論機(jī)械中液壓系統(tǒng)泄漏的危害與控制思考

梅嘉星

（北京首鋼股份有限公司，河北 遷安 064404）

在目前，液壓設(shè)備的泄漏故障是常見的現(xiàn)象，在工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)中，泄漏的主要原因是液壓元件和管道中的液體流動(dòng)引起的壓力差以及部件之間的間隙導(dǎo)致的。此外，能夠影響工程機(jī)械密封的還有惡劣的工作條件。如果液壓系統(tǒng)泄漏，系統(tǒng)中的壓力會(huì)不斷減少，還會(huì)嚴(yán)重的污染周圍的生態(tài)環(huán)境，對(duì)生產(chǎn)非常不利，甚至?xí)a(chǎn)生更嚴(yán)重的后果。以下是對(duì)工程機(jī)械液壓系統(tǒng)泄漏的原因分析和控制液壓系統(tǒng)泄漏的有效措施。

1 液壓系統(tǒng)泄漏的兩大類

固定密封中的泄漏和運(yùn)動(dòng)密封中的泄漏是液壓設(shè)備泄漏的兩大類。在設(shè)備的固定密封中，主要是在油缸底部和每個(gè)接頭的連接處發(fā)生的泄漏；在設(shè)備的運(yùn)動(dòng)密封中，主要是在油缸的活塞桿、多端口閥閥桿等部位發(fā)生的泄露。液壓系統(tǒng)漏油也分為外泄漏和內(nèi)泄漏兩種情況，液壓油泄漏到環(huán)境中屬于外泄漏，高壓側(cè)和低壓側(cè)之間的壓力差和密封件失效引起的泄露屬于內(nèi)部泄漏，導(dǎo)致液壓油從系統(tǒng)內(nèi)的高壓側(cè)流向低壓側(cè)[1，2]。

2 機(jī)械中液壓系統(tǒng)泄漏的危害性及其原因

液壓系統(tǒng)的液壓傳動(dòng)就是利用密閉工作容積內(nèi)部的液體壓力進(jìn)行勢(shì)能的傳遞過程，沒有機(jī)械傳動(dòng)的原理成熟。然而，液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)很明顯，開發(fā)速度相對(duì)較高，并廣泛應(yīng)用于采礦工程，石油化工，機(jī)械工程和冶金等許多行業(yè)。但是在液壓系統(tǒng)的實(shí)際工作中，泄漏問題很常見，這對(duì)系統(tǒng)的安全生產(chǎn)有較大的負(fù)面影響，尤其是嚴(yán)重的油浪費(fèi)現(xiàn)象，造成環(huán)境污染，使機(jī)器經(jīng)常性的停工，不利于實(shí)際生產(chǎn)率的提高。對(duì)于這種情況，必須采取有效地措施來解決液壓系統(tǒng)漏油問題，其主要漏油情況有以下幾點(diǎn)：

（1）設(shè)計(jì)的不成熟。①密封件的因素。在液壓系統(tǒng)中，液壓系統(tǒng)的可靠性取決于密封的設(shè)計(jì)和選擇。在設(shè)計(jì)中，如果選擇的密封結(jié)構(gòu)與技術(shù)特性不符，沒有充分考慮液壓油與密封材料的相容性、壓力限制、負(fù)載條件、操作速度、環(huán)境溫度的變化等因素，就會(huì)使液壓系統(tǒng)直接或間接發(fā)生不同程度的泄漏。另外，對(duì)工作環(huán)境中的灰塵和雜質(zhì)，必須選擇有效的防塵密封結(jié)構(gòu)，防止灰塵和其他污染物對(duì)密封的影響，使液壓系統(tǒng)發(fā)生漏油的現(xiàn)象。②設(shè)計(jì)的其他因素在設(shè)計(jì)中，如果移動(dòng)表面的幾何精度和光滑度不高，并且沒有檢查接頭的強(qiáng)度，這會(huì)使設(shè)備在工作期間發(fā)生泄漏的情況。

