工程机械液压系统的泄漏原因及对策
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&&&&&&&&&& 泄漏是目前液压机械普遍存在的故障现象，尤其是在工程机械液压系统中更为严重，主要是由于液体在液压元件和管路中流动时产生压力差及各元件存在间隙等引起泄漏。另外，恶劣工况条件也会对工程机械的密封产生一定的影响。液压系统一旦发生泄漏，将会引起系统压力建立不起来，液压油泄漏还会造成环境污染，影响生产甚至产生无法估计的严重后果。下面针对一些影响工程机械液压系统泄漏的因素来简单的谈一下其泄漏原因及对策。　　二、泄漏的分类：　　工程机械液压系统的泄漏主要有两种，固定密封处泄漏和运动密封处泄漏，固定密封处泄漏的部位主要包括缸底、各管接头的连接处等，运动密封处主要包括油缸活塞杆部位、多路阀阀杆等部位。从油液的泄漏上也可分为外泄漏和内泄漏，外泄漏主要是指液压油从系统泄漏到环境中，内泄漏是指由于高低压侧的压力差的存在以及密封件失效等原因，使液压油在系统内部由高压侧流向低压侧。　　三、影响泄漏的原因：　　（一）设计因素：　　（１）密封件的选择　　液压系统的可靠性，在很大程度上取决于液压系统密封的设计和密封件的选择，由于设计中密封结构选用不合理，密封件的选用不合乎规范，在设计中没有考虑到液压油与密封材料的相容型式、负载情况、极限压力、工作速度大小、环境温度的变化等。这些都在不同程度上直接或间接造成液压系统泄漏。另外，由于工程机械的使用环境中具有尘埃和杂质，所以在设计中要选用合适的防尘密封，避免尘埃等污物进入系统破坏密封、污染油液，从而产生泄漏。　　（２）其他设计原因　　设计中考虑到运动表面的几何精度和粗糙度不够全面以及在设计中没有进行连接部位的强度校核等，这些都会在机械的工作中引起泄漏。　　（二）制造和装配因素　　（１）制造因素：　　所有的液压元件及密封部件都有严格的尺寸公差、表面处理、表面光洁度及形位公差等要求。如果在制造过程中超差，例如：油缸的活塞半径、密封槽深度或宽度、装密封圈的孔尺寸超差或因加工问题而造成失圆、本身有毛刺或有洼点、镀铬脱落等，密封件就会有变形、划伤、压死或压不实等现象发生使其失去密封功能。将使零件本身具有先天性的渗漏点，在装配后或使用过程中发生渗漏。　　（２）装配因素：　　液压元件在装配中应杜绝野蛮操作，如果过度用力将使零件产生变形，特别是用铜棒等敲打缸体、密封法兰等；装配前应对零件进行仔细检查，装配时应将零件蘸少许液压油，轻轻压入，清洗时应用柴油，特别是密封圈、防尘圈、Ｏ形圈等橡胶元件，如果用汽油则使其易老化失去原有弹性，从而失去密封机能。
（三）油液污染及零部件的损伤　　（１）气体污染　　在大气压下，液压油中可溶解１０％左右的空气，在液压系统的高压下，在油液中会溶解更多的空气或气体。空气在油液中形成气泡，如果液压支架在工作过程中在极短的时间内，压力在高低压之间迅速变换就会使气泡在高压侧产生高温在低压侧发生爆裂，如果液压系统的元件表面有凹点和损伤时，液压油就会高速冲向元件表面加速表面的磨损，引起泄漏。　　（２）颗粒污染　　液压油缸作为一些工程机械液压系统的主要执行元件，由于工作过程中活塞杆裸露在外直接和环境相接触，虽然在导向套上装有防尘圈及密封件等，但也难免将尘埃、污物带入液压系统，加速密封件和活塞杆等的划伤和磨损，从而引起泄漏，颗粒污染为液压元件损坏最快的因素之一。　　（３）水污染　　由于工作环境潮湿等因素的影响，可能会使水进入液压系统，水会与液压油反应，形成酸性物质和油泥，降低液压油的润滑性能，加速部件的磨损，水还会造成控制阀的阀杆发生粘结，使控制阀操纵困难划伤密封件，造成泄漏。　　（４）零件损伤　　密封件是由耐油橡胶等材料制成，由于长时间的使用发生老化、龟裂、损伤等都会引起系统泄漏。如果零件在工作过程中受碰撞而损伤，会划伤密封元件，从而造成泄漏。　　四、泄漏主要防治对策　　造成工程机械液压系统的泄漏的因素是多方面综合影响的结果，以现有的技术和材料，要想从根本上消除液压系统的泄漏是很难做到的。只有从以上影响液压系统泄漏因素出发，采取合理的措施尽量减少液压系统泄漏。在设计和加工环节中要充分考虑影响泄漏的重要因素密封沟槽的设计和加工。另外，密封件的选择也是非常重要的，如果不在最初全面考虑泄漏的影响因素，将会给以后的生产中带来无法估量的损失。选择正确的装配和修理方法，借鉴以往的经验。如，在密封圈的装配中尽量采用专用工具、并且在密封圈上涂一些润滑脂。在液压油的污染控制上，要从污染的源头入手，加强污染源的控制，还要采取有效的过滤措施和定期的油液质量检查。为有效的切断外界因素（水、尘埃、颗粒等）对液压油缸的污染，可加一些防护措施等。总之，泄漏的防治要全面入手，综合考虑才能做到行之有效。
