李志宣

摘要：液壓傳動系統(tǒng)泄漏是煤礦機械最常見的故障之一，在液壓傳動中，工作液體的泄漏是一個不可忽視的問題，如果泄漏得不到解決，不僅影響系統(tǒng)的工作性能，損壞液壓元件，而且會浪費資源，污染環(huán)境，對安全生產(chǎn)造成威脅。該文通過對密封機理的研究，分析了液壓傳動的泄漏形式及原因，提出控制泄漏的措施。

關(guān)鍵詞：液壓傳動系統(tǒng) 泄漏 分析 對策

1 液壓傳動的泄漏

液壓系統(tǒng)中的工作液體，是在液壓元件（包括管道）的容腔內(nèi)流動或暫存的，循環(huán)的工作液體理應(yīng)限于在規(guī)定的容腔內(nèi)，然而由于壓力、間隙等種種原因，有部分液體超過容腔邊界流出，液體的“越界流出”現(xiàn)象稱為泄漏。

2 泄漏的類型與形式

泄漏分為內(nèi)泄漏和外泄漏。內(nèi)泄漏是指液壓元件內(nèi)部有少量液體從高壓腔泄漏到低壓腔，如液壓傳動中油液從高壓腔向低壓腔的泄漏；從換向閥內(nèi)壓力通道向回油通道的泄漏等。外泄漏是指少量液體從元件內(nèi)部向外泄漏。如齒輪泵的端面泄漏；液壓油管的滲透等。液壓系統(tǒng)的泄漏主要有縫隙泄漏、多孔隙泄漏、粘附泄漏和動力泄漏等幾種形式。泄漏得不到控制，將會造成：系統(tǒng)壓力調(diào)不高；執(zhí)行機構(gòu)速度不穩(wěn)定；系統(tǒng)發(fā)熱；元件容積效率低；能量、油液浪費；造成控制失靈；引起火災(zāi)等。

3 泄漏原因分析

一般來說液壓傳動中產(chǎn)生泄漏的原因有設(shè)計、制造方面的問題，也有設(shè)備維護(hù)、保養(yǎng)等方面的問題。在實際中泄漏情況是很復(fù)雜的，往往是各種原因和種種情況的綜合，但液壓系統(tǒng)中泄漏大部分是由密封失效引起的。

4 密封機理

迄今為止，對密封機理的探索和解釋存在著許多學(xué)派。就密封而言，其中比較有說服力、并經(jīng)實驗結(jié)果得以證實的，是L.Hore等人研究并提出的“泵汲”效應(yīng)模型理論。該理論認(rèn)為被密封液體的表面張力有助于防止泄漏，可保證密封系統(tǒng)中接觸區(qū)的油液膜處于混合潤滑狀態(tài)下工作，其密封是通過油膜的“泵汲”實現(xiàn)的。也就是說，密封件的密封機理是由密封唇部，在運轉(zhuǎn)過程中不斷地將油液從大氣側(cè)泵汲到油側(cè)。從密封機理可知，密封件過盈量是保證密封性能的一個重要指標(biāo)。過盈量過大或過小都會造成密封泄漏。在實際使用中有許多情況會引起過盈量改變，從而導(dǎo)致密封失效。密封件的損壞主要是由被污染的液體、不合格的溝槽或有毛病的密封表面及使用不當(dāng)所引起的。液壓傳動中密封失效形式主要有四類：過度磨損、擠出現(xiàn)象、變形和系統(tǒng)中的空氣所引起的損壞。

4.1 過度磨損 過度磨損是密封件損壞的主要表現(xiàn)之一。過度磨損可以各種方式發(fā)生。由于密封件所用材料一般為橡膠產(chǎn)品，表面光潔度差或有磨粒都會對橡膠產(chǎn)生撕裂作用，使磨損加速。

4.2 擠出現(xiàn)象 當(dāng)密封件工作在高于推薦的工作壓力時，密封根部的加強部分由于受力而被磨損掉。擠出現(xiàn)象出現(xiàn)的原因，一般都是由于密封溝槽和密封件尺寸偏差造成擠出間隙過大引起的。另外，由于溫度過高會使橡膠軟化，使它能擠入比常溫下所能擠入的更小縫隙中。

4.3 變形 密封件變形一般是由于安裝不當(dāng)而造成的。安裝時，如果過分地壓入和張緊，就會使密封件發(fā)生塑性變形，過盈量發(fā)生變化，從而影響密封性能，這也是液壓傳動中泄漏常見故障之一。

4.4 系統(tǒng)中的空氣引起密封的損壞 液體中的氣泡經(jīng)過密封唇邊時，氣泡被壓縮為原來尺寸的幾分之一。當(dāng)這種氣泡到達(dá)密封件的非壓力側(cè)時，便迅速釋放出能量，使密封唇邊迅速破損，呈現(xiàn)出特有的“喇叭形”軸向溝槽。

