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制桶設(shè)備液壓系統洩漏(lòu)原因及解決方案(àn) 别說你都懂?
2020.01.07

液壓(yā)系統中,洩(xiè)漏影響産品的質量,是必須要考慮的問題(tí)。例如液壓缸,嚴重(zhòng)的洩漏不僅會使設備周圍的環(huán)境受到污染,還會導緻液壓缸工作腔的壓力降低,使液壓(yā)缸無法正常工(gōng)作。采取比較先(xiān)進的方法,有效地防(fáng)止洩漏,使液壓系統實現“零洩漏”是液壓(yā)行業多年來始終追求的目标。另外,準确地分析(xī)液壓系統洩(xiè)漏産生的最初原因,可(kě)以幫助(zhù)我們及時(shí)排除液壓系統的洩(xiè)漏故障。作為機械專業的學生,我們通過對《液壓與氣壓傳動》課程的學習以及查閱相關資料,結合自己專業實習、工程訓練和日常生活中的所見和所(suǒ)想,就常見洩漏故障問(wèn)題,分析了液壓傳(chuán)動的洩漏形式及原因,提出控制洩(xiè)漏的措施。


     相對(duì)于機械傳動,液(yè)壓傳(chuán)動是一門新的技術,起源于1654年帕斯卡提出的靜壓傳動原理(lǐ)。它是以液(yè)體為工作介質,通過能量轉換裝置來進行能量傳遞的一種(zhǒng)傳動形式。液壓傳動具有如下(xià)優點:

①工作液體可以用管道輸送到任何位置;

②執行元件的布置不受(shòu)方位限制,借助油管的連接可以(yǐ)方便靈活地布置傳(chuán)動機構;

③液壓傳(chuán)動能将原動機的旋(xuán)轉運動變為直線運動;④可以方便地實現無級調速;

⑤載荷控制、速度(dù)控制(zhì)以及方向控制容易實現,也容易進(jìn)行集中控(kòng)制、搖(yáo)控和自動控制;

⑥液壓(yā)傳動平穩無振動;

⑦具有良好的潤滑(huá)條件可提高液(yè)壓(yā)元件工作的可靠性和使用壽命;

⑧液(yè)壓元件有利(lì)于實現标準化、系列化和通用化。因此,液(yè)壓傳動在國民(mín)經濟各部(bù)門中得到了廣泛的應用。


      但液壓傳動也存在着一些缺點:

①存在(zài)液體流動的阻力(lì)損失、油液的洩漏以及機械摩擦,故效率較低;

②對控制(zhì)工作溫度要求較高;

③由于工作液體(tǐ)的洩漏和可壓縮性,液壓(yā)系統的(de)剛性較差使液壓系(xì)統無法保證嚴格的傳動比;

④對工作(zuò)液體(tǐ)的使用維護要求十分嚴格;

⑤液壓元件成(chéng)本較高;

⑥液壓系統的(de)故障判斷和處理較難,要求工作人員技術水平和專(zhuān)業知識較高。

其(qí)中工作液體的洩漏一直是不(bú)可避免的問題,其解決方法也是各(gè)行各業研究的重點之(zhī)一。

洩(xiè)漏形式

洩漏按(àn)流向可分為(wéi)内洩漏和外洩漏。外洩漏主(zhǔ)要是指液壓油從(cóng)系統洩漏(lòu)到環境中,産生(shēng)在液壓系統的液壓管路、液壓閥、液(yè)壓缸(gāng)和(hé)液壓泵(液壓馬達)的外部;内洩漏是指由于高低壓側(cè)的壓力差的存(cún)在以及密封(fēng)件失(shī)效等原因,使液壓油在系統内部由高壓側流向低(dī)壓(yā)側,如液壓傳動中油液從高壓腔向低壓腔的洩漏;從換向閥内壓(yā)力通道向回油通道的(de)洩漏等。洩漏的主要形式有縫隙洩漏、多孔隙洩漏、粘(zhān)附洩漏和動力洩漏等。

1
縫隙洩漏

工程機(jī)械液壓系統的縫隙(xì)洩漏主要有兩種,固(gù)定密封處(靜接合面)洩漏和運動密封處(動結合面)洩漏。固定密封處洩漏的部位主要包括液壓缸缸蓋與缸筒的接合處(chù)等;運(yùn)動密封處主要包括液壓(yā)缸活塞與缸筒内壁、活塞杆與缸蓋導向(xiàng)套之間。縫隙洩漏量的大小與壓力(lì)差、間隙等因素有關。