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液压系统中三种压力控制阀的比较(正文)
液压系统中三种压力控制阀的比较
压力控制阀是液压传动系统的重要组成部分，其中溢流阀、减压阀和顺序阀作为整个液压传动系统的关键控制元件，基本存在于各个液压系统回路中，并在液压传动技术中起着举足轻重的作用。 & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & & &压力控制阀是液压传动系统的重要组成部分，其中溢流阀、减压阀和顺序阀作为整个液压传动系统的关键控制元件，基本存在于各个液压系统回路中，并在液压传动技术中起着举足轻重的作用。这三种压阀在结构、工作原理上存在许多相似之处，容易混淆，对三者的判断区分存在一定的难度。本文以先导式溢流阀、先导式减压阀和先导式顺序阀为例从工作原理、接入方式、压力判定和用途等几个方面进行区分和分析，使应用者在实际操作中更容易把握三种控制阀运用场合。1 工作原理三种阀的工作原理基本相似，它们的共同特点是借助于节流口的降压作用，使作用于阀芯上的弹簧力和油液压力相平衡，达到控制油液压力的目的。2 三种阀的分析比较从上面的论述可以看到，三种压力阀结构上相近，工作原理上相似，如果未进行仔细区分，相当容易混淆，只有通过认真地比照分析，掌握它们的异同点，才能较为准确和容易地区分三种压力阀。2.1 从结构上分析比较从三种阀的图形符号上（见图1），可明显看出阀口的开闭状态和阀内部泄漏的处理方式是三种阀在结构上存在的差异。溢流阀与顺序阀处于常态位（即阀芯未受到外力作用时所处的位置）时阀口是闭合的（图1（a）和图1（c）中方框内指示油液流向的箭头与直线是错开的），而减压阀的阀口处于常态位时是打开的（图1（b）中方框内指示油液流向的箭头与直线是重合的）。在液压回路中，当压力低于调定值时，溢流阀和顺序阀的阀口是常闭的，而减压阀无论压力是高于还是低于调定值，阀口都是常开的。阀在结构上其内部都设计有一定的密封装置，但又由于制造和安装时存在的误差和工作时的磨损，其油液的泄漏是肯定存在的。内泄式结构是指阀体内部设计有专门的油路来收集泄漏的油液并将其带回回油箱，溢流阀就采用这样的结构。而顺序阀和减压阀由于阀的出口油液有一定的压力并通向执行元件或其它液压元件，所以泄油口必须从阀的外部单独接回油箱，这种结构即为外泄式。2.2 从接入方式上分析比较在油路中，溢流阀是并联连接，而减压阀和顺序阀则是串联。溢流阀常并联于油路上，一般用来保持油路上某点压力恒定在其调定值上。减压阀常串联于油路上，当出口压力达到阀调定值后阀才开始工作，实现降压。顺序阀常串接在油路上，在回路中相当于一个把油液压力当成信号来控制执行元件动作顺序的液压开关。2.3 从控制压力的引入上分析比较溢流阀和顺序阀的控制油液是由阀的进油口引入的，而减压阀的控制油液是由阀的出油口引入的。减压阀以出口油压作为反馈信号，自动调整主阀口的大小，改变液流阻力来保证阀的出口油压为调定值。2.4 从用途上分析比较在液压系统中溢流阀的主要作为安全阀、卸荷阀、远程调压阀和背压阀来使用；减压阀通过降低液压系统中的压力，使液压系统中某一支路获得比液压泵输出压力更低的稳定压力；顺序阀主要用来控制液压系统中执行元件的动作顺序，外控顺序阀可作卸荷阀用，内控顺序阀可作背压阀用。3几个具体的问题分析从以上分析比较可以看到当真正地掌握了溢流阀、减压阀和顺序阀的工作原理和区别后，分析它们并不难。在四个液压系统中（如图2所示），当节流阀关闭后，分析液压泵出口处的压力。液压阀的调定压力分别为PA=5MPa，PB=4MPa，PC=3MPa，PD=2MPa，对于图2（a），A、B、C三个溢流阀串联，从紧挨油箱的阀向前分析，C阀开启压力为3MPa，开启B阀压力需要7MPa，则液压泵出口处压力，即A阀开启压力为各调节压力之和12MPa。对于图2（b），A、B、C三个阀串联，其中B阀为顺序阀。B阀开启压力为4MPa，C阀开启压力为3MPa，当B阀入口处的油压达到开启压力时，B阀开启，而此时B阀出口处的4MPa油压大于C阀开启压力，C阀也开启，因此液压泵出口处压力就为A、B调节压力之和9MPa。对于图2（c），A、B、C三个阀串联，其中B阀为顺序阀。由于B阀连接在回路末端相当于溢流阀，则液压泵出口处压力，为三阀调节压力之和12MPa。对于图2（d），当二位二通阀未通电时的回路和图2（a）所示回路是一样的，液压泵出口处压力12MPa；当二位二通阀通电工作时，D阀接入回路远程控制为B阀，B阀调定压力值为4MPa，D阀为2MPa，此时D阀限定B阀的控制压力为2MPa，实际上B阀就相当于调节压力为2MPa的顺序阀，因此则液压泵出口处压力为8MPa。4结束语溢流阀、减压阀、顺序阀三种压力控制阀是整个液压传动系统的关键控制元件，只有从根本上理解其结构原理，并掌握三种阀的异同点，在实际操作运用中才不会出错，希望本文对液压阀的分析会有借鉴作用。
