液壓(Ya)系統中,洩[Xie]漏[Lou]影響産品的質量,是必須(Xu)要[Yao]考慮的問題。例如液壓[Ya]缸,嚴重的洩(Xie)漏不(Bu)僅會使[Shi]設備周圍[Wei]的(De)環境受到污(Wu)染,還會導緻液壓缸工作腔(Qiang)的壓[Ya]力降低,使液壓[Ya]缸無法正常工作。采(Cai)取比[Bi]較先進的方法[Fa],有[You]效(Xiao)地防止洩漏,使[Shi]液壓系統實現“零洩漏”是液壓(Ya)行業多年(Nian)來(Lai)始終追求(Qiu)的目标。另外,準确地分(Fen)析液壓系統洩漏産生的最初[Chu]原因,可以幫助[Zhu]我們及時[Shi]排除液壓系統的洩[Xie]漏故障。作為機[Ji]械專業的學生[Sheng],我們通過對[Dui]《液(Ye)壓與氣壓傳動》課程的學習以[Yi]及(Ji)查閱相關資(Zi)料(Liao),結(Jie)合自己專業實習、工程訓[Xun]練和日常[Chang]生活中的所見和[He]所[Suo]想,就[Jiu]常見洩漏故[Gu]障問題,分析[Xi]了液壓傳動(Dong)的洩漏形式及原因,提出[Chu]控制洩漏的措施。
相對(Dui)于機械傳(Chuan)動,液壓傳動是一門[Men]新的技術,起源于1654年[Nian]帕斯卡提出的(De)靜壓傳動原理。它是以液(Ye)體為工作介[Jie]質[Zhi],通過能量轉換裝置來進行能[Neng]量傳遞的一種[Zhong]傳動形式。液壓(Ya)傳動(Dong)具有如下優點:
①工作[Zuo]液體[Ti]可以用管道輸送到[Dao]任何位置;
②執行元件的布(Bu)置不受方(Fang)位限制,借助油管的連接[Jie]可以方便靈活地布置傳動機構;
③液[Ye]壓傳動能将原動機的旋轉運動變[Bian]為直線運動;④可以方便地(Di)實現無級調速;
⑤載荷控制、速度控制[Zhi]以及方向(Xiang)控制(Zhi)容易實現,也容易進行集中控制[Zhi]、搖控和自動[Dong]控(Kong)制;
⑥液壓傳(Chuan)動[Dong]平穩(Wen)無振動;
⑦具[Ju]有良好(Hao)的潤滑(Hua)條件可提高液壓元件工作的[De]可靠性和使用壽命;
⑧液壓元件(Jian)有利于實現标準化、系列化和(He)通用化。因此,液壓傳動在國民經濟各部門中得到了廣泛的[De]應用(Yong)。
但液壓傳[Chuan]動也存在着一(Yi)些缺點:
①存在[Zai]液體流動的阻力損失、油液(Ye)的洩漏以及機械摩(Mo)擦(Ca),故效率較低(Di);
②對控制工作[Zuo]溫度要求較高;
③由于工作液體的洩漏和可壓縮[Suo]性,液[Ye]壓系統的剛性較差使[Shi]液壓系統無法保證嚴格的傳動比;
④對[Dui]工作液體的使(Shi)用維護要求十分嚴格;
⑤液(Ye)壓元件成本較[Jiao]高;
⑥液壓[Ya]系統的故障(Zhang)判斷和處(Chu)理較難,要求工(Gong)作人員技術水平和專業知識(Shi)較高。
其(Qi)中工作(Zuo)液體的洩[Xie]漏一直是不可避免[Mian]的問[Wen]題,其解決(Jue)方法也是[Shi]各行[Hang]各業研究的重點之一。
