論機械中液壓系統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，液壓設備的泄漏故障是常見的現象，在工程機械的液壓系統中，泄漏的主要原因是液壓元件和管道中的液體流動引起的壓力差以及部件之間的間隙導致的。此外，能夠影響工程機械密封的還有惡劣的工作條件。如果液壓系統泄漏，系統中的壓力會不斷減少，還會嚴重的污染周圍的生態環境，對生產非常不利，甚至會產生更嚴重的后果。以下是對工程機械液壓系統泄漏的原因分析和控制液壓系統泄漏的有效措施。

1 液壓系統泄漏的兩大類

固定密封中的泄漏和運動密封中的泄漏是液壓設備泄漏的兩大類。在設備的固定密封中，主要是在油缸底部和每個接頭的連接處發生的泄漏；在設備的運動密封中，主要是在油缸的活塞桿、多端口閥閥桿等部位發生的泄露。液壓系統漏油也分為外泄漏和內泄漏兩種情況，液壓油泄漏到環境中屬于外泄漏，高壓側和低壓側之間的壓力差和密封件失效引起的泄露屬于內部泄漏，導致液壓油從系統內的高壓側流向低壓側[1，2]。

2 機械中液壓系統泄漏的危害性及其原因

液壓系統的液壓傳動就是利用密閉工作容積內部的液體壓力進行勢能的傳遞過程，沒有機械傳動的原理成熟。然而，液壓傳動的優點很明顯，開發速度相對較高，并廣泛應用于采礦工程，石油化工，機械工程和冶金等許多行業。但是在液壓系統的實際工作中，泄漏問題很常見，這對系統的安全生產有較大的負面影響，尤其是嚴重的油浪費現象，造成環境污染，使機器經常性的停工，不利于實際生產率的提高。對于這種情況，必須采取有效地措施來解決液壓系統漏油問題，其主要漏油情況有以下幾點：

（1）設計的不成熟。①密封件的因素。在液壓系統中，液壓系統的可靠性取決于密封的設計和選擇。在設計中，如果選擇的密封結構與技術特性不符，沒有充分考慮液壓油與密封材料的相容性、壓力限制、負載條件、操作速度、環境溫度的變化等因素，就會使液壓系統直接或間接發生不同程度的泄漏。另外，對工作環境中的灰塵和雜質，必須選擇有效的防塵密封結構，防止灰塵和其他污染物對密封的影響，使液壓系統發生漏油的現象。②設計的其他因素在設計中，如果移動表面的幾何精度和光滑度不高，并且沒有檢查接頭的強度，這會使設備在工作期間發生泄漏的情況。

（2）生產過程和安裝過程產生的因素。①生產過程產生的因素。所有的設備部件都有標準的尺寸，表面光滑度的標準和形位公差的范圍。如果在部件生產過程中，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、密封槽的深度或寬度，或加工時由于圓角、毛刺、鉻剝落等問題，引起的密封件變形，就會失去密封功能，如果這些部件使用后，就可能會發生泄露。②安裝因素。由于工作人員在安裝過程中的不規范，如果用力過大，液壓元件就會變形，特別是在外力幫助下，對缸體、密封件等部件進行敲打而造成的損壞;在安裝前，工作人員認真檢查零件很重要，安裝時抹少許液壓油給零部件，輕輕的按入；在對零部件進行清洗時，必須涂上柴油進行清洗，特別是對防塵圈、密封圈等橡膠部件的清洗工作。

（3）環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，液壓油會溶解更多的空氣，并會產生氣泡在液壓油中，液壓支架可以在短時間內運行產生一定的壓力，并在高壓和低壓之間不斷的變化，使高壓側得氣泡溫度變高，低壓側的氣泡會發生爆裂的現象。如果零部件表面有損壞的情況，就會使表面磨損加快，液壓油發生泄漏。②顆粒污染。作為工程設備的主要驅動裝置，如液壓缸在加工過程中直接暴露在環境中的活塞桿，雖然導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。在設備的運行過程中，會加快密封件和活塞桿的磨損程度，發生液壓油泄漏，所以顆粒污染也是發生泄露的原因之一。③水污染。如果設備在潮濕的工作環境下工作，空氣中的水分會與液壓油發生反應，產生一些酸性物質和污泥，大大的降低了液壓油的潤滑性，從而加大零部件的磨損程度。潮濕的水份也會使控制閥閥門桿發生粘結的現象，導致閥門操縱的難度加大，可能導致密封件損壞，液壓油發生泄漏。④零件損壞。耐油橡膠是制造密封件的主要材料，使用時間久會老化，開裂，損壞等導致液壓油發生泄漏。在設備的運行過程中，零部件也可能因為碰撞而損壞，液壓油發生泄露。

3 分析機械液壓系統泄漏的控制策略

3.1 盡量避免沖擊和振動

為有效降低管接頭沖擊和振動引起泄漏的可能性，應積極采用以下方法：①選擇使用緩沖支架并固定所有管子以吸收沖擊和振動能量；②使用低電流閥門或電池減少沖擊水平；③保護內部系統零部件，可以利用壓力控制閥來進行；④使管接頭的數量減少，并嘗試采用焊接方法實現接頭；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 合理選擇機械密封件

在為機械設備選擇密封件時，應確保密封裝置盡可能滿足以下條件，以避免密封件磨損：①在工作壓力下應具有理想的密封性能，并在壓力增加時自動提高密封性能；②活動密封件的摩擦阻力小；③密封和液壓油必須兼容；④制造簡單，易于安裝和維護。應注意的是，大多數動態密封件具有精確的設計，如果動態密封件按照質量要求進行處理并正確安裝，則可以正確使用該方法以消除泄漏的可能性。

在設計方面，設計人員可以采用以下幾種方法，延長動態密封件的使用時間：首先，使活塞桿和驅動軸密封件側的負荷消除；其次，利用橡膠套保護活塞桿、防護罩和防塵圈，防止灰塵或磨料等雜質的進入；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，實際的密封效果總是受到設備具有大的間隙、低可控性和實際壓差的液壓系統中泄漏的危險，零件表面質量和密封長度也會造成液壓系統中泄漏，其中間隙和零部件的質量影響比較大。對此，有必要對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行合理的設計，在安裝完成之后對密封表面上的變形，進行凹部的表面填充和連接，使得增加密封件的內部張力，并且高于密封壓力。如果使用的零部件的剛度和螺栓預緊力不達標，就會在表面相互作用和在油壓的作用下分離，然后出現間隙或不斷增加間隙，或者它可能會因密封件的表面粗糙度行成間隙。當表面移動時，靜密封也將變為動態密封。

3.4 合理的安裝板設計

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為0.8μm。同時，表面不應有徑向劃痕，用于接頭的螺釘應有足夠的預緊力，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計，液壓泵的配置情況，控制壓力的方法和泄壓方法，油管的設計，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，密封件的使用時間就會減半，因此，必須要合理的設計液壓系統或設施冷卻裝置，使油溫度保持在65攝氏度以下。

4 結束語

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