工程机械液压系统泄漏故障分析及对策.pdf

Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s＆ S e a l s ， NO ． 5 ． 2 01 0 工程机械液压系统泄漏故障分析及对策 贾祥云 赵 彤 青岛科技大学机电工程学院， 山东青岛2 7 6 8 2 6 摘要 针对工程 机械液压系统泄漏的主要原因进行分析 ， 提 出控制液压 系统泄 漏故障的主要防治措施 ， 并 提出了减少及杜绝液压系 统泄漏应解决 的问题 。 关键词 液压系统 ； 工程机械 ； 泄漏 ； 措施 中图分类号 T B 4 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 0 0 5 - 0 0 0 9 0 4 F a u l t A n a l y s i s o n L e a k a g e o f Co n s t r u c t i o n Ma c h i n e r y Hy d r a u hc S y s t e m a n d Co un t e r m e a s u r e s ． J I A Xi a n g - y u n Z HA0 T ONG Q i n g d a o U n i v e r s i t y o f S c i e n c e G r a d u a t e ，Q i n g d a o 2 7 6 8 2 6 ， C h i n a Ab s t r a c t F o r c o n s t r u c t i o n ma c h i n e r y h y d r a u l i c s y s t e m l e a k a g e a n a l y s i s o f t h e ma i n r e a s o n s p u t f o r wa r d l e a k a g e f a u l t s i n t h e h y d r a u l i c s y s t e m c o n t r o l l i n g t h e ma i n c o n t r o l me a s u r e s ， a n d p r o p o s e d t o r e d u c e a n d e l i mi n a t e l e a k a g e o f t h e h y d r a u l i c s y s t e m t o b e s o l v e d ． Ke y W o r d s h y d r a u l i c s y s t e m ； c o n s t ruc t i o n ma c h i n e r y； l e a k a g e； me a s u r e s 0 泄漏及其危 害 液压系统 中的工作液体是在液压元件及管路中流 动 或 暂 存 ， 然 而 ， 由于压 力 和 间隙 等 种 种 原 因 ， 仍 有 少 量液体从密闭的容腔流出来， 这种现象称为泄漏。泄漏 是 目前液压系统普遍存在的故 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 和元 件 的泄 漏 问题 是 工 业 界 十分重视的问题 。漏油不仅污染环境 ， 浪费资源 ， 不能 满足用户洁净生产 的要求 ， 还易造成停机损失 ， 系统效 率下降等。如何及时的治理泄漏， 直接关 系到设备的运 行状况 。因此 ， 分析液压系统泄漏原因 ， 采取有效措施 控制 泄漏 对生 产 、 工 作有 着 重要 的意 义 。 1 液压系统泄漏原 因分析 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 括液压缸活塞杆部位 、 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 。通常所说 的泄漏主要是 指系统外部泄漏。液压系统泄漏 的原因很多 ， 从方案设 收稿 日期 2 0 0 9 1 1 - 2 7 作者简介 贾祥云 1 9 8 0 一 ， 女 ， 日照 职业技术学院从事机 电教学 工作 ， 研 究生在读 ， 就读青 岛科技大学机械工程专业 。 计到每个工艺过程 铸造 、 焊接 、 机加工及装配 ， 从密封 件质量到维修管理等都会造成泄漏。泄漏原 因主要有 以下 几个 方 面 。 1 ． 1 设计 因素 1 密封件设计不合理 。密封是解决液压系统泄漏 问题最重要 、 最有效的手段。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 、 环境温度的 变化等 。这些都在不 同程度上直接或间接地造成液压 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 。 1 。 2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 液压缸的活塞半径 、 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 。 