液壓系統(tǒng)泄漏的原因及對策

摘要：液壓系統(tǒng)泄漏是機電產(chǎn)品漏油和產(chǎn)生故障的重要原因之一。液壓系統(tǒng)泄漏不僅造成油液資源浪費和污染環(huán)境，同時還造成停機損失、系統(tǒng)效率下降、火災(zāi)隱患、污染設(shè)備和制品等問題。液壓系統(tǒng)泄漏不僅影響了液壓系統(tǒng)與電氣傳動的競爭力，還影響到在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。為此，世界各國都非常重視這個問題。

關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)；泄漏；對策

液壓傳動技術(shù)誕生于18世紀(jì)，隨即得到迅猛發(fā)展。今天，各種液壓傳動設(shè)備在不同行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，在現(xiàn)代化機床上的應(yīng)用尤為普遍。液壓傳動是一種以液壓油作為工作介質(zhì)，利用液體壓力傳遞動力和進行控制的傳動方式。它具有傳送能量大、布局容易、結(jié)構(gòu)緊湊、傳動平穩(wěn)、便于頻繁換向和過載保護，并且各種元件容易實現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化等優(yōu)點，因而液壓傳動技術(shù)已經(jīng)成為機械工業(yè)發(fā)展的一個重要推動力。但是，液壓系統(tǒng)不可避免地會出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，系統(tǒng)的泄漏不僅嚴(yán)重影響了系統(tǒng)工作的安全性，也造成油液浪費、污染周圍環(huán)境、增加機器的停工時間、降低生產(chǎn)率、增加生產(chǎn)成本以及產(chǎn)品污損等現(xiàn)象的出現(xiàn)。因此，對液壓系統(tǒng)的泄漏必須加以預(yù)防和控制。液壓系統(tǒng)產(chǎn)生泄漏的原因十分復(fù)雜，學(xué)生很難掌握。本文結(jié)合生產(chǎn)實踐分析液壓泄漏產(chǎn)生的原因，使學(xué)生對此有一個清晰的認(rèn)識，從而為他們進入企業(yè)后能夠解決和處理液壓泄漏問題，提供寶貴的經(jīng)驗。

液壓泄漏的種類

在分析泄漏產(chǎn)生的原因之前，首先要知道什么是泄漏，還要了解液壓系統(tǒng)泄漏的種類。泄漏是指在液壓系統(tǒng)正常工作的情況下，從液壓元件的密封間隙漏出少量油液的現(xiàn)象。液壓系統(tǒng)泄漏主要有外泄漏和內(nèi)泄漏兩種：油液從液壓元件的高壓腔流向低壓腔的現(xiàn)象稱為內(nèi)泄漏；油液從系統(tǒng)內(nèi)部流到系統(tǒng)外部的泄漏稱為外泄漏。如圖1所示：油液從②流向①，稱為內(nèi)泄漏，油液從②流向③，稱為外泄漏。又如，SZ—100/80型注塑機壓系統(tǒng)的泄漏主要有兩種：固定密封處泄漏和運動密封處泄漏。固定密封處泄漏的部位主要發(fā)生在缸底、各管接頭的連接處等，稱為外泄現(xiàn)象；運動密封處泄漏主要發(fā)生在油缸活塞桿部位、多路閥閥桿等部位，稱為內(nèi)泄現(xiàn)象。

液壓系統(tǒng)泄漏的主要原因

在企業(yè)調(diào)研中，我們分析了液壓系統(tǒng)產(chǎn)生泄漏的幾種原因。發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)的泄漏一般都是在系統(tǒng)運行一段時間之后產(chǎn)生的，主要是由密封元件的設(shè)計加工和裝配、油液受到污染、系統(tǒng)的沖擊和振動等不良現(xiàn)象引起的。

密封元件引起的泄漏液壓系統(tǒng)的可靠性在很大程度上取決于系統(tǒng)密封元件的設(shè)計和裝配的質(zhì)量。由于密封結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，如在設(shè)計中沒有考慮到液壓油與密封材料的相容形式、負(fù)載情況、極限壓力、工作速度大小、環(huán)境溫度變化、溝槽的加工是否達到要求等；同時，又由于密封元件安裝不當(dāng)，引起表面磨損，造成密封配合的精度不符合要求，這些都在不同程度上直接或間接地造成了系統(tǒng)泄漏。另外，由于密封元件使用時間過長，出現(xiàn)老化、損傷、壓縮量不夠等現(xiàn)象，使得密封元件失效，也會造成泄漏。

