浅谈如何处理液压传动系统泄漏故障

李志宣

摘要：液压传动系统泄漏是煤矿机械最常见的故障之一，在液压传动中，工作液体的泄漏是一个不可忽视的问题，如果泄漏得不到解决，不仅影响系统的工作性能，损坏液压元件，而且会浪费资源，污染环境，对安全生产造成威胁。该文通过对密封机理的研究，分析了液压传动的泄漏形式及原因，提出控制泄漏的措施。

关键词：液压传动系统 泄漏 分析 对策

1 液压传动的泄漏

液压系统中的工作液体，是在液压元件（包括管道）的容腔内流动或暂存的，循环的工作液体理应限于在规定的容腔内，然而由于压力、间隙等种种原因，有部分液体超过容腔边界流出，液体的“越界流出”现象称为泄漏。

2 泄漏的类型与形式

泄漏分为内泄漏和外泄漏。内泄漏是指液压元件内部有少量液体从高压腔泄漏到低压腔，如液压传动中油液从高压腔向低压腔的泄漏；从换向阀内压力通道向回油通道的泄漏等。外泄漏是指少量液体从元件内部向外泄漏。如齿轮泵的端面泄漏；液压油管的渗透等。液压系统的泄漏主要有缝隙泄漏、多孔隙泄漏、粘附泄漏和动力泄漏等几种形式。泄漏得不到控制，将会造成：系统压力调不高；执行机构速度不稳定；系统发热；元件容积效率低；能量、油液浪费；造成控制失灵；引起火灾等。

3 泄漏原因分析

一般来说液压传动中产生泄漏的原因有设计、制造方面的问题，也有设备维护、保养等方面的问题。在实际中泄漏情况是很复杂的，往往是各种原因和种种情况的综合，但液压系统中泄漏大部分是由密封失效引起的。

4 密封机理

迄今为止，对密封机理的探索和解释存在着许多学派。就密封而言，其中比较有说服力、并经实验结果得以证实的，是L.Hore等人研究并提出的“泵汲”效应模型理论。该理论认为被密封液体的表面张力有助于防止泄漏，可保证密封系统中接触区的油液膜处于混合润滑状态下工作，其密封是通过油膜的“泵汲”实现的。也就是说，密封件的密封机理是由密封唇部，在运转过程中不断地将油液从大气侧泵汲到油侧。从密封机理可知，密封件过盈量是保证密封性能的一个重要指标。过盈量过大或过小都会造成密封泄漏。在实际使用中有许多情况会引起过盈量改变，从而导致密封失效。密封件的损坏主要是由被污染的液体、不合格的沟槽或有毛病的密封表面及使用不当所引起的。液压传动中密封失效形式主要有四类：过度磨损、挤出现象、变形和系统中的空气所引起的损坏。

4.1 过度磨损 过度磨损是密封件损坏的主要表现之一。过度磨损可以各种方式发生。由于密封件所用材料一般为橡胶产品，表面光洁度差或有磨粒都会对橡胶产生撕裂作用，使磨损加速。

4.2 挤出现象 当密封件工作在高于推荐的工作压力时，密封根部的加强部分由于受力而被磨损掉。挤出现象出现的原因，一般都是由于密封沟槽和密封件尺寸偏差造成挤出间隙过大引起的。另外，由于温度过高会使橡胶软化，使它能挤入比常温下所能挤入的更小缝隙中。

4.3 变形 密封件变形一般是由于安装不当而造成的。安装时，如果过分地压入和张紧，就会使密封件发生塑性变形，过盈量发生变化，从而影响密封性能，这也是液压传动中泄漏常见故障之一。

4.4 系统中的空气引起密封的损坏 液体中的气泡经过密封唇边时，气泡被压缩为原来尺寸的几分之一。当这种气泡到达密封件的非压力侧时，便迅速释放出能量，使密封唇边迅速破损，呈现出特有的“喇叭形”轴向沟槽。