2
多孔隙洩漏

液(yè)壓元件中的各種蓋闆,由于表(biǎo)面粗糙度的影響,兩(liǎng)表面之間(jiān)不可能完全接觸,在兩(liǎng)表面不接觸的微觀凹(āo)陷處,形成許多截面形狀多樣、大小不等的空隙,空隙的截面尺寸與表面粗(cū)糙度有關。多空隙洩漏,液體需(xū)流經彎曲的衆多空隙,在(zài)做密(mì)封性能試驗時(shí),需經(jīng)一定的保壓時間,洩漏才能顯露出來。

3
粘附洩漏

粘性(xìng)液體與固體臂之間有一定的粘附作用,二者接觸後,在固體表面上粘附上(shàng)薄薄的一層液體,若固體表面上的(de)膜較厚時,油膜會因相互運動而被密封圈刮落産生粘附洩漏。防止粘附洩漏(lòu)的基本辦法是控制液(yè)體粘附(fù)層的厚度(dù)。

4
動力洩漏

在旋轉軸的密封表面上,若留有螺旋加工的痕迹,當軸轉動時,液體在轉軸回轉力的作用下沿螺旋痕迹的凹槽流動。若螺旋痕迹的方向與軸的轉動方向一緻時,由于螺旋痕迹的“泵油(yóu)”作用,就會産生動力洩漏(lòu)。動力洩漏的特點是軸的(de)轉速越高,洩(xiè)漏量越大。防(fáng)止動力洩漏,應避免在轉軸的密封表面和密封圈的唇邊上存(cún)在(zài)"泵油(yóu)"作用的加工痕迹(jì)或利用動力洩漏的原理,利用螺旋痕迹的泵油作用,将洩漏油(yóu)泵回,阻止洩漏。




洩漏的(de)原因

液壓系統産生洩漏的原因(yīn)多而複雜,本文(wén)主(zhǔ)要從密封件洩漏(lòu)、工作油液污染、元(yuán)件制造裝配(pèi)精度超差、油液溫升發熱以及液壓系(xì)統壓力沖擊等(děng)方面(miàn)歸納(nà)分析。

1密封(fēng)件方面:

在液壓(yā)缸中,一提及洩漏就會首先考(kǎo)慮到密封件,因為密封件是液壓缸(gāng)中最主要的防止洩漏的元件。它主(zhǔ)要有YX型密封圈、組合密封圈、U型(xíng)密封圈、V型密封圈、O形圈、格來圈、斯特封等(děng)。其中YX型密封圈、組合密封(fēng)圈、U型密封(fēng)圈主要(yào)靠在壓力(lì)油的壓力作用下産生張力,使内、外唇(chún)邊張開來實現密封(fēng)的,對内、外唇邊線性質(zhì)量要求很高;V型密封圈(quān)、O形圈、格來圈、斯特封主(zhǔ)要靠壓縮量來(lái)密封。密封件的物化性(xìng)能等方面的質量直接影響液壓缸産(chǎn)品的質量。

密封(fēng)件洩漏的原因主要有(yǒu)以下幾方面:

①密封件質量有問題。密封件材質(zhì)為劣(liè)質,且制造(zào)工藝和精度都達不到要求,以(yǐ)及模具和修邊均有缺陷等。

②密(mì)封件(jiàn)選用不合理。選用的密封件不能滿足工(gōng)作壓力、工作速度和溫度(dù)等方面的(de)要求,或者密封件的類型選用不當。

③密封件的安裝溝槽設計不當,安裝間隙與壓縮量選擇不(bú)合理;配偶件的加工精度和表面粗糙度未達到要求;安裝時未加保(bǎo)護而損傷唇口(kǒu)或使外界(jiè)雜物混(hùn)入;貯存時溫(wēn)度、濕度不當,受(shòu)氧和臭氧(yǎng)的侵蝕變質等。

④液體(tǐ)中的氣泡經過密封唇邊時,氣泡被壓縮為原來尺寸的幾分之(zhī)一。這種氣泡到達密封件的非壓力側時,便迅速釋放出能量,使密封唇邊損壞。

另一(yī)方面,當含有一定比例的油蒸(zhēng)汽的氣泡,因受壓達(dá)到足夠高(gāo)的溫度時,就會自燃,以緻燒壞或熔化支承環(huán),甚至會發生密封件(jiàn)的局部燒壞和碳化。