（2）生產(chǎn)過程和安裝過程產(chǎn)生的因素。①生產(chǎn)過程產(chǎn)生的因素。所有的設(shè)備部件都有標(biāo)準(zhǔn)的尺寸，表面光滑度的標(biāo)準(zhǔn)和形位公差的范圍。如果在部件生產(chǎn)過程中，有些部件不符合尺寸范圍，如油缸的活塞半徑、密封圈的孔尺寸、密封槽的深度或?qū)挾龋蚣庸r(shí)由于圓角、毛刺、鉻剝落等問題，引起的密封件變形，就會(huì)失去密封功能，如果這些部件使用后，就可能會(huì)發(fā)生泄露。②安裝因素。由于工作人員在安裝過程中的不規(guī)范，如果用力過大，液壓元件就會(huì)變形，特別是在外力幫助下，對(duì)缸體、密封件等部件進(jìn)行敲打而造成的損壞;在安裝前，工作人員認(rèn)真檢查零件很重要，安裝時(shí)抹少許液壓油給零部件，輕輕的按入；在對(duì)零部件進(jìn)行清洗時(shí)，必須涂上柴油進(jìn)行清洗，特別是對(duì)防塵圈、密封圈等橡膠部件的清洗工作。

（3）環(huán)境污染和零部件的損壞①大氣污染。在大氣壓下，大約10%的空氣可以溶解在液壓油中，在高壓下，液壓油會(huì)溶解更多的空氣，并會(huì)產(chǎn)生氣泡在液壓油中，液壓支架可以在短時(shí)間內(nèi)運(yùn)行產(chǎn)生一定的壓力，并在高壓和低壓之間不斷的變化，使高壓側(cè)得氣泡溫度變高，低壓側(cè)的氣泡會(huì)發(fā)生爆裂的現(xiàn)象。如果零部件表面有損壞的情況，就會(huì)使表面磨損加快，液壓油發(fā)生泄漏。②顆粒污染。作為工程設(shè)備的主要驅(qū)動(dòng)裝置，如液壓缸在加工過程中直接暴露在環(huán)境中的活塞桿，雖然導(dǎo)向套上安裝有防塵圈和密封圈，灰塵和污垢也是不可避免的。在設(shè)備的運(yùn)行過程中，會(huì)加快密封件和活塞桿的磨損程度，發(fā)生液壓油泄漏，所以顆粒污染也是發(fā)生泄露的原因之一。③水污染。如果設(shè)備在潮濕的工作環(huán)境下工作，空氣中的水分會(huì)與液壓油發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生一些酸性物質(zhì)和污泥，大大的降低了液壓油的潤(rùn)滑性，從而加大零部件的磨損程度。潮濕的水份也會(huì)使控制閥閥門桿發(fā)生粘結(jié)的現(xiàn)象，導(dǎo)致閥門操縱的難度加大，可能導(dǎo)致密封件損壞，液壓油發(fā)生泄漏。④零件損壞。耐油橡膠是制造密封件的主要材料，使用時(shí)間久會(huì)老化，開裂，損壞等導(dǎo)致液壓油發(fā)生泄漏。在設(shè)備的運(yùn)行過程中，零部件也可能因?yàn)榕鲎捕鴵p壞，液壓油發(fā)生泄露。

3 分析機(jī)械液壓系統(tǒng)泄漏的控制策略

3.1 盡量避免沖擊和振動(dòng)

為有效降低管接頭沖擊和振動(dòng)引起泄漏的可能性，應(yīng)積極采用以下方法：①選擇使用緩沖支架并固定所有管子以吸收沖擊和振動(dòng)能量；②使用低電流閥門或電池減少?zèng)_擊水平；③保護(hù)內(nèi)部系統(tǒng)零部件，可以利用壓力控制閥來進(jìn)行；④使管接頭的數(shù)量減少，并嘗試采用焊接方法實(shí)現(xiàn)接頭；⑤使用直螺紋連接，彎頭或三通接頭以有效地替換椎管螺紋接頭；⑥使用回油裝置代替管道；⑦在安裝過程中應(yīng)使用最高壓力以及螺栓扭矩和堵頭扭矩，以避免破壞接頭表面和密封件；⑧合理的安裝管接頭。