洩[Xie]漏按流向可分為内洩漏[Lou]和外洩漏。外(Wai)洩漏主要(Yao)是[Shi]指液壓油從(Cong)系統洩漏到環境中,産生在液[Ye]壓系(Xi)統[Tong]的液壓管路、液壓閥、液壓缸和液壓泵[Beng](液壓馬達)的[De]外[Wai]部;内洩漏(Lou)是指由于高低[Di]壓側的壓[Ya]力差的存在以及密[Mi]封件失效等原因(Yin),使液壓油在[Zai]系統(Tong)内部由高壓側(Ce)流向(Xiang)低壓側,如液壓傳動中油液從高(Gao)壓腔向低壓腔的(De)洩漏;從換向閥内壓[Ya]力通[Tong]道向回油[You]通道的洩漏等。洩漏的主要(Yao)形式有縫隙洩漏、多孔隙洩漏、粘附洩漏和動力洩漏等。
工程機械液壓系統的縫(Feng)隙洩漏[Lou]主要(Yao)有兩種,固[Gu]定密封處(靜接合面[Mian])洩漏和運動密封處(動結合面)洩(Xie)漏。固定[Ding]密封(Feng)處洩漏的部位(Wei)主要包括液壓缸缸蓋[Gai]與缸筒的(De)接[Jie]合處(Chu)等;運動密封處(Chu)主要(Yao)包括液壓(Ya)缸活塞與缸筒(Tong)内壁、活塞杆與缸蓋導向套之間。縫[Feng]隙(Xi)洩漏量的大[Da]小與壓力(Li)差(Cha)、間隙等因素[Su]有關。
液壓元件中(Zhong)的各種蓋闆,由于表(Biao)面粗糙度的影響,兩表(Biao)面之間不可能完(Wan)全接觸,在兩表面不[Bu]接觸(Chu)的微觀凹陷處,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糙度有關。多空隙洩漏,液體需流經彎曲的衆多空隙,在做密[Mi]封性[Xing]能試驗時,需經一(Yi)定的保[Bao]壓時間,洩漏才(Cai)能顯露出(Chu)來。
粘性液體與[Yu]固體臂之間有(You)一定(Ding)的粘附作[Zuo]用,二者接觸後,在固體[Ti]表面上[Shang]粘附上薄薄的一層液體,若固[Gu]體表面上的膜較厚時,油[You]膜會[Hui]因相互運動而被密[Mi]封圈刮落産生粘附洩漏(Lou)。防止粘附洩漏的基本辦法是控制(Zhi)液體粘附層的厚度。
在旋轉軸的密封表面上,若留有螺旋加工(Gong)的痕迹[Ji],當軸轉動(Dong)時,液體在轉軸回(Hui)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[Zhi]時(Shi),由[You]于螺旋痕(Hen)迹的“泵油”作用,就會産生動力洩漏。動力洩(Xie)漏的特點是軸的轉速越高,洩漏量越大。防止動力洩[Xie]漏,應避免在轉軸[Zhou]的密封表面(Mian)和密封圈的唇邊上存在"泵油"作用的加[Jia]工痕(Hen)迹或[Huo]利用動力洩漏的原理,利(Li)用螺旋痕迹的泵油作用[Yong],将洩[Xie]漏油[You]泵回,阻止(Zhi)洩漏[Lou]。
液壓系統産生洩漏(Lou)的原因多而複雜[Za],本[Ben]文主要從(Cong)密封[Feng]件洩(Xie)漏、工作油液污染、元(Yuan)件制造裝配精度超差、油液[Ye]溫(Wen)升發熱以及液(Ye)壓系統壓力沖擊[Ji]等方面歸納[Na]分析[Xi]。
在液壓[Ya]缸中,一提(Ti)及[Ji]洩漏就會[Hui]首[Shou]先考(Kao)慮到密封[Feng]件,因為密封件[Jian]是液壓缸中最[Zui]主要[Yao]的防止洩漏的(De)元件。它主(Zhu)要有YX型密[Mi]封圈(Quan)、組合密封圈、U型密封圈、V型密封圈、O形[Xing]圈、格來圈(Quan)、斯(Si)特封等(Deng)。其中YX型密封圈、組合密封圈、U型密封圈主要靠[Kao]在壓力油的壓力作(Zuo)用[Yong]下産生張力(Li),使内、外唇邊張開來實現密封[Feng]的,對内、外唇邊線性質(Zhi)量要求(Qiu)很高;V型密封圈[Quan]、O形圈、格來圈(Quan)、斯特封主要靠壓縮量來密封。密(Mi)封件的物化性能等方面的質(Zhi)量直接影(Ying)響液壓缸産品的質量。