2油液污染:

包括氣體污染(rǎn)、顆粒污染、水污染等。

①氣體污染:在(zài)大氣壓下,液壓油中可(kě)溶解10%左右的空氣,在液壓系統的高壓下(xià),在油液中會溶解更多的空氣(qì)或氣(qì)體。空氣在油液中形成氣泡,如(rú)果液壓支架在工(gōng)作過程中在極短(duǎn)的時間内(nèi),壓力在高低壓之間迅速(sù)變換就會使氣泡在高壓側産生高溫在低壓(yā)側發生爆(bào)裂,如果液壓系(xì)統的元件表面有凹點和(hé)損傷時,液壓油就會高速沖向元件表面,加速表面的磨損,引起洩漏,此種由空穴(xué)現象造成的腐蝕作用稱為氣蝕。

②顆粒污染:由于試驗台被顆(kē)粒污染,導(dǎo)緻洩漏的幾率很小,但在實際中仍然存(cún)在。液壓缸使用過程中,由于上(shàng)述原因産生的顆(kē)粒,有的粘附(fù)在密封元件上,有的粘附在活動面上,刮(guā)傷密封元(yuán)件的密封面,導緻密封元件失效,使液壓(yā)缸産生洩漏。這種故障通過除(chú)去未去幹淨的毛刺,清洗各個元件,再更換密封元件就可排除;比較嚴(yán)重有的會“拉缸”,這種故障的排除就(jiù)比較麻煩;更嚴重的可導(dǎo)緻缸筒報廢。

③水污染:由于工作環境潮濕(shī)等因素的(de)影響,可能會使水進入液壓系統,水會與液壓油反(fǎn)應,形成酸(suān)性物質和油泥,降低液壓油的(de)潤滑性能(néng),加速部件(jiàn)的磨損,水還會造成控制閥的閥杆發生(shēng)粘結,使控制閥操縱困(kùn)難(nán),劃傷密封件,造(zào)成洩漏。

3元(yuán)件制造裝配精度超差:

所有的液壓元件及密封部件都(dōu)有嚴(yán)格的尺寸公差、形位公差等要求。如果在制造過程中超(chāo)差,例如:油缸的活塞半徑、密封槽深度或寬度、裝密封圈的孔和尺(chǐ)寸超差或因加工問題而造成失圓、本身有毛刺或窪點、鍍層(céng)脫落等,密封件就會有變形、劃傷、壓死或壓不實等現象發生,使(shǐ)其失去密封功能,将使零件本身具有先天性的滲漏點,在(zài)裝配後或使用過程中發生(shēng)滲漏。系統裝(zhuāng)配粗糙,缺(quē)乏減振、隔振措施;系統超壓使用,未做到按規定(dìng)對系統适時檢查及易(yì)損件壽命到期但未及(jí)時更換(huàn)等都會造成系統洩漏。

4油(yóu)液溫升過高:

液壓系統工作時,要控制油液溫度,溫度過高,會産生以下(xià)現象:

①多數情況下,當油溫經常超過60℃時,油液黏(nián)度大大下降,不僅使潤(rùn)滑油膜變薄,摩擦力加大,磨損加劇,而且密封(fēng)圈膨脹、老化(huà)、失效,結果(guǒ)導緻液壓系統産生洩漏。據研(yán)究表明,油溫每(měi)升高10℃則密封件(jiàn)的壽命就會減半。

②油液溫度升高後,體積膨脹,壓力(lì)升高(gāo),而洩漏随壓力的升高而加大,從而使洩漏增加。

③油溫升高使間隙(xì)脹縮變化。一般配合零件材質不同,材料熱膨脹系數不同,當油溫升高時,配合零件因脹(zhàng)縮(suō)變化不同,會使配合間隙發生(shēng)變化,當間(jiān)隙變(biàn)大時,造成洩漏(lòu)增加。

5液壓系統壓力沖擊:

液壓系(xì)統中由于頻繁換(huàn)向,在較高壓力下突然啟(qǐ)動油泵或(huò)關閉(bì)閥門及缸體快速動(dòng)作都會造成瞬時峰值壓力高達工作壓(yā)力的好幾倍,有(yǒu)時足以使密封裝置、管道或其它液壓元件損壞而造成洩露(lù)。