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　液压油作为液压系统中的流动介质，它的性能优劣与否直接会影响到液压元件的稳定性，使用寿命，泄漏等等一系列问题，对此，成液液压工程师总结了一下，液压系统对液压油的性能要求!　　(1)适当的粘度和良好的粘温特性　　粘度过大将导致粘性阻力损失增加;温升大;泵的吸入性能变差，起动困难，甚至产生气蚀;控制灵敏度下降。粘度太低将使泄漏增加、容积效率降低;控制精度下降;液体润滑膜变薄，甚至无法形成液体润滑而使磨损加剧。　　液压油可以通过添加粘度指数添加剂来提高粘度指数，改善粘温特性。如聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯等。　　(2)良好的抗磨性(润滑性)　　抗磨性是一种与粘度无关，而是通过在油中加入添加剂以在摩擦副对偶面上形成油膜来达到减轻磨损的性能。粘度高不一定润滑性能好，如硅油，但是如粘度低则液体膜太薄不能覆盖表面粗糙度，抗磨性不好，如水。　　通过在液压油中添加油性添加剂(油酸、硫化鲸鱼油和硫化烯烃棉子油等)和极压抗磨添加剂(含磷、硫、锌等物质，如二烷基二硫代磷酸锌、二硫化钼等,可以高温重载使用)，使液压油在金属表面形成的物理或化学吸附膜，这种膜也叫边界膜，边界膜形成摩擦副之间的边界润滑，阻止基体直接接触，有利于减小摩擦和磨损。　　(3)良好的氧化安定性和热安定性　　氧化安定性是指油液耐氧化的能力。油液受到热、空气中的氧、水和金属物质等影响会氧化而生成有机酸和聚合物，液压油的颜色变深、酸值增加、粘度变化和生成沉淀物质(焦油)，因此液压油的腐蚀性增加、堵塞液压元件的小孔和加剧磨损。　　热安定性是指油液在高温下抵抗化学反应和分解的能力。油液高温下会加快裂解和聚合，金属表面还充当催化剂作用。所以液压油必须耐受一定的高温，同时避免在极高的温度下工作。　　一般通过添加抗氧化剂来提高液压油的氧化安定性和热安定性。　　(4)良好的抗乳化性和水解安定性　　油液抵抗与水混合形成乳化液的能力叫抗乳化性。油液抵抗与水发生化学反应而分解的能力叫水解稳定性。　　水是液压系统中的一种污染物，通过潮湿的空气从油箱的呼吸孔带入或油缸活塞杆回缩而带入系统。液压油有吸水性，吸水性取决于基础油的性能、添加剂和温度。经过激烈的搅动，油中的水很容易析出而与油形成乳化液，这时的水以微小的水珠分散相存在油的连续相中。　　水可导致腐蚀、加速油液(腐败)变质、破坏油膜和降低液压油的润滑性。加入破乳化剂(石油磺酸盐，一种表面活性剂)可改善液压油的抗乳化性。　　(5)良好的抗泡性和空气释放性　　液压油抵抗与空气结合形成泡沫的能力叫抗泡性。液压油释放分散在其中的空气的能力叫空气释放性。　　空气引起油液油的弹性模量降低;动态性能降低;气蚀、振动和噪声;润滑油膜断裂，加剧摩擦与磨损。　　添加消泡剂(二甲基硅油)　　(6)良好的防锈蚀性　　液压油中空气中的氧、水、各种添加剂与液压油发生氧化和分解所产生的酸性物质都可能对金属表面产生腐蚀，加剧磨损。　　添加防锈剂(十二烯基丁二酸等)　　(7)良好的剪切稳定性　　液压油抗剪切，保持粘度和与粘度相关的性能不变的能力。通过液压元件中的小孔、缝隙等狭窄通道时，受到强烈的剪切作用，使油液粘度下降。　　(8)与密封材料的相容性　　介质与密封材料之间不发生相互损坏的现象。主要是指液压油与密封件接触后，不损坏密封件和降低密封件的密封性能。介质可能使密封材料溶胀、软化、硬化。如矿物油型液压油对聚氨酯橡胶的影响较小，但水基难燃液对聚氨酯的影响就很大。　　(9)与环境和产品的相容性(矿物油的软肋)　　(10)抗燃性(闪点、燃点要高，能防火、防爆) 如飞机、坦克、舰船、轧钢、冶炼、采矿等领域。
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