而催生了泄漏情况的发生。

2.2.1 系统温度

系统温度对油液黏度和热膨胀性的影响明显。

（1）油液黏度。油液的油温特性目前尚无通用的关系式，主要有以下几种表达关系[3]。

式中，a，b，c为常系数，T为工作温度，uT为温度为T时的油液黏度，u0为常温下的油液黏度。

（2）热膨胀性。假设油液温度已平衡，则：

式中，QT为油液在T温度时的泄漏量，Q0为油液在常温常压下的泄漏量，T0为油液初始温度，酌为油液热膨胀系数。

由公式（8）～（11）可知，从油液黏度的角度来看，温度越高，油液黏度就越低，而从公式（7）已知黏度越低则油液泄漏量越大，于是可得，系统温度越高，则泄漏量越大。从热膨胀性角度来看，由公式（12）也易知，系统温度越高，则泄漏量越大。综合可得，系统温度与泄漏量正相关。

2.2.2 液压冲击

液压冲击也是造成系统泄漏的重要原因之一，主要发生在系统快速变压、变向、启停制动等环节。以液压缸为例。

式中，△P为稳定工作压差，△P升为液压冲击产生的压差升高值，p为油液密度，u0为稳定工作时油液流速，c为冲击波速度，K为体积压缩系数。由公式△P升=pcu0可知，液压冲击产生的压差与油液密度、流速及体积压缩系数正相关，密度与压缩系数固定，则流速越大，液压冲击产生的压差就越大，系统泄漏量就越大。

2.2.3 间隙

由公式（7）已知，h是表征缝隙大小的物理量，系统泄漏量与h3成正比，显然，泄漏量也与h正相关。缝隙越大，则泄漏量越大。初始装配不当、油液污染、磨损后间隙扩大等都是间隙问题产生的原因。

综上所述，液压系统泄漏与液压油液温度、液压冲击及间隙误差三者均正相关。

3 泄漏的预防

装备发生泄漏问题以后，可以采用调整更换密封圈的办法来进行封堵，也可利用油液泄漏管、挡油板等装置来积极引流，使泄漏油液回到油箱。解决泄漏问题的关键是在于事前的预防。

3.1 完善系统设计

优化管路设计，尽量减少液压回路中的液压元件，减少油管弯曲程度和油管接头的数量；适度采用防冲击与振动措施，如引入单向阀来降低液压泵启停时带来的冲击，尽量延长换向时间以降低换向阀启停时产生的冲击等。

3.2 精细选型及装配

密封圈选型时，应严格按照标准规范来确认相关沟、槽、面的加工尺寸符合要求，膨胀石墨、液态密封胶等新型材料和制品是防治液压泄漏问题的理想材料；液压油选型时，严格按照系统要求进行选型，确保油液质量可靠。装配前，应检查并确保系统的泄漏量、耐压性等指标达标，装配时，应注意保持系统的清洁，重点防范因装配疏忽而发生污染物侵入的情况，装配完以后，检查并确保系统无泄漏发生。

3.3 防止油液污染

在压力油加注、系统维修保养等环节，做好足够的清洁防范措施，防止人为带入杂质进而产生油液污染。受装甲车辆外围作业环境的限制，进行压力油加注、系统维修保养等任务时，都应配套相应的防护设施，如配备专用工作台面、穿戴不易脱落的纤维工作服等。

3.4 加强维护保养

就基层分队而言，一要严格依照装备整车等级修理与三级保养等制度规范实施维修保养，做到人员、时间、内容、质量的四落实；二是根据液压系统关联耦合性强、拆卸安装难度大的特点，在装备动用前后、封存启封等环节实施液压系统专项检查，重点检查系统间隙、油压、油温、油水清洁度等内容，发现问题时及时调整保养计划并进行泄漏处理，力争做到防范于未然。