4.5 影响泄漏的几个重要因素 液压系统在实际工作中，下面几个因素对泄漏有重要影响：①工作压力和温升。液压系统压力越高越易泄漏。当工作压力大于密封耐压时，密封唇部易变形，中间发生凹陷，从而增大了接触宽度。实践表明，当压力从零增大到0.1MPa时，其接触宽度将是压力为零时的4倍。压力作用下接触宽度的增加，使摩擦力矩增加，也使磨损加剧、温升提高，泄漏增加，进而影响密封的使用寿命。油温过高，润滑油膜变薄，摩擦力加大，磨损加剧，密封材料老化增快，使之变硬变脆，并可能很快导致泄漏。随着油液温度的增高，其密封寿命将急剧下降，温度每增加10℃，密封寿命将缩短约1/3。②转速。轴的转速不仅影响到密封的泄漏，而且由于转速的改变，将引起温升、动载等变化，严重影响到密封的工作寿命。③工作介质的清洁度。液压系统的工作介质是液压油，如果油液不洁，或由于机械对元件在运转中产生的磨损粉末和切屑粉末，以及外部侵入的灰尘，一旦进入油液，油质将变差，形成油泥和固形杂质，引起密封唇口与元件表面的划伤，从而导致密封的急剧磨损，泄漏增加。④工作介质的粘度和橡胶材料。由于密封件上橡胶与不同油液的亲和性不同，因而会出现橡胶的膨胀或收缩，一般来说，工作介质粘度越低，越易泄漏，越高越不易泄漏。

5 对策

为控制液压系统的泄漏，必须从检测、正确选用和使用密封件等入手。

5.1 泄漏检测 首先对液压系统的泄漏原因进行诊断，这是控制泄漏的关键。

5.2 密封件的正确选用 密封大多数采用具有弹性或易变形的材料，密封材料的正确选用是决定密封性能、防止泄漏的主要因素。密封件的材料一般应具备下列要求：抵抗工作介质侵蚀的能力强，长期工作体积和硬度变化小；弹性和压缩复原性好，永久变形小；材料敏感性好，不渗漏；具备适当的机械强度和硬度；具有能与密封面贴含的柔软性和弹性；耐低温和高温性能好，高温下不分解不软化，低温下不硬化；既不腐蚀，也不粘在金属表面上；耐臭氧性和耐老化性好，经久耐用；加工制造方便，价格低。任何一种材料往往不能全面满足上述这些要求，使用时应根据工作条件、要求来选择。

5.3 密封件的安装 为使密封可靠、寿命长，在设计密封槽时，要有适当的压缩率，不能过大也不能过小，过大则压缩应力增加，摩擦力增大，加快密封磨损，亦易产生扭曲破坏，寿命缩短，有时造成装配困难；过小，则密封性不好，易泄漏。零件设计时要有导向角，以免装配时损伤密封件。安装时，尽量避免过大拉伸，以免变形。特别注意的是必须保证密封唇口部端面垂直于轴的中心线，否则产生的偏移会造成唇口单边的局部磨损，不能形成泵汲。

5.4 实际工作中注意事项 ①要控制液压系统的油温。油温过高，润滑油膜变薄，摩擦力加大，磨损加剧，密封材料老化增快，使之变硬变脆，并可能很快导致泄漏。②液压系统中应尽量减少管接头，据统计有30%~40%的泄漏在管接头处。因此要选择结构合适的管接头。液压系统中常用的管接头有扩口式、卡套式和焊接式三类。三种接头各有特点，应根据工作可靠性和经济性进行选择。③选择合适的液压元件，提高元件的表面精度。如系统不要求有快速切换，则应选择湿式电磁阀，因它寿命长，冲击小，推杆处无动密封，消除了推杆部位引起的泄漏。④在易于进入粉尘、灰尘的液压元件或密封处，增加挡尘装置，如防尘环、挡尘罩等。防止设备长时间超压和超转速运行。⑤保持油液的清洁，定期更换油液。

6 结束语

液压系统中泄漏形式多样，原因也有多种，但大部分是由密封失效引起的。因此，分析液压传动密封的失效，采取有效的对策控制泄漏，促进液压传动技术在实际工作中发挥更大的作用有着重要意义。

参考文献：

[1]嵇光国等.液压系统故障诊断与排除[M]北京：海洋出版.1992.

[2]管荣根等.机械中油封的失效和对策[J]矿山机械.1999.