江漢運河龍洲垸船閘液壓油缸滲漏問題探究

劉意

【摘要】本文結合船閘液壓油缸滲漏問題研究理論知識，對江漢運河龍洲垸船閘油缸滲漏問題進行探究，提出一些預防油缸滲漏的初步措施。

【關鍵詞】船閘；油缸；滲漏；措施

一、船閘概況

龍洲垸船閘位于江漢運河長江入口段荊州市李埠鎮，船閘共安裝4臺額定啟閉力為800kN的豎式液壓啟閉機對稱布置于上下游閘首各閥門井頂部，用于輸水閥門啟閉操作。

二、船閘液壓油缸滲漏問題研究理論知識

（一）滲漏的分類

概括來講，船閘油缸滲漏主要分為內滲漏和外滲漏兩種。液壓油缸的內滲漏是指雙作用油缸的活塞頭密封出現泄漏現象，泄漏發生在內部；外滲漏是指不論雙作用還是單作用油缸，缸口與柱塞桿間以及導套與缸體間的密封出現泄漏現象，液壓油泄漏到了外面。

（二）滲漏的危害及產生的原因

1.外滲漏

液壓油泄漏到環境中，除了造成的經濟損失及對環境和機器本身的污染外，更嚴重的是使既定的控制動作受到影響，出現閘門飄移、閥門自墜、無法建立系統壓力等故障，影響液壓系統的正常工作，造成系統癱瘓甚至人身事故。故障原因概括分兩類：（1）油污染。據統計，在油缸外滲漏故障中，有75%以上都是由于液壓油選擇不當或油液污染引起。液壓油被污染后會形成微小的固體顆粒，這些顆粒會加速相對滑動的元器件表面的磨損，加速了活塞桿自身和密封元件的磨損、劃傷，而最終導致出現滲漏。（2）系統自身沖擊和震動。系統工作的溫度、濕度及疲勞程度等一定程度上影響了系統內部壓力變化。當系統壓力發生突變時，整個系統速度也會隨之變化，并在此過程中產生較大的自身沖擊和震動，使管路接口松動，并在液壓油瞬間形成的高壓力峰值作用下出現滲漏。

2.內滲漏危害及產生的原因

作為液壓系統的執行元件，嚴格控制內泄漏量對油缸極其重要。當發生內泄漏時，如果在伸縮運動過程中，輕則會影響其工作效率，重則直接導致整機無法正常工作；而如果是在保壓過程時，輕則會導致活塞桿緩慢回縮，嚴重時會造成如吊重急落、主機傾翻等重大事故。

影響液壓缸內泄漏的因素是多方面的，如由于磨損、變形等造成的密封間隙的改變，密封件的磨損老化，氣體、水及顆粒狀雜質對液壓油的污染，液壓缸工作溫度和密封兩端壓力差的極化，結構設計的合程度以及零部件的加工裝配精度等。

由此可見，磨損、變形、油液污染、裂紋、壓力過大、密封不良等都是造成油缸內、外滲漏的因素。發現船閘液壓系統滲漏的原因并尋求有效地解決措施已刻不容緩，有必要對其進行深入研究。

三、龍洲垸船閘液壓油缸滲漏問題分析

（一）確定滲漏類型

龍洲垸船閘出現閥門自墜故障后，經現場系統檢查及研究，排除油缸外滲漏故障可能性。為明確滲漏故障，進行如下計算校驗：根據流體在環形縫隙中流量的計算公式，可有內泄漏量：

式中：d為缸筒內徑；u為液壓油動力粘度；l活塞密封長度；δ為活塞與缸筒同軸時的單側間隙值；ψ為偏心比；e為偏心距；p?為密封兩端壓力差；0 u為活塞與缸筒的相對速度。由（1）式分析，易知，對于基本參數已定的液壓缸來說，影響其內泄量的主要因素有間隙δ、液壓油動力粘度μ、壓差Δp以及相對速度u0，其中以間隙δ影響最大。

查詢圖紙及技術文件得知龍洲垸船閘閥門油缸內徑300mm，計算得出：q=3.29ml/min；查詢文獻得知當油缸內徑達300mm時，正常內泄露量不得大于1.32ml/min，因此，明確其故障為內泄露。

（二）滲漏的原因

（1）密封老化。經拆卸檢查發現油缸內部多處密封老化變形，失去基本密封作用。其老化部位主要集中在O形圈、V形圈及防塵圈等處。

（2）油液污染。經專業油液檢測公司取樣檢測發現油缸內部液壓油受到一定程度的污染。

（三）防止內滲漏的措施

（1）液壓缸在設計初期，應考慮油壓造成的缸筒變形，可以適當減小密封設計間隙或者加大缸筒壁厚。

（2）缸筒材料的選擇，在考慮生產能力及經濟成本的前提下，盡量提高材料的彈性模量。

（3）選擇液壓油時，不僅要考慮液壓缸工作時的溫度范圍，并且增加排氣孔等裝置，嚴格控制液壓油的含氣量及水分。

（4）減少液壓系統的沖擊和振動。在允許的范圍內，延長閘閥門開關以及運動部件變向的時間。盡可能增加、改善緩沖裝置，減緩速度變化強度，尤其是對動作頻繁的液壓油缸，以此減小其沖擊造成的壓力增大。

（5）必須要求合理地設計和加工密封件溝槽。粗糙程度過高或過低都會造成磨損和劃傷，導致滲漏。

（6）在裝配密封圈時方法要正確，過程中應嚴格小心。

四、結論

本文結合船閘液壓油缸滲漏問題研究的理論基礎，針對江漢運河龍洲垸船閘油缸滲漏問題進行了探究，從而得出一些預防油缸滲漏的初步改善措施，為以后進一步研究打下基礎，同時也為液壓缸的密封結構設計提供了依據。

參考文獻

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