控制洩漏(lòu)措施

造成工程機械液壓系(xì)統的(de)洩漏(lòu)的因素是多方面綜合影(yǐng)響的結(jié)果,以現有的技術和(hé)材料,要想從根本(běn)上消除液壓系統的洩漏是(shì)很難做(zuò)到(dào)的。隻有從以上影響(xiǎng)液(yè)壓系統洩漏因素出發,采(cǎi)取合理的措施盡量(liàng)減少液壓系統洩(xiè)漏。

(1)

在設(shè)計和(hé)加工環節中要充分(fèn)考慮影響洩漏的重要因素密(mì)封溝槽的設計(jì)和加工。美國(guó)汽車行業工程師協會(SAE)推薦以下(xià)兩種防止油口漏油的解(jiě)決辦法。

①SAE直螺紋“O”形圈油口:密封靠“O”形(xíng)圈,連接靠直螺紋(wén);

②SAE4螺栓法蘭:适用于較(jiào)大油口。另外,密(mì)封件的選擇也是非常重要的,密封表面的粗糙(cāo)度通(tōng)常靜密封表為Ra3.2~Ra1.6,動密封表面為Ra0.8~Ra0.4。

如果不在最初(chū)全面考(kǎo)慮洩漏的影響因素,将會給以後的生(shēng)産中帶來無法(fǎ)估量的損失。

(2)

在液壓油的污染控制上,要從污染的源頭入手,加強污染源的(de)控制,還要采取有效的過(guò)濾措施和(hé)定期的油液質量檢查。為有效地切斷外界因(yīn)素(水、塵埃、顆粒等)對(duì)液壓油缸的污染,可加一些防護措施等。

(3)

裝配方面(miàn)。液壓(yā)系統裝配(pèi)前,應檢驗(yàn)元件(jiàn)的耐壓性能,檢查元件各結合面有無外滲漏(lòu)現象,若出現(xiàn)滲漏,則應采取相應措施。隻(zhī)有當所有元件不漏不滲後才可正式裝進系統使用(yòng)。液壓元(yuán)件和液壓系統在進行裝(zhuāng)配時(shí),要進(jìn)行嚴格清洗,去毛刺、除焊渣,并(bìng)進行必要的防鏽蝕處理(lǐ),嚴格按照裝配工藝要求進行裝(zhuāng)配,杜(dù)絕因裝配引(yǐn)起的間隙畸變和(hé)毛刺、焊渣及鏽蝕物等形成的間隙(xì)磨料。

(4)

減小液壓沖擊。常用的方法有:

①盡(jìn)量降(jiàng)低系統的啟動、停(tíng)止和換向頻率;

②對于需要頻繁換向的液壓系(xì)統,盡可能用帶阻尼器的換向閥(fá);

③在控制閥的前面設(shè)置蓄能器,減小(xiǎo)沖擊波傳播的距離,從(cóng)而減緩液壓沖擊;

④加大(dà)管道通徑,盡量縮短管道長度或采用橡膠軟管;

⑤設置(zhì)安全閥,系統壓(yā)力(lì)增大時,可(kě)起卸荷作用降(jiàng)低壓力沖擊。

(5)

機(jī)械在磨合期容易出現滲漏現象,這是(shì)由(yóu)于部分鑄造、加工等(děng)缺陷在裝(zhuāng)配調試時難于發現(xiàn),但由于作業(yè)過程中的振動、沖擊作用,這種缺陷就(jiù)被暴露出(chū)來,故應注意磨合期的滲漏(lòu)情況,作到及早發現、及(jí)時處理。

(6)

從技術上來(lái)看,國外正(zhèng)在生産配備有測試密(mì)封(fēng)(旋轉密封)洩露量的傳感器的新型(xíng)油封;并且主軸集成了摩擦密(mì)封與(yǔ)迷宮式密封優點的氣動密封也已問世;同時,U型橡膠件+ V型彈簧組成的(de)可用于壓(yā)力45MPa的液(yè)壓系統“泛塞密封(fēng)”等類型的(de)組合密封(fēng)件大行其道。結束語

液(yè)壓系統中洩漏形式多樣,是液壓(yā)設備普遍存在(zài)的現象,原因也有多種,很難根除,應從設計、制造、安裝和使用等各方面認真細緻地加以解決。以上就是我們通過課程學(xué)習以及查閱相關資料,結合自己專業實習、工程訓練和日常生活(huó)中的所見和所想,分析的有關液壓傳動的洩漏形式及原因,并且提出控制洩漏的(de)部(bù)分措施。

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