液压系统的泄漏原因及应对措施

2023-01-04

液压系统被广泛应用在经济社会中的各个领域, 虽然各领域对液压系统工况的要求不同, 但其主要还是由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件、和液压油等五部分组成。然而泄漏是液压系统普遍存在的故障现象, 主要是由于液体在液压元件和管路中流动时产生压力差及各元件存在间隙等引起泄漏。另外, 液压系统工作环境也会对液压系统的密封产生一定的影响。液压系统一旦发生泄漏, 将会引起系统失压, 导致液压系统丧失工作能力, 甚至发生严重安全生产事故。因此, 对液压系统的泄露应有足够的认识和防漏措施。液压系统的泄露主要分为:外漏和内漏。本文主要介绍液压系统两种主要泄漏故障的原因和排除方法以及防漏与治漏的措施。

1 液压系统泄漏的两种主要泄漏故障的原因

1.1 液压系统内漏故障的原因

内漏主要存在于液压系统内部机构, 比如液压泵、液压缸、分配器等部位。内漏故障一般不易被发现, 有时还需借助仪器进行检测和调整, 才能排除。主要在以下几个方面。

1.1.1 齿轮液压泵相关部位严重磨损或装配错误

齿轮泵由一对互相啮合的齿轮和泵体等主要零件组成两个相互封闭的吸、排油的密封空间的容积变化达到吸油和压油的目的。通过齿轮泵的结构分析, 各个零件之间的间隙是导致内漏的原因, 可以得出以下情况。

(1) 径向间隙:是指齿顶与壳体内圆柱面之间的间隙, 也就是说液压泵齿轮与泵壳的配合间隙超过规定极限就会导致内漏, 由于通过径向径向发生泄漏的其方向与齿轮旋转的方向相反, 且封油长度大, 所以泄漏量不大, 约占整个齿轮泵泄露量的15～20%。

(2) 轴向间隙:是指齿轮端面与轴承座圈或盖板之间的间隙, 通过次间隙泄露的油液漏到吸油腔及齿轮轴表面, 由于轴向间隙泄露的路线多, 封油长度短, 所以通过轴向间隙泄露能占整个齿轮泵泄露总量的70%～80%, 要提高齿轮泵的容积效率或工作压力, 就要减少轴向间隙泄露, 因此在使用过程中齿轮轴套与齿轮端面过度磨损, 使卸压密封圈预压缩量不足而失去密封作用, 导致液压泵高压腔与低压腔串通, 内漏严重。

(3) 拆装液压泵时, 在2个轴套 (螺旋油沟的轴套) 结合面处, 将导向弹簧钢丝装错方向。隔压密封圈老化, 卸压密封胶圈应装在非吸液腔 (口) 一侧, 并保证有一定预紧压力, 否则密封圈容易快速损坏, 导致高压腔低压腔相通, 造成液压泵丧失工作能力。

1.1.2 液压缸密封圈磨损、老化或外力所致缸体失圆

液压油缸的作用是将工作油压的压力能转变为往复运动的机械能, 按结构形式可分为, 活塞缸、柱塞缸、伸缩套筒缸和摆动缸等。由于液压缸有往复运动的特点, 因此在使用过程中容易发生以下问题。

(1) 工作液压油缸内的活塞密封圈、活塞杆与活塞接合处的密封挡圈、定位阀密封圈磨损造成间隙过大或损坏。

(2) 缸筒受到到外力影响而失圆严重时, 导致液压缸上、下腔的液压油相通。若失圆不太严重, 可采取更换加大活塞密封圈的办法来恢复其密封性;若圆度误差超过0.05mm时, 则应对缸筒进行珩磨加工, 更换加大活塞, 来恢复正常配合间隙。