油液受到污染引起的泄漏油液受到污染就會引起液壓系統(tǒng)的各種故障。統(tǒng)計表明，液壓系統(tǒng)的故障中，75%以上是由油液選擇不當(dāng)或油液污染引起的，液壓油受污染后形成的微小固體顆粒會加速相對滑動零件表面的磨損，劃傷密封件，從而引起泄漏，同時，顆粒污染也是加快液壓元件損壞的重要因素之一。另外，液壓油缸是注塑機液壓系統(tǒng)的主要執(zhí)行元件，其活塞桿導(dǎo)向套上裝有防塵圈及密封元件，但是，由于在工作過程中，活塞桿裸露在外，直接和環(huán)境接觸，所以，難免將塵埃、污物帶入液壓系統(tǒng)，加速密封元件和活塞桿等的劃傷和磨損，從而引起泄漏。

系統(tǒng)的沖擊和振動造成管接頭松動引起的泄漏根據(jù)塑料注射成型工藝的需要，SZ—100/80型注塑機液壓系統(tǒng)應(yīng)滿足足夠的合模力、注射座可整體前進與后退、注射壓力和速度可調(diào)節(jié)等要求，其工作循環(huán)如圖（2）所示。注塑機通常要將熔融的塑料以40～150MP的高壓注入模腔，使系統(tǒng)的壓力發(fā)生改變、注射座的前進和后移使系統(tǒng)的速度產(chǎn)生變化，并且在此過程中產(chǎn)生沖擊和振動，同時，管路內(nèi)部流動的油液因快速的換向和閥口的突然關(guān)閉而在瞬間形成很高的壓力峰值，使管接頭產(chǎn)生松動或?qū)⒚芊馊D入間隙損壞，以致造成泄漏。

總之，在講解液壓系統(tǒng)泄漏時，一定要大量結(jié)合工業(yè)實際應(yīng)用中常見的故障進行分析，讓學(xué)生真正了解泄漏產(chǎn)生的原因，提高處理問題、解決問題的能力。

液壓系統(tǒng)泄漏的防治對策

僅僅了解泄漏產(chǎn)生的原因是不夠的，更重要的是要掌握液壓系統(tǒng)泄漏的防治對策。導(dǎo)致液壓系統(tǒng)泄漏的原因是多方面的，以現(xiàn)有的技術(shù)和材料，很難從根本上消除液壓系統(tǒng)泄漏。但是，可以從液壓系統(tǒng)泄漏的原因出發(fā)，采取合理的措施減少泄漏的發(fā)生。

（一）密封元件引起泄漏的防治對策

首先，要合理設(shè)計和加工密封件溝槽。在教學(xué)演示中，直接取出液壓缸中的活塞桿，讓學(xué)生觀察溝槽形狀，告訴他們?nèi)绻簤焊酌芊鉁喜鄣脑O(shè)計、加工達到標(biāo)準(zhǔn)、要求，就能夠減少泄漏、防止油封過早損壞；否則，將會影響密封效果。密封溝槽的形狀、尺寸公差、形位公差和密封面粗糙度的設(shè)計和選用，應(yīng)嚴(yán)格按照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及手冊的要求執(zhí)行。合理設(shè)計靜密封件的密封槽尺寸及公差，可使安裝后的靜密封受到一定擠壓，產(chǎn)生變形，以便填塞配合表面的微觀凹陷，并把密封元件內(nèi)的壓力提高到高于被密封的壓力，從而避免泄漏的產(chǎn)生。

其次，密封表面的粗糙度要適當(dāng)。液壓系統(tǒng)相對運動副的表面粗糙度由密封設(shè)計和加工情況決定。粗糙度過高或出現(xiàn)軸向劃傷時，就會發(fā)生泄漏；粗糙度過低達到鏡面時，密封圈的唇邊就會刮去油膜，使油膜難以形成，密封唇口溫度迅速升高，加劇磨損。所以，密封表面及其與密封圈接觸的滑動面都要有適當(dāng)?shù)拇植诙取．?dāng)液壓缸、滑閥等的桿件出現(xiàn)軸向劃傷時，如果劃傷的程度較輕，可用金相砂紙打磨，如果劃傷嚴(yán)重則需要進行電鍍修復(fù)。