密封件洩漏的原因主要有(You)以下幾方面:
①密封[Feng]件質量有(You)問題。密封件材質(Zhi)為劣(Lie)質,且制造[Zao]工藝[Yi]和精度都達不到要求,以[Yi]及模具和修(Xiu)邊(Bian)均有缺陷等。
②密封件選(Xuan)用不合[He]理。選[Xuan]用的密封件不能[Neng]滿足工[Gong]作壓力、工作速度和溫度等(Deng)方面的要(Yao)求,或者[Zhe]密封件的類型[Xing]選(Xuan)用不當。
③密封件的安裝溝槽設計不當,安裝[Zhuang]間隙與壓(Ya)縮量選擇不合理;配偶件的加工精[Jing]度和表面粗糙度未達到要求;安裝(Zhuang)時未加保護而[Er]損傷唇口或使外界雜物[Wu]混入;貯存時溫[Wen]度、濕[Shi]度不當,受氧和臭(Chou)氧的侵[Qin]蝕變(Bian)質等。
④液體中的氣泡經過(Guo)密封唇[Chun]邊時,氣泡被壓縮[Suo]為原來尺寸[Cun]的幾分之一。這種氣泡到[Dao]達密封件的(De)非壓力側時,便迅速[Su]釋放出能(Neng)量,使密(Mi)封唇邊損壞。
另一方面,當含有一定比例的油蒸汽的[De]氣泡,因受壓達到[Dao]足夠高的溫度時[Shi],就會自燃,以[Yi]緻燒壞或熔[Rong]化支承環,甚(Shen)至會發生密封件的局部(Bu)燒壞和碳化。
包括氣體[Ti]污染、顆粒[Li]污染、水污染等(Deng)。
①氣體污染:在大(Da)氣壓下,液壓油中可[Ke]溶解10%左右(You)的空氣,在液壓系統的高壓下,在油液中會溶[Rong]解更多的空氣[Qi]或(Huo)氣體。空[Kong]氣在油液中形成氣泡,如果液壓支架在工作過程中在極短的時間[Jian]内,壓力在高(Gao)低壓之間迅速變換就會(Hui)使氣泡在高[Gao]壓側産(Chan)生高溫在低壓側發生爆裂,如(Ru)果(Guo)液(Ye)壓系統[Tong]的[De]元件表面(Mian)有凹點和損[Sun]傷時,液壓油就會高速(Su)沖向元件表(Biao)面[Mian],加速表面[Mian]的磨(Mo)損,引起洩漏,此種(Zhong)由空[Kong]穴現象造成(Cheng)的腐蝕作用(Yong)稱為氣蝕。
②顆(Ke)粒污染:由于試(Shi)驗台被顆[Ke]粒污染,導緻(Zhi)洩漏的幾率(Lü)很小,但在實(Shi)際中仍然存在。液[Ye]壓缸使用過程中,由[You]于上述原因(Yin)産生的顆粒,有的粘附在密封元件上[Shang],有的粘附在活動[Dong]面上,刮[Gua]傷密封元件的密封面,導(Dao)緻密封元[Yuan]件失效,使液壓(Ya)缸産生洩漏(Lou)。這種故障通過除[Chu]去未去幹淨的(De)毛[Mao]刺,清洗各個元件[Jian],再更換密[Mi]封元件就可排(Pai)除;比較嚴[Yan]重有的會“拉缸”,這種(Zhong)故障的排[Pai]除就(Jiu)比較麻煩;更嚴(Yan)重的可導緻缸筒報廢。