1.1.3 分配器上的安全阀和回油阀关闭不严

(1) 安全阀磨损或液压油过脏;球阀锈蚀, 调节弹簧弹力不足或折断;液压油规格不相符;液压油油温过高, 都会使安全阀关闭不严。

(2) 回油阀磨损严重或因液压油过脏而导致回油阀关闭不严。

(3) 滑阀与滑阀孔磨损, 使间隙增大, 油缸的油在活塞作用下从磨损的间隙处渗漏, 流回油箱。

1.2 液压系统外漏的原因

外漏主要原因包括管路破裂、接头松动、紧固不严密等情况等造成的。外漏的部位主要可分为以下几种。

(1) 液压元件等接合面的泄漏, 例如:阀盖板、板式阀、叠加阀等。漏油主要是由几方面问题所造成:加工粗糙、有磕碰等现象、沟槽底平面粗糙度低、同一底平面上各沟槽深浅不一致、安装螺钉长、强度不够, 造成密封面不严, 产生漏油现象。

(2) 管接头和油塞在液压系统中使用较多, 在漏油事故中所占的比例也很高, 可达40%管接头漏油大多数发生在与其它零件联接处, 如阀底板、管式元件等与管接头联接部位上, 当管接头采用公制螺纹连接, 螺孔中心线不垂直密封平面, 即螺孔的几何精度和加工尺寸精度不符合要求时, 会造成组合垫圈密封不严而泄漏。当管接头采用锥管螺纹连接时, 由于锥管螺纹与螺堵之间不能完全吻合密封, 如螺纹孔加工尺寸、精度低, 极易产生漏油。

(3) 温升发热往往会造成液压系统较严重的泄漏现象, 它可使油液粘度下降或变质, 使内泄漏增大;温度继续增高, 会造成密封材料受热后膨胀增大了摩擦力, 使磨损加快, 使轴向转动或滑动部位很快产生泄漏。

2 根据内漏外漏的原因采取治漏措施

2.1 密封元件选型应符合设计要求

由于预防和治理泄漏的手段主要靠密封元件, 因此要掌握密封元件的选用原则。

(1) 工作压力是密封件设计的主要依据, 故密封装置的型式、结构、材料等均与压力密封相关。高压时, 采用刚性大的密封材料, 以减少密封件的永久变形;控制密封件的挤出量, 必要时可以增设档圈;还可增加缓冲密封件, 以免高压直接作用于密封件上, 造成元件损坏或降低使用寿命。

(2) 密封元件在高速运动时, 容易发热, 导致密封材料变质并破坏油膜, 将会加剧密封元件的磨损, 采用聚四氟乙烯树脂的组合密封件能得到较好改善。

(3) 应选用耐磨性好的密封材料, 并可以使用防尘圈, 以提高防尘能力, 润滑不良或工作环境粉尘严重均会加剧密封件的磨损, 降低工作压力。

(4) 在选择密封元件时要考虑其材料和接触物体的相容性。若油液或润滑脂与密封件、材料不相容, 可引起密封件的膨胀或收缩造成密封元件工作状态不良, 并加速密封件的老化、失效。

(5) 须考虑密封件偏心补偿的问题, 因为密封元件在振动的工况下将引起微小变形, 如果振动的程度剧烈或密封件已磨损, 不能补偿振动引起的位置偏移时, 提高密封件材料的弹性是改善偏心补偿的有效方法。

2.2 严格按照安装工艺进行组配预防泄漏

(1) 静结合面的泄漏, 要合理选用螺纹连接件, 应考虑到工作压力、压力脉动、冲击和振动等方面;法兰连接件密封部位的加工精度及表面粗糙度等均应符合要求;管接头的加工质量和装配质量必须符合规范要求;为减少因冲击和振动造成管接头松动而引起的泄漏, 可适当的采用减振支架来固定管路, 还用尽量减少管接头的数量;固定螺栓的拧紧力矩要符合规定;多个阀块相连接时, 应避免用过长的螺栓连接;装配时, 须特别注意个密封零部件的清洁, 并按照规定的方法安装, 以防止密封件在装配时被损坏。

(2) 动结合面的泄漏, 多为密封件老化、破损、或密封件的材料、形式与使用条件不符, 相对运动的表面粗糙或划伤等造成。应避免活塞杆和驱动轴密封件上的侧向载荷, 防止密封件非正常变形;用防尘圈和防护罩保护活塞杆, 以防止粉尘以及其他杂质侵入;在保证液压系统正常工作的前提下, 尽可能的降低活塞杆和转轴的运动速度。