9 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 0年 第 5期 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 ， 轻轻压人 ， 清洗 时 应用柴油 。 特别是密封圈、 防尘圈、 0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 封能力 。 1 ． 3 环境 因素 液压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 。工作环境潮湿 ， 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。温度每升高 1 0 c I 则密封件寿命就会 减半 ， 最佳油液温度在 6 5 ℃以下。否则密封件会过早变 质。在大气压下 ， 液压油中可溶解 1 0 ％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。空气 在油液中形成气泡 。如果液压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 ， 造成气蚀。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。 1 ． 4 动密封件磨损及损坏 动密封件一般是耐油橡胶材料制成．长时间的使 用 会发 生老 化 ， 龟 裂 。油 液 中的磨料 、 粉 尘 、 杂质 ， 对 动 密封件 的运 动 ， 久 而久 之 ， 也会 加速 密封 件老 化 ， 损坏 。 如果零件在工作过程 中受碰撞而损伤，就会划伤密封 件 。这些情 况最容 易造成 内泄漏 。 1 ． 5 其 他 因素 液压冲击和振动。长期的液压冲击和振动造成管 接头松动也会引起泄漏。这是我们经常会遇到的故障。 2 控制液压 系统泄漏故 障的主要措施 2 ． 1 基本准 则 控制液压系统 的泄漏应对其各组成部分的泄漏量 加以限制 。控制泄漏主要靠密封装置及其正确的设计 和使用 。 使密封装置有效的发挥作用。液压系统产生泄 漏 的原 因是 多方 面 的 ， 必 须在 各个 环节 给予 高 度重 视 ， 基本准 则如下 1 正确设计。 1 根据对主机的工作要求和工作环境等 ， 正确 、 合 1 0 理地设计液压系统和液压装置 ． 采取必要的防漏措施 、 增设必要的防漏结构 。 2 尽量选用密封性好的液压元件并尽量减少管件 等连接部位的数量。实践证明，液压控制装置采用块 式 、 插装式等无管集成是简化管路布置 ， 减少管件的有 效途径。对于必须选用的元件及管件 管接头 、 软管 等 应杜绝 先天性 泄漏 。 3 正确选用密封装置及合适的密封件及密封材 料 。密封部位的沟 、 槽 、 面的加工尺寸和精度、 粗糙度应 严格符合有关规范要求 ． 这是保证密封装置起作用 、 杜 绝 泄漏 的基本条件 。 4 正确选用管接头、 管材和连接螺纹。 5 合理布置液压管路系统。 6 根据液压系统 的环境温度及工况 ， 合理选择温 控装置 。 7 采取必要的防冲击 、 振动和噪声措施 。 2 正确加 工和装 配 。 1 油路块 板 上液压阀的安装面应平直； 密封沟槽 的密封面要精加工 ，杜绝径向划痕。液压阀与油路块 板 的连接及油路块 板 问的连接预紧力应足以防止表 面分离 。 2 正确制定液压装置的装 配工艺文件， 配置必要 的装配工具 ， 并严格按装配工艺执行。 3 液压装置装配前 ， 应按有关标准检验系统元件 的耐压性的泄漏量 ， 若发现问题， 要采取相应措施 ， 问题 严重 者 ， 应 予 以更 换 。 4 保持液压元件及附件 、 密封件和管件的清洁， 以 防沾上颗粒异物和污染 。并应检查密封面和连接螺纹 的完好 性 。 5 不宜将各接头拧得过紧， 否则会使某些零件严 重 变形甚 至破 裂 ． 造成 泄漏 。 6 避免在装配过程 中损坏密封件。 7 正确安装管路。 8 保持装 配环境清洁， 避免污物进入系统。 9 系统装配完毕 ， 要试车检查 ， 观察系统各部位有 无泄漏。发现泄漏部位。 要采取相应措施。 r 如板式连接 元件结合面各油 口要装 0形密封圈， 不得漏装 ， 必要时 可辅 以密封胶治漏等。试车后， 整个系统不渗不漏才可 装入主机使用。 3 正确维护保养。 1 保持系统清洁 ， 防止系统污染。必要时 ， 可给液 压站加 防护罩 。 2 液压系统中的过滤器堵塞后要及时清洗或更换 滤芯。更换或增添新油时 ， 必须按规定经过过滤后才能 Hv d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e Ms ／ No ． 5 ． 2 0 1 0 注 入油 箱 。 3 维修液压系统 、 拆修f 或更换 液压元件时 ， 应保 持维修部位的清洁。