液压系统出现内泄漏故障的危害及机理分析

1、2 液压系统出现内泄漏故障的危害及机理分析 为了减少零件的磨损，两运动零件表面之间必须具有间隙， 因此产生液体的泄漏，而间隙密封是一种最简单而应用最广泛的 密封方法。液压系统中存在着很多的间隙密封，由于设计、制造 和装配误差、磨损不均和元件在工作中的变形等而产生缝隙，它 们因摩擦磨损而逐渐增大。当油液流经这些缝隙时，必然引起泄漏量加大，直接影响工程机械的正常运用，并造成工程机械操作 失灵、运转异常、效率降低、寿命缩短等，带来经济上的损失， 甚至发生安全事故，因此必须采用有效的方法来防止。在液压传 动中，常见缝隙形式有两种:一种是由两个平面形成的平面缝 隙，如柱塞泵的缸体与配流盘;另一种是由内外

2、圆柱表面形成的 环状缝隙，如柱塞泵的柱塞和柱塞孔。油液经过小孔和缝隙的泄 漏量究竟有多大呢?一般来讲，液压系统中主要的缝隙及泄漏量 是: (1)楔形缝隙。这主要是因两配合平面间平行度低，磨损不均 或装配不当而形成的。由该缝隙引起的泄漏量为 式中:q1泄漏量 p缝隙两端压力差 b与油液流速垂直方向缝隙宽度尺寸 h1、h2入口和出口缝隙高度，且h1h2 液压油动力粘度 l缝隙长度 (2)平行平面缝隙。如齿轮泵齿端与泵体之间的缝隙，齿轮端 面与端盖间的缝隙等。其泄漏量为 (3)环形缝隙。它主要产生于柱塞和柱塞孔之间，换向阀的阀 芯与阀体之间，以及液压缸活塞与缸体之间等配合处。其泄漏量为 式中:d缝隙

3、内圆柱面直径 相对偏心量(=e/h，e为偏心距) 其它参数含义同式(1)。 (4)圆环平面缝隙。如轴向柱塞泵中的油楔处等，其泄漏量为 式中:n泄漏缝隙处数量 d、d分别为圆盘的大、小直径。 其它参数含义同上。 液压系统总的内泄漏量为 综上所述，内泄漏量q的大小与缝隙两端压力差，液体粘 度，缝隙的长度、宽度和高度等值有关。内泄漏量q和缝隙高度 h3成正比，说明间隙增加不多，会造成泄漏量大幅度增多;也说 明了为什么液压元件的配合尺寸要求具有很高的精度;还说明了 可用减少缝隙(磨损量)的办法来减少泄漏。因此，在要求密封的 地方应尽量减少缝隙量。内泄漏量q与粘度成反比:当粘度下 降(油的粘度往往随工作

4、温度变化)内泄漏量将增加。同时与缝 隙长度l成反比，与压力差p成正比，而缝隙长度l与压力差 p是固有尺寸和工作性能指标，不得随意改变，所以只能在 缝隙高度h3与粘度上研究分析内泄漏原因及其影响因素。 从上述内泄漏量公式与技术设计角度及现场观察来看，造成内泄漏的主要原因是缝隙控制问 题和液压油使用及其温升发热，液压油变质，密封圈硬化膨胀; 缝隙控制必须从设计、制造、装配与分析使用条件及其管理等多 方面加以综合控制，这是解决内泄漏的关键。在实际工作中产生 内泄漏的原因有设计、制造、装配方面的问题。如配合间隙选择 不当、几何尺寸精度差、表面粗糙度低、加工粗糙、装配不良、有 污物等;也有设备维护、修理

5、、使用条件等管理方面的问题。而前 者对使用单位来说，只能从设备的购置上去预防。如购置性能设 计优良、质量可靠的产品;而对后者必须加强管理力度，并采取 有效的对策、措施来防止。至此，可以得出结论，与使用有关的影 响液压系统内泄漏的因素是:因润滑不良，油液污染(主要是 磨屑等颗粒污染物)使硬颗粒嵌入缝隙并使零件腐蚀、磨损，导 致缝隙尺寸超差或产生不必要的缝隙;液压油选用牌号不当或 油温过高使液压油粘度下降、油液变质，加剧磨损等，其中非 正常磨损造成的缝隙尺寸超差与液压油使用密切相关。 3 对液压油的要求 在液压传动中，液压油既是传递动力的介质，又是润滑剂， 在某些元件中又起密封作用。而液压系统中的

6、热量也往往是通过 油液而逐渐扩散出去，因此又起冷却作用。所以合理地选择、使 用、维护、保管液压油是关系到液压设备工作的可靠性、耐久性 和工作性能好坏的重要问题。早在1965年，美国国家流体协会就做出了“液压系统的故障至少有75%是由于油液的污染所造 成”的结论。因此必须正确的掌握液压油的各种理论性质，合 理地使用液压油，从而减少液压系统出现故障的次数。要保 证液压系统在各种情况下均能够可靠有效且经济地工作，液 压油必须符合以下几点要求: 1)具有合适的粘度和良好的粘温特性。粘度是液压油的 重要指标，对一定的液压系统，只能应用粘度变化范围有限的 工作介质才能正常工作。粘度过大，油液流动时阻力增加

7、，温 升快，能量损失大，系统效率降低;粘度过小，增加泵的容积损 失，并使油膜支承能力降低，而导致运动副间产生干摩擦，引 起泄漏增加，系统效率也要降低。 2)具有良好的润滑性能(抗磨性)。液压油的润滑性能保证 在不同压力、速度和工作温度等运转条件下都有足够的油膜 强度，以便构成液体润滑，减少磨损。 3)具有良好的抗氧化性。液压油的化学稳定性能好，不易 氧化和变质。 4)良好的抗剪切安全性。 5)防锈性能要好，不产生腐蚀。 6)抗乳化性和水解安全性好。即使有水混入，也能有较大 的分离性能，起泡少，消泡容易。 7)具有良好的抗泡沫性和空气释放性。 8)有良好的相容性，对密封材料的影响小，即油液与各种

8、 材料不起或少起化学作用，以免变质失效。 9)清洁度好和可流性优良。液压油质量应纯净，不允许有 沉淀，应尽量减少机械杂质、水份和灰尘等含量。 10)燃点、闪点应满足环境温度，挥发性要小，润滑油符合 这方面要求，即可保证其工作安全可靠。 正确合理地选择液压油是保证整个液压系统高效率、正 常运转的前提。我们要根据机械设备的工作环境和使用条件 (如工作温度范围、压力范围、液压系统设计的特点、泵的类型、 防磨损及防泄漏的要求、工作寿命、介质与材料的相容性、经 济性及环境因素等)选择适当的液压油。工程机械出厂时厂家 根据液压泵、马达、阀生产厂样本、并结合系统特点，给用户推 荐了液压油的品种和牌号，在使用中我们应根据工程机械使 用地区的气温等实际情况，再根据粘度要求确定液压油牌号。 4 液压油污染的原因与危害 按照基本要求正确地选用液压油，再加上合理地使用和 维护，就可以有效地提高液压设备的工作性能、效率、经济 性、可靠性和使用