液壓系統泄漏的因素與控制研究

許琛 李偉偉 曹文斌

摘要：由于液壓系統具有傳送能量大，結構緊湊，布局容易，換向方便以及易于實現自動化等優點，所以被越來越多的應用到機械設備的設計當中去。鉆井平臺生產所必須的設備也大量的應用了液壓技術，例如起重裝置，平臺的升降裝置，井架移動裝置等等。這些設備大大提高了平臺生產效率，但在使用過程中，由于系統壓力過高，所用液壓密封件質量的優劣等原因，液壓油加注及使用不當等原因經常造成系統壓力泄露，影響設備使用。液壓系統的泄露成為影響液壓設備使用的最大問題。泄露的主要因素是液壓系統固體顆粒污染造成的，其次是密封件的選擇及日常使用維護時的一些認為因素。根據這些因素，確定了防止液壓系統泄露的措施，提高設備液壓系統壽命，安全使用設備，保障設備正常運轉。

關鍵詞：液壓技術泄漏故障原因分析故障控制與排除

一、液壓系統泄漏危害

我們在實際的工作中經常能遇到機械設備的液壓系統和管路系統發生漏水、漏油、漏氣的問題。這種液壓系統泄漏不僅能產生嚴重的安全問題，而且還會影響設備的技術性能和經濟性能，甚至還會損壞設備、停工停產和環境污染。

二、液壓系統泄漏的原因

發生液壓系統泄漏事故的原因有很多，現在列舉最常見的幾種：固體顆粒污染液壓系統，嚴重損壞液壓系統密封件，造成泄漏；產品設計和生產制造過程的缺陷處容易發生泄漏；沖擊和振動等環境因素造成的接頭松動，發生泄漏；動密封件及配合件相互磨損；溫度過高及橡膠密封與液壓油不相容而變質；還有就是實際壓力高過額定壓力造成的物理性損壞等原因。

1、設計因素

液壓系統的可靠性，在很大程度上取決于液壓系統密封的設計和密封件的選擇，由于設計中密封結構選用不合理，密封件的選用不合乎規范，在設計中沒有考慮到液壓油與密封材料的相容型式、負載情況、極限壓力、工作速度、環境溫度的變化等，這些都在不同程度上直接或間接造成液壓系統泄漏。設計中考慮到運動表面的幾何精度和粗糙度不夠全面以及在設計中沒有進行連接部位的強度校核等，這些都會在機械的工作中引起泄漏。

2、制造和裝配因素

所有的液壓元件及密封部件都有嚴格的尺寸公差、表面處理、表面光潔度及形位公差等要求。將使零件本身具有先天性的泄漏點，在裝配后或使用過程中發生滲漏。液壓元件在裝配中應杜絕野蠻操作。裝配前應對零件進行仔細檢查，裝配時應將零件蘸少許液壓油，輕輕壓入。

三、泄漏因素及控制措施

對引起系統泄漏的因素的分析可以看出，系統固體顆粒污染和密封件質量的保證是造成泄漏很重要的兩個原因。如何做好這兩方面的工作是解決液壓系統泄漏的重中之重。

1、液壓系統固體顆粒污染的分析和控制

（1）液壓系統污染物的來源液

壓系統的污染源主要有潛在污染物、再生污染物和浸入污染物。液壓系統中的污染物的類型大致可分為固體顆粒、空氣、水、其他物質等。其中，固體顆粒污染發生的最為普遍。

（2）固體顆粒的組成、產生原因及危害

①固體顆粒的組成

主要由管路中的銹蝕剝落、密封橡膠制品顆粒、機械本體摩擦產生的金屬粉末、空氣中粉塵、清潔油路或者加注液壓油時所用的抹布掉落的纖維等組成。

②固體顆粒的主要來源

1）系統硬管管道內壁附著的片狀鐵銹，酸洗后殘留在管內的化學藥品類；

2）硬管在切割和套絲等加工過程中存留的鐵屑；

3）密封件、密封圈殘渣；

4）高壓軟管總成內部灰塵及部分接頭部位殘留膠狀碎片；

5）液壓系統裝配現場由于環境因素進入管道內部的泥漿粉塵等，這種情況并不多見；

6）液壓元件內部存留的型砂殘留物、加工鐵屑、密封殘渣等。

③固體顆粒污染的危害

1）粘著和堵塞過濾器孔眼和各種間隙、通道

2）破壞潤滑油膜，增大機器的摩擦力和磨損

3）加速密封材料磨損，增加外泄漏量

4）部分或全部堵塞液壓元件的孔隙，使控制元件動作失靈

5）顆粒中的金屬和金屬化合物粒子會對油液的氧化，導致密封件或運動部件磨損加劇，使泄漏發生。當元件的間隙被固體顆粒所淤塞，會產生磨損的鏈式反應，使系統元件進一步磨損，產生更多的固體顆粒。

（3）防污措施

①加油時

液壓油必須過濾加注，且有專用加注工具。

②保養時

拆卸液壓油箱加油蓋、濾清器蓋、檢測孔、液壓油管等部位，造成系統油道暴露時要避開泥漿藥品飛揚的時候，拆卸部位要先徹底清潔后才能打開

2、密封件質量保證

（1）減少動密封件的磨損

①盡量消除活塞桿和驅動軸密封件上的側向載荷，保證力傳動的單一方向；②使用防塵圈、防護罩和橡膠套保護活塞桿，防止磨料、粉塵等雜質進入；③選取合適的過濾裝置以防止粉塵在油液中累積；

（2）設計及制造缺陷的解決方法

①液壓元件外配套的選擇在液壓系統的泄漏中起著決定性的影響，要充分考慮加工精度和配合間隙。②合理設計安裝面。③在送修過程中要防止關鍵表面磕碰、劃傷

（3）減少沖擊和振動

①使用減震支架固定所有管子以便吸收沖擊和振動②盡量減少管接頭的使用數量③使用直螺紋接頭，三通接頭和彎頭代替錐管螺紋接頭④針對使用的最高壓力，嚴格按照規定的扭矩上緊螺栓和堵絲的扭矩⑤正確安裝管接頭。

（4）對靜密封件的要求

靜密封件在剛性固定表面之間防止油液外泄。安裝好的密封件到一定擠壓產生變形應填塞配合表面的微觀凹陷，并把密封件內應力提高到高于系統最高壓力。

（5）控制油溫防止密封件變質

密封件過早變質可能是由多種因素引起的，一個重要因素是油溫過高。溫度每升高10℃則密封件壽命就會減半，所以要合理使用液壓設備，控制液壓系統溫度在合理范圍，避免密封件因高溫老化變質，造成系統泄漏，影響使用。

四、結論

泄漏產生的原因和主要部位在液壓系統中，從元件到輔件，從油箱到液壓泵、液壓缸等各個環節，都可能存在泄漏問題，造成泄漏的原因也很多，本文強調以下幾個方面：1、振動和沖擊。2、由間隙變大而使產生泄漏或者使得泄漏增加。3、從實際使用中發現，液壓系統中的顆粒物污染是加劇間隙增大和密封件失效的重要原因。

參考文獻

[1] 劉延俊，謝玉東.液壓系統故障診斷技術的現狀及發展趨勢[J]. 液壓與氣動，2006.

[2] 袁建虎，李凡顯，洪津.工程機械液壓系統的故障診斷[J].工程機械與維修，2005.

[3] 劉喜紅，吳康雄.模糊邏輯系統在機械故障診斷中的應用[J].機械，2006.

（作者單位：山西航天清華裝備有限責任公司）