维修完毕后 ， 各连接部位应坚固牢 靠 。 2 ． 2泄漏主要防治对策 f 1 N定密封处的外泄漏及治理 。 各种管道连接件 ， 如螺纹连接件 、 法兰连接件等是 产生外泄漏的主要部位 。液压元件 的各种盖板 、 固定 承压的结合面 、 阀板之 间和 阀块之 间的结合面等部位 的外 泄 漏也 不 容忽 视 。这 些 部 位 的外 泄 漏 的治 理方 法 大致有以下几种 ①对 螺纹连接件 ， 要 合理选用 ， 注意 类型和使用条件 如工作压力 ， 压力 脉冲 、 冲击和振动 等情况 ， 管接头的加工质量和装配质量应严格符合规 范要求。法兰连接件 的密封部位的沟 、 槽 、 面的加工尺 寸和精度及表面粗糙度等均应符合要求 ； ② 各结合面 紧固螺栓要有足够的拧 紧力矩且要相等 ； ③ 多个阀块 连接时 ， 应 避免用过 长的螺栓连 接 ； ④ 为减少 因冲击 和振动使管接头等部位松动引起 的泄漏 ， 要用减震支 架固定管路 。设计 时尽量减少管接头的数量 ； ⑤ 装配 时应 十分注意各密封部位及密封圈 的清洁度 ， 并按规 定 方法 正确安装 ， 防止 密封圈在装 配时损坏 ； ⑥ 强调 良好 的配管作业 ， 避免管接头和法兰连接件的装配不 良。 2 运 动密 封处 的外 泄漏 及治理 。 运动密封表现在轴 向滑动表面和转动表面密封 。 该两处产生外泄漏 的原 因常是密封圈老化或破损 ； 密 封圈的材料或形式与使用条件不符 ；相对运动表面粗 糙或划伤 。大多数运 动密封经过 良好 的设计和正确的 使用都能保证较长时间相对无泄漏工作 ，并可以采用 以下措施延长运动密封 的寿命 。①消除活塞杆和驱动 轴密封上的侧载荷 ； ②用 防尘圈和防护罩保护活塞杆 ， 防止磨料性粉尘 ；③使活塞杆和转轴的运动速度尽可 能的低 ；④相对运动表面的几何精度和表面粗糙度要 严格保 证 。 3 密 封 圈的选 用原则 。 由于控制和治理泄漏主要靠密封 ，因此要正确掌 握密封件 的选择 。首先要根据密封装置的使用条件和 要求 ， 例如负载情况 、 工 作压力及 峰值压力 、 速度大小 及变化情况 、 使用环境和对密封性 能的具体要求等 ， 正 确选择与之相适应的密封件结构形式 。然后再根据所 用工作介质的种类 、 性质和使用温度等 ， 合理选择密封 件材料 。在具有尘埃和杂质的环境 中使用密封装置时 ， 还必须根据污染情况和对 防尘的要求 ，选用合适的防 尘 圈。 3 控制泄漏应解决 的问题 主要包括两个方面 防止液体泄漏到外部造 成环 境污染 ； 防止外部环境对系统的侵害。 3 ． 1 发 展 无泄漏 和 少泄漏 系统 1 设 计 液 压 系统 时 ， 在 动力 源 和执 行元 件 之 间尽 量减少 阀门用 量， 减少漏油点 ， 即减少阀门连续接头产 生漏油的几率。 2 广泛采用螺纹插装 阀组成的集成化系统 ， 减少 管路连接。 3 采用 复合 和叠 加 阀系统 。 4 采用电动机和泵组合装置 ， 电动机和泵组装在 一 个壳 内， 减少泵的轴伸处密封漏油的几率。 3 ． 2发展 新 型密 封 和无泄 漏 管件 1 用 D型密封替代 O型环 ， 实现部件和控制块间 的密封。D型密封圈在建立压力过程中， 不改变其原始 位 置 ， 密 封 外径 不 移 动 ， 不会 产 生 压 力 ， 从 原 理 上 达 到 不渗漏的 目的。 2 发展带密封件 的管接头 。 3 移植 国外先进管件标准 ， 建立管件标准体系。 3 ． 3 正 确设 计和 安装 液压 系统 设 计过 程应 注意 1 元件的选定。选用冲击小的元件 ， 如无冲击电 磁阀 、 比例阀， 注意元件对液压油的适应性 。 2 液压回路 的组成 。采用无冲击 的液压 回路 ， 如 采用蓄能器和高压软管 ， 采用仿真方法设计回路 ， 防止 冲击。 3 管路组成 。减少漏油部位 ， 使用带密封的管路 接头 ， 正确安装管路。 3 。 4建 立正 确维 修 制度 对管路漏油点进行分类 ， 对易漏点建立点检制度 。 定期检查 、 定期维护 、 及 时处理是防止泄漏 、 减少故障 最基本 的保障。 4 结束语 造成工程机械液压系统泄漏的因素是 多方面 的， 以现 有 的技 术 和材 料 。从 根 本上 消 除液 压 系统 的泄 漏 是很困难的。只有从诸多泄漏 因素出发 ， 采取合理的措 施尽量减少泄漏。在具体的实际应用过程 中， 要根据现 场实际现象 ，做 出正确的判断 ，分析原因，及时修理， 清除泄漏故障隐患 ， 防止事态进一步的扩大。在治理完 毕后 ， 要不断的总结经验 ， 才能逐步的提高液压系统泄 漏的治理能力 ． 保证设备的正常可靠运行 。 液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 l 0年 第 5期 飞机液压系统油液的颗粒污染与维护 杜来林 空军第一航空学院， 河南信阳4 6 4 0 0 0 摘要 针对 飞机液压系统油液污染 的现状 ， 本文分析 了固体颗粒污染物 的来源及危害 ， 进而提 出了在使 用维护过程 中飞机液压系统 固体颗粒污染的控制方法 。