③水污染:由于工(Gong)作環境潮濕等因素的影[Ying]響,可能會[Hui]使水進入液壓系(Xi)統,水會與液壓油(You)反應,形成酸[Suan]性物(Wu)質和油泥,降低液壓油的[De]潤滑性能[Neng],加速[Su]部件的磨損[Sun],水[Shui]還會造成控制(Zhi)閥的閥杆發生粘(Zhan)結,使控制閥操縱困難,劃傷[Shang]密封件,造成洩漏。
所有的(De)液壓元件及密封部(Bu)件都有嚴格的尺寸公差、形位公差等要求。如果在制造[Zao]過程(Cheng)中超差[Cha],例如:油缸的活塞半徑、密封槽深度或寬度、裝密封圈[Quan]的孔和尺(Chi)寸超差[Cha]或因加工問題而(Er)造成失圓、本身有(You)毛刺或(Huo)窪點、鍍層脫落等,密[Mi]封件[Jian]就會有變形、劃[Hua]傷、壓死或壓不實等現象發生,使其失去(Qu)密封功能,将使零(Ling)件[Jian]本身具有先[Xian]天[Tian]性的[De]滲漏點,在裝配後或使用[Yong]過程中發生滲[Shen]漏。系統裝配粗糙,缺乏減振(Zhen)、隔振措施;系統超[Chao]壓使用,未做到按規定對系統适[Shi]時檢查及易損件壽命到期但未及(Ji)時(Shi)更換等都會造(Zao)成系統洩[Xie]漏。
液壓系統[Tong]工(Gong)作(Zuo)時,要控[Kong]制油(You)液溫度,溫度過高,會産生以下現象:
①多數情況下,當油溫經常超過60℃時,油液黏度大大下降,不僅使(Shi)潤滑油膜(Mo)變薄,摩擦力加(Jia)大,磨損加劇,而且密封圈[Quan]膨脹、老化、失效,結果[Guo]導緻液壓系統産生[Sheng]洩漏。據研究表明,油溫每[Mei]升高10℃則密(Mi)封件的壽命就會減半。
②油液溫(Wen)度升高後,體積[Ji]膨脹(Zhang),壓力升高,而[Er]洩(Xie)漏随壓力的升高而(Er)加[Jia]大,從而使洩漏增(Zeng)加。
③油溫升高使間隙(Xi)脹縮變化。一般(Ban)配合零件材[Cai]質不同,材料[Liao]熱膨(Peng)脹系數不同,當油[You]溫升高時,配(Pei)合零(Ling)件因脹縮變化不(Bu)同[Tong],會使配合間隙發生變化,當間隙變大時,造成洩漏(Lou)增加。
液壓系統[Tong]中由于頻繁換向,在較高(Gao)壓力下突然啟動油[You]泵或關閉閥門及缸(Gang)體快速動作都會造成瞬時峰值壓力高達工作壓力的好幾倍,有時足以使密封(Feng)裝置、管道或其它液[Ye]壓(Ya)元件損壞而造成洩露。
造成工程機(Ji)械液壓系統的洩漏的因素是多方面綜合影響[Xiang]的結果,以現(Xian)有的[De]技術和材料,要想(Xiang)從根本[Ben]上消除液(Ye)壓系(Xi)統的洩漏是很(Hen)難做到(Dao)的。隻有[You]從以上影響液(Ye)壓[Ya]系統洩漏因[Yin]素出發,采取合理的措[Cuo]施盡量減少液壓(Ya)系統洩漏[Lou]。
在設計和加工環節(Jie)中要充分考慮影響洩漏[Lou]的重要因素密[Mi]封溝(Gou)槽的設計(Ji)和加工。美國汽車行業工程[Cheng]師協會(SAE)推薦以下[Xia]兩種防止油口漏[Lou]油的解決辦法。
①SAE直螺紋“O”形圈[Quan]油口:密封靠(Kao)“O”形[Xing]圈,連接靠直螺(Luo)紋;
②SAE4螺栓法蘭:适用于[Yu]較大油口[Kou]。另[Ling]外,密封件的[De]選擇也是非[Fei]常重要(Yao)的,密(Mi)封表面的粗[Cu]糙度通(Tong)常靜(Jing)密封表為Ra3.2~Ra1.6,動密封表面為(Wei)Ra0.8~Ra0.4。