再次，要正確裝配密封圈。裝配前，應(yīng)對零件進行仔細(xì)檢查；裝配時，應(yīng)在零件表面涂少許液壓油，輕輕壓入；清洗時，應(yīng)該選用柴油，特別是密封圈、防塵圈、O形圈等橡膠元件一定要用柴油清洗，如果使用汽油則易使其老化失去原有彈性，從而失去密封機能。上課時，可以拿出掛圖讓學(xué)生觀察每種封圈的安裝要求。告訴學(xué)生在裝配Ｖ型、Ｙ型、ＹＸ型等有方向性的密封圈時，應(yīng)該將唇口對著壓力油腔，否則密封圈就起不到應(yīng)有的作用。還要告訴學(xué)生，在操作時應(yīng)該注意保護唇口，以免因被零件的銳邊、毛刺等鋒口劃傷而失去密封作用。對于旋轉(zhuǎn)接觸密封面（如液壓泵輸出軸端）而言，應(yīng)選用雙唇密封圈。O形圈雖然簡單，但是，由于它在受到較大油壓時，密封效果不理想，所以在使用時，應(yīng)該加上擋圈。

（二）油液污染的控制

液壓油污染的原因十分復(fù)雜，加之液壓油自身也在不斷產(chǎn)生油污，因此要徹底防止污染是很困難的。為了延長液壓元件的使用壽命，保證液壓系統(tǒng)正常工作，減少泄漏，切實可行的辦法就是將液壓油污染程度控制在某一限度以內(nèi)。實用中常采取如下幾種措施控制污染：

第一，減少外來污染。液壓裝置組裝前后必須進行嚴(yán)格清洗，油箱通大氣處要加裝空氣過濾器，并且通過過濾器向油箱灌油，維修拆卸元件時，應(yīng)在無塵區(qū)進行。油箱內(nèi)壁一般不要涂刷油漆，以免在油中產(chǎn)生沉淀物質(zhì)。

第二，濾除系統(tǒng)產(chǎn)生的雜質(zhì)。應(yīng)在系統(tǒng)的有關(guān)部位設(shè)置適當(dāng)精度的過濾器，并且定期檢查、清洗或更換濾芯。新油加入油箱前，要經(jīng)過靜放沉淀，過濾后方可加入系統(tǒng)中，必要時可設(shè)中間油箱，進行新油的沉淀和過濾，確保油液的清潔度。

第三，控制液壓油的工作溫度。液壓油的工作溫度過高會對液壓裝置產(chǎn)生不利影響，且油溫升高，會使粘性下降，增加泄漏量。液壓油本身也會加速氧化變質(zhì)，產(chǎn)生各種生成物，縮短其使用壽命。液壓系統(tǒng)的工作溫度最好控制在65℃以下，機床液壓系統(tǒng)則應(yīng)控制在55℃以下，若油溫過高，則應(yīng)給油箱加冷卻器降溫。

第四，定期檢查更換液壓油。應(yīng)根據(jù)液壓設(shè)備使用說明書的要求和維護保養(yǎng)規(guī)程的規(guī)定，定期檢查更換液壓油。比較科學(xué)的方法是定期取樣化驗，觀察油液的變質(zhì)情況，以決定是否需要換油。換油時要清洗油箱，沖洗系統(tǒng)管道及元件。

（三）減少系統(tǒng)的沖擊和振動

注塑機液壓系統(tǒng)的沖擊主要產(chǎn)生在變壓、變速、換向的過程中。此時管路內(nèi)流動的液體因為快速地?fù)Q向和閥口的突然關(guān)閉，而在瞬間形成很高的壓力峰值，使連接件、接頭與法蘭松動，密封圈擠入間隙或損壞，造成泄漏。為了減輕沖擊和振動，可以采取以下措施：（1）使用減振支架固定所有管子以便吸收沖擊和振動；（2）延長閥門開、關(guān)和運動部件制動換向的時間；（3）適當(dāng)加大管道直徑，盡量縮短管路長度，管道宜采用軟管，以增加系統(tǒng)的彈性；（4）盡量減少管接頭的使用數(shù)量，管接頭盡量用焊接連接。

液壓系統(tǒng)的泄漏問題是當(dāng)前機床使用過程中的重要研究課題，要讓學(xué)生明白不能只是單純地加強密封，而要系統(tǒng)地消除泄漏的根源，并采取有效措施予以治理。總之，講授液壓泄漏問題一定要與實際應(yīng)用相聯(lián)系，這樣才能提高學(xué)生分析、解決實際問題的能力，提高學(xué)生工程應(yīng)用的素質(zhì)。

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作者簡介：

陳林生（1969—），廣州市高級技工學(xué)校講師，研究方向為職業(yè)教育學(xué)。（本欄責(zé)任編輯：郝茵）