这对分析与解决飞机液压系统故障． 确保 飞行员的人身安全及飞行训练任务 的正 常进行 。 提 高部队战斗力 有着重要的意义 。 关键词 飞机液压系统 ； 固体颗粒 ； 污染物 ； 污染控制 ； 维护措施 中图分类号 T H1 3 7 ． 1 。 T H1 3 7 ． 9 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 0 0 5 0 0 1 2 - 0 4 oi l Gr a i n Po l l ut i o n o f Ai r p l a n e Hy d r a u l i c S y s t e m a n d M a i n t e na n c e Du L a i -l i n T h e F i r s t A v i a t i o n I n s t i t u e o f r F o r c e ， Xi n y a n g 4 6 4 0 0 0 Ab s t r a c t Ai m a t o i l p o l l u t i o n i n a i r p l a u e h y d r a u l i c p r e s s u r e s y s t e m． o r i g i n o f s o l i d g r a i n c o n t a mi n a t i o n a n d i t s h a r m t o a i r p l ane a r e a n a l y s e d i n t h i s p a p e r , a n d c o n t r o l me t h o d t o p r e v e n t s o l i d g r a i n c o n t a mi n a t i o n i s p u t f o r wa r d i n t h e c o u r s e o f a i r p l a n e ma i n t e n an c e ． C o n t e n t of t h i s p a p e r c a l l h e l p a i r c r a f t c r e w t o a n a l y s e a n d s o l v e o i l po l l u t i o n i n a i r p l a n e h y d r a u l i c p r e s s u r e s y s t e m， i t h a v e i mpo r t a n t me a n i n g t o e n s u r e fl i g h t a n d p i l o t s a f e t y ， a n d c a n a d v a n c e b a t t l e e ff e c t i v e n e s s o f a i r p l a n e ． Ke y W o r d s a i r p l a n e h y d r a u l i c p r e s s u r e s y s t e m； s o l i d g r a i n； c o n t a mi n a t i o n； p o l l u t i o n c o n t r o l ； ma i n t e n a n c e me a s u f e O 引言 随着现代液压技术的应用发展 ，液压系统 的可靠 性和元件寿命问题显得更为突出和重要。实践证明， 污 染是系统故障的主要原因，液压系统污染的控制是提 高系统工作可靠性和延长元件使用寿命 的重要途径。 一 个完整的液压管路系统总是由众多的管路元件组成 的， 飞机的管路系统更是这样 。据统计 ， 运八飞机的液 压 系统 是 由 1 0 0 0多 个导 管元 件 和 1 9 6个 附 件连 接 而 成 的。 而新 型 飞机的元 件和 附件更多 。由于 连接点 达上 千甚至几万个。据国外资料统计 ， 在系统的安装过程中 进入的污染物 占6 0 ％，系统注油和定期工作进入 的污 物 占 2 0 ％，由系统活动零件 自然磨损 而产生 污物 占 2 0 ％。 由于液压系统污染而引起 的飞机失事约 占 9 0 ％。 从上述情况可见 ， 无论从那个方面而论 ， 保持管路系统 有着高的清洁度是件极重要的事情。飞机液压系统 目 前面临的难题是如何有效地降低 和控制系统的污染 ． 以确保各种液压元件及整个 系统 的可靠性 和使 用寿 命。固体颗粒污染是飞机液压系统中最普遍 、 危害最大 收稿 日期 2 0 0 9 1 2 3 0 作者简介 杜来林 1 9 6 1 一 ， 男 ， 汉族 ， 山东 省巨野县人 ， 副教授 ， 学 士 ， 空军高层次人才 。 主要从 事机一 电一体化的教学和科研工作。 - - 一 -- - 参考文 献 [ 1 】 张建兵． 浅谈液压系统的泄漏与治理[ J ] ， 中国电力教育 ， 2 0 0 6 年研究综述与技术论坛专 刊． [ 2 】 王宁， 窦连友． 浅谈