裝甲車輛液壓系統泄漏問題研究

彭 海 ，柳 波 ，楊春楓 ，霍華齋

（1.中南大學機電工程學院，湖南長沙 410083；2.76327部隊，湖南郴州 423026）

1 泄漏的含義及其危害

泄漏是指系統壓力油液從壓力高的地方，經過縫隙流向壓力低的地方，或者流向系統之外[1]。2種泄漏類型：淤內泄漏，系統壓力油從高壓腔經間隙流向低壓腔；于外泄漏，系統壓力油從系統內部流向系統外部。一旦系統壓力油發生泄漏，不但造成能源的浪費與設備性能的下降，而且極易造成環境污染，進而產生其他的連鎖危害。比如：系統壓力變小、執行機構失控、系統外圍環境受污染、系統容積效率低等。容積效率的表達見式（1）。

N——系統輸入功率

△Q——系統泄漏量

P——系統壓力

由式（1）可得，系統泄漏量越大，則容積效率越低，如圖1所示。壓力油液從于流向盂就稱為外泄漏，從于流向淤就稱為內泄漏。

裝甲車輛液壓系統泄漏問題主要發生在：底盤行動系統的轉向、換擋、制動、傳動等液壓助力裝置；炮塔武器系統的液壓驅動裝置等部位（表1）。一旦發生壓力油泄漏，輕則影響裝備戰技性能，擾亂部隊正常的備戰訓練計劃，重則危及裝備安全及乘員人身安全。因裝甲車輛液壓泄漏問題發生的規律性不強、危害性較強、處置難度較大的特點，泄漏問題現已成為制約基層修理分隊液壓系統維修保障能力生成的瓶頸問題。

圖1 液壓系統2種泄漏類型

表1 裝甲車輛部分常見泄漏案例

2 泄漏原因分析

縫隙泄漏與多孔隙泄漏是液壓系統的主要泄漏形式。

2.1 泄漏量

為方便量化分析泄漏量，將油液泄漏近似簡化為同心偏心圓環縫隙泄漏、平行傾斜平板縫隙泄漏和圓盤縫隙徑向泄漏等形式[2]。

（1）泄漏量（平行平板縫隙）。

（2）泄漏量（傾斜平板縫隙）。

（3）泄漏量（環形縫隙）。

（4）泄漏量（平行圓盤徑向縫隙）。

（5）泄漏量（細長小孔）。

以上各式中，b為縫隙寬度，h為縫隙高度，h1，h2為入口和出口間隙高度，R1為圓環內直徑，R2為圓環外直徑，d為圓環直徑，u為油液黏度，l為縫隙長度，△P為縫隙壓差。

由公式（2）～（6）可以得出，泄漏量Q與h3成正比，與壓力差△P成正比，與黏度u成反比，即：

2.2 影響因素分析

泄漏問題既有原始設計方面的原因，也有裝配調試、維護保養等方面的因素，其基本原因可歸結于系統溫度過熱、液壓沖擊及間隙誤差過大等3方面。加之裝甲車輛的特殊作業環境與使用強度，系統極易產生振動、銹蝕、溫度過高、壓差過大等問題，進而催生了泄漏情況的發生。

2.2.1 系統溫度

系統溫度對油液黏度和熱膨脹性的影響明顯。

（1）油液黏度。油液的油溫特性目前尚無通用的關系式，主要有以下幾種表達關系[3]。

式中，a，b，c為常系數，T為工作溫度，uT為溫度為T時的油液黏度，u0為常溫下的油液黏度。

（2）熱膨脹性。假設油液溫度已平衡，則：

式中，QT為油液在T溫度時的泄漏量，Q0為油液在常溫常壓下的泄漏量，T0為油液初始溫度，酌為油液熱膨脹系數。

由公式（8）～（11）可知，從油液黏度的角度來看，溫度越高，油液黏度就越低，而從公式（7）已知黏度越低則油液泄漏量越大，于是可得，系統溫度越高，則泄漏量越大。從熱膨脹性角度來看，由公式（12）也易知，系統溫度越高，則泄漏量越大。綜合可得，系統溫度與泄漏量正相關。

2.2.2 液壓沖擊

液壓沖擊也是造成系統泄漏的重要原因之一，主要發生在系統快速變壓、變向、啟停制動等環節。以液壓缸為例。

式中，△P為穩定工作壓差，△P升為液壓沖擊產生的壓差升高值，p為油液密度，u0為穩定工作時油液流速，c為沖擊波速度，K為體積壓縮系數。由公式△P升=pcu0可知，液壓沖擊產生的壓差與油液密度、流速及體積壓縮系數正相關，密度與壓縮系數固定，則流速越大，液壓沖擊產生的壓差就越大，系統泄漏量就越大。

2.2.3 間隙

由公式（7）已知，h是表征縫隙大小的物理量，系統泄漏量與h3成正比，顯然，泄漏量也與h正相關。縫隙越大，則泄漏量越大。初始裝配不當、油液污染、磨損后間隙擴大等都是間隙問題產生的原因。

綜上所述，液壓系統泄漏與液壓油液溫度、液壓沖擊及間隙誤差三者均正相關。

3 泄漏的預防

裝備發生泄漏問題以后，可以采用調整更換密封圈的辦法來進行封堵，也可利用油液泄漏管、擋油板等裝置來積極引流，使泄漏油液回到油箱。解決泄漏問題的關鍵是在于事前的預防。

3.1 完善系統設計

優化管路設計，盡量減少液壓回路中的液壓元件，減少油管彎曲程度和油管接頭的數量；適度采用防沖擊與振動措施，如引入單向閥來降低液壓泵啟停時帶來的沖擊，盡量延長換向時間以降低換向閥啟停時產生的沖擊等。

3.2 精細選型及裝配

密封圈選型時，應嚴格按照標準規范來確認相關溝、槽、面的加工尺寸符合要求，膨脹石墨、液態密封膠等新型材料和制品是防治液壓泄漏問題的理想材料；液壓油選型時，嚴格按照系統要求進行選型，確保油液質量可靠。裝配前，應檢查并確保系統的泄漏量、耐壓性等指標達標，裝配時，應注意保持系統的清潔，重點防范因裝配疏忽而發生污染物侵入的情況，裝配完以后，檢查并確保系統無泄漏發生。

3.3 防止油液污染

在壓力油加注、系統維修保養等環節，做好足夠的清潔防范措施，防止人為帶入雜質進而產生油液污染。受裝甲車輛外圍作業環境的限制，進行壓力油加注、系統維修保養等任務時，都應配套相應的防護設施，如配備專用工作臺面、穿戴不易脫落的纖維工作服等。

3.4 加強維護保養

就基層分隊而言，一要嚴格依照裝備整車等級修理與三級保養等制度規范實施維修保養，做到人員、時間、內容、質量的四落實；二是根據液壓系統關聯耦合性強、拆卸安裝難度大的特點，在裝備動用前后、封存啟封等環節實施液壓系統專項檢查，重點檢查系統間隙、油壓、油溫、油水清潔度等內容，發現問題時及時調整保養計劃并進行泄漏處理，力爭做到防范于未然。