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工程机械液压系统内泄漏故障的原因及预防措施
1 引言
随着公路事业的迅速发展，工程机械的品种和数量越来越 多，对工程机械的要求也越来越高。液压传动以运动传递平稳、 均匀，容易获得大的力和力矩，单位功率质量轻、体积小、结构 紧凑，反应灵敏、操作简单，易于实现自动化，自动润滑，标准 化程度高，元件寿命长等优点，被广泛应用于工程机械中。而液 压传动又有对液压油要求高、液压元件价格高、液压设备故障原 因不易查找等缺点，在使用过程中一旦出现故障，则很难准确诊 断，尤其是内泄漏故障，既看不见，又摸不着，没有一定的经验和诊断技术更是很难确诊。因此，关于液压系统内泄漏引起的 故障，修理人员往往不知所措，盲目乱拆或“头疼拿脚医〞的情 况时有发生，甚至在“乱拆〞工作中造成零部件的变形和损伤， 给使用单位造成工作被动及一定的经济损失。当费尽周折找到内 泄漏故障的部位时，人们通常采纳以提升液压元件的几何尺寸精 度，表面粗糙度和强化密封以及换件的方法来处理内泄漏问题， 而未采纳有效防范措施。事隔不久，势必再次发生内泄漏故障， 造成较大的浪费和损失。为了进一步做好这些大型贵重设备的使 用与维护，延长其使用寿命，使用单位必必须重视液压系统的维护管理，必必须研究分析找出内泄漏故障的根本原因，采纳“对症下 药〞的防治措施。
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，由于制定、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，必定引起泄漏量加大，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，因此必必须采纳有效的方法来防止。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
ΔP——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
μ——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——缝隙内圆柱面直径
ε——相对偏心量(ε=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μ成反比:当粘度下 降(油的粘度往往随工作温度变化)内泄漏量将增加。同时与缝 隙长度L成反比，与压力差ΔP成正比，而缝隙长度L与压力差 ΔP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μ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制定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; 缝隙控制必必须从制定、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 内泄漏的原因有制定、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、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 计合格、质量可靠的产品;而对后者必必须强化管理力度，并采纳 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:①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;②液压油选用牌号不当或 油温过高使液压油粘度μ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 证液压系统在各种状况下均能够可靠有效且经济地工作，液 压油必必须符合以下几点要求:
1)具有合适的粘度和合格的粘温特性。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，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。