如果不在最(Zui)初全面考慮洩漏的[De]影響[Xiang]因素,将[Jiang]會給(Gei)以後的生産[Chan]中帶來無法估量的損(Sun)失。
在液[Ye]壓(Ya)油的污[Wu]染控制上,要從污染的源(Yuan)頭入手,加強污染源的控制,還要采取[Qu]有效(Xiao)的過濾措施和定期(Qi)的油液質量檢查。為有效(Xiao)地切斷外界(Jie)因(Yin)素(水、塵埃、顆粒等)對液壓油缸的污染,可加一些防護措施等[Deng]。
裝[Zhuang]配[Pei]方面。液壓(Ya)系統裝配前(Qian),應檢驗元[Yuan]件的耐壓性能,檢查元件各(Ge)結合面有無外滲漏現象,若出現滲漏,則應(Ying)采取相應措施。隻[Zhi]有當所有[You]元件(Jian)不(Bu)漏不滲後(Hou)才可正式裝[Zhuang]進系統使用(Yong)。液壓元件和液壓系統在[Zai]進行裝配時[Shi],要進行嚴格清洗,去毛刺[Ci]、除焊渣,并進行必要的防(Fang)鏽蝕處理[Li],嚴格按照裝配[Pei]工藝(Yi)要求進(Jin)行裝配,杜絕[Jue]因裝配引起的間隙[Xi]畸變和毛刺、焊[Han]渣及鏽蝕物等[Deng]形成(Cheng)的間隙[Xi]磨料。
減小液壓沖擊。常(Chang)用的方法有:
①盡量降低系統的[De]啟動、停止和換向[Xiang]頻率;
②對于需要頻繁換向的液壓[Ya]系統,盡可能(Neng)用帶阻尼器(Qi)的換向閥;
③在(Zai)控制閥的前面設置蓄能器,減小沖(Chong)擊(Ji)波傳播的[De]距(Ju)離(Li),從而減緩液壓沖擊;
④加大管道通徑,盡量縮短管(Guan)道長度或采[Cai]用橡膠軟管(Guan);
⑤設[She]置安全閥(Fa),系統壓力增大時,可(Ke)起卸[Xie]荷作用降低(Di)壓力沖擊。
機械(Xie)在磨合期(Qi)容易出現滲漏現(Xian)象,這是由于部分鑄造、加工等缺陷(Xian)在裝配調試(Shi)時難于發現(Xian),但由于作[Zuo]業過程中的振動、沖擊作用[Yong],這種缺陷就被暴露出(Chu)來,故應注意磨[Mo]合期[Qi]的滲漏情況,作到及早發現、及時處理。
從技術上來[Lai]看,國外正(Zheng)在生産配備有測[Ce]試密封(旋轉(Zhuan)密封)洩(Xie)露量的傳感器(Qi)的新型油封;并且主軸集成了摩擦[Ca]密[Mi]封與迷宮式密封優[You]點(Dian)的氣動密封也已問世(Shi);同[Tong]時[Shi],U型橡膠件(Jian)+ V型彈簧組成的(De)可用于壓力45MPa的液壓系統(Tong)“泛(Fan)塞(Sai)密封”等類型的(De)組合密封件大行其道。結束語(Yu)
液壓[Ya]系統中洩漏形(Xing)式多[Duo]樣,是液壓設備普遍存在的現象,原因(Yin)也有多種,很難根(Gen)除,應從設計、制造、安(An)裝和使用等各方(Fang)面[Mian]認真(Zhen)細緻地加以解(Jie)決。以上就(Jiu)是[Shi]我[Wo]們通過課程學習以及查閱相關資料,結合自(Zi)己專業實習、工程訓練和日常[Chang]生活中的(De)所見和所想,分析的有關液壓傳動[Dong]的洩漏形式(Shi)及原因,并且提出[Chu]控制洩漏的部(Bu)分措施。