3.2 合理選擇機(jī)械密封件

在為機(jī)械設(shè)備選擇密封件時(shí)，應(yīng)確保密封裝置盡可能滿足以下條件，以避免密封件磨損：①在工作壓力下應(yīng)具有理想的密封性能，并在壓力增加時(shí)自動(dòng)提高密封性能；②活動(dòng)密封件的摩擦阻力小；③密封和液壓油必須兼容；④制造簡(jiǎn)單，易于安裝和維護(hù)。應(yīng)注意的是，大多數(shù)動(dòng)態(tài)密封件具有精確的設(shè)計(jì)，如果動(dòng)態(tài)密封件按照質(zhì)量要求進(jìn)行處理并正確安裝，則可以正確使用該方法以消除泄漏的可能性。

在設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)人員可以采用以下幾種方法，延長(zhǎng)動(dòng)態(tài)密封件的使用時(shí)間：首先，使活塞桿和驅(qū)動(dòng)軸密封件側(cè)的負(fù)荷消除；其次，利用橡膠套保護(hù)活塞桿、防護(hù)罩和防塵圈，防止灰塵或磨料等雜質(zhì)的進(jìn)入；再次，可以合理地選擇過濾裝置，防止液壓油中灰塵的積聚，使清洗油箱變得更方便；最后，盡可能的降低活塞桿和軸的速度。

3.3 機(jī)械密封件的要求

如果在剛性固定表面之間安裝精密封件，可以防止液壓油泄露。然而，實(shí)際的密封效果總是受到設(shè)備具有大的間隙、低可控性和實(shí)際壓差的液壓系統(tǒng)中泄漏的危險(xiǎn)，零件表面質(zhì)量和密封長(zhǎng)度也會(huì)造成液壓系統(tǒng)中泄漏，其中間隙和零部件的質(zhì)量影響比較大。對(duì)此，有必要對(duì)所需密封零件的形狀和間隙密封的表面粗糙度，尺寸和密封槽的容差進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，在安裝完成之后對(duì)密封表面上的變形，進(jìn)行凹部的表面填充和連接，使得增加密封件的內(nèi)部張力，并且高于密封壓力。如果使用的零部件的剛度和螺栓預(yù)緊力不達(dá)標(biāo)，就會(huì)在表面相互作用和在油壓的作用下分離，然后出現(xiàn)間隙或不斷增加間隙，或者它可能會(huì)因密封件的表面粗糙度行成間隙。當(dāng)表面移動(dòng)時(shí)，靜密封也將變?yōu)閯?dòng)態(tài)密封。

3.4 合理的安裝板設(shè)計(jì)

將閥塊或底板螺栓固定到安裝表面，主要目的是改善密封的初始特性或有效地防止密封被推出凹槽或磨損。應(yīng)注意的是，安裝表面必須是直的，并且必須加工密封表面以確保表面粗糙度數(shù)為0.8μm。同時(shí)，表面不應(yīng)有徑向劃痕，用于接頭的螺釘應(yīng)有足夠的預(yù)緊力，以有效避免表面分離的問題。

3.5 正確控制油溫

影響油溫的上升的主要因素是是不合理的設(shè)計(jì)，液壓泵的配置情況，控制壓力的方法和泄壓方法，油管的設(shè)計(jì)，控制速度的方法和液壓元件的性能等。在密封件過早磨損的情況下，可能是油溫過高引起的。正常情況下，油溫每增加10攝氏度時(shí)，密封件的使用時(shí)間就會(huì)減半，因此，必須要合理的設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)或設(shè)施冷卻裝置，使油溫度保持在65攝氏度以下。

4 結(jié)束語

因此，機(jī)械的重要組成部分是液壓系統(tǒng)，它直接影響機(jī)械運(yùn)行的質(zhì)量和效率。因此，在前面，系統(tǒng)地分析和研究機(jī)械中的液壓系統(tǒng)泄漏問題，以及討論泄漏的主要危害并提出有效的控制措施，防止液壓系統(tǒng)的泄漏，有助于提高機(jī)械運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。