4.5 影響泄漏的幾個重要因素 液壓系統(tǒng)在實際工作中，下面幾個因素對泄漏有重要影響：①工作壓力和溫升。液壓系統(tǒng)壓力越高越易泄漏。當(dāng)工作壓力大于密封耐壓時，密封唇部易變形，中間發(fā)生凹陷，從而增大了接觸寬度。實踐表明，當(dāng)壓力從零增大到0.1MPa時，其接觸寬度將是壓力為零時的4倍。壓力作用下接觸寬度的增加，使摩擦力矩增加，也使磨損加劇、溫升提高，泄漏增加，進(jìn)而影響密封的使用壽命。油溫過高，潤滑油膜變薄，摩擦力加大，磨損加劇，密封材料老化增快，使之變硬變脆，并可能很快導(dǎo)致泄漏。隨著油液溫度的增高，其密封壽命將急劇下降，溫度每增加10℃，密封壽命將縮短約1/3。②轉(zhuǎn)速。軸的轉(zhuǎn)速不僅影響到密封的泄漏，而且由于轉(zhuǎn)速的改變，將引起溫升、動載等變化，嚴(yán)重影響到密封的工作壽命。③工作介質(zhì)的清潔度。液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)是液壓油，如果油液不潔，或由于機械對元件在運轉(zhuǎn)中產(chǎn)生的磨損粉末和切屑粉末，以及外部侵入的灰塵，一旦進(jìn)入油液，油質(zhì)將變差，形成油泥和固形雜質(zhì)，引起密封唇口與元件表面的劃傷，從而導(dǎo)致密封的急劇磨損，泄漏增加。④工作介質(zhì)的粘度和橡膠材料。由于密封件上橡膠與不同油液的親和性不同，因而會出現(xiàn)橡膠的膨脹或收縮，一般來說，工作介質(zhì)粘度越低，越易泄漏，越高越不易泄漏。

5 對策

為控制液壓系統(tǒng)的泄漏，必須從檢測、正確選用和使用密封件等入手。

5.1 泄漏檢測 首先對液壓系統(tǒng)的泄漏原因進(jìn)行診斷，這是控制泄漏的關(guān)鍵。

5.2 密封件的正確選用 密封大多數(shù)采用具有彈性或易變形的材料，密封材料的正確選用是決定密封性能、防止泄漏的主要因素。密封件的材料一般應(yīng)具備下列要求：抵抗工作介質(zhì)侵蝕的能力強，長期工作體積和硬度變化?。粡椥院蛪嚎s復(fù)原性好，永久變形小；材料敏感性好，不滲漏；具備適當(dāng)?shù)臋C械強度和硬度；具有能與密封面貼含的柔軟性和彈性；耐低溫和高溫性能好，高溫下不分解不軟化，低溫下不硬化；既不腐蝕，也不粘在金屬表面上；耐臭氧性和耐老化性好，經(jīng)久耐用；加工制造方便，價格低。任何一種材料往往不能全面滿足上述這些要求，使用時應(yīng)根據(jù)工作條件、要求來選擇。

5.3 密封件的安裝 為使密封可靠、壽命長，在設(shè)計密封槽時，要有適當(dāng)?shù)膲嚎s率，不能過大也不能過小，過大則壓縮應(yīng)力增加，摩擦力增大，加快密封磨損，亦易產(chǎn)生扭曲破壞，壽命縮短，有時造成裝配困難；過小，則密封性不好，易泄漏。零件設(shè)計時要有導(dǎo)向角，以免裝配時損傷密封件。安裝時，盡量避免過大拉伸，以免變形。特別注意的是必須保證密封唇口部端面垂直于軸的中心線，否則產(chǎn)生的偏移會造成唇口單邊的局部磨損，不能形成泵汲。

5.4 實際工作中注意事項 ①要控制液壓系統(tǒng)的油溫。油溫過高，潤滑油膜變薄，摩擦力加大，磨損加劇，密封材料老化增快，使之變硬變脆，并可能很快導(dǎo)致泄漏。②液壓系統(tǒng)中應(yīng)盡量減少管接頭，據(jù)統(tǒng)計有30%~40%的泄漏在管接頭處。因此要選擇結(jié)構(gòu)合適的管接頭。液壓系統(tǒng)中常用的管接頭有擴(kuò)口式、卡套式和焊接式三類。三種接頭各有特點，應(yīng)根據(jù)工作可靠性和經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行選擇。③選擇合適的液壓元件，提高元件的表面精度。如系統(tǒng)不要求有快速切換，則應(yīng)選擇濕式電磁閥，因它壽命長，沖擊小，推桿處無動密封，消除了推桿部位引起的泄漏。④在易于進(jìn)入粉塵、灰塵的液壓元件或密封處，增加擋塵裝置，如防塵環(huán)、擋塵罩等。防止設(shè)備長時間超壓和超轉(zhuǎn)速運行。⑤保持油液的清潔，定期更換油液。

6 結(jié)束語

液壓系統(tǒng)中泄漏形式多樣，原因也有多種，但大部分是由密封失效引起的。因此，分析液壓傳動密封的失效，采取有效的對策控制泄漏，促進(jìn)液壓傳動技術(shù)在實際工作中發(fā)揮更大的作用有著重要意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]嵇光國等.液壓系統(tǒng)故障診斷與排除[M]北京：海洋出版.1992.

[2]管榮根等.機械中油封的失效和對策[J]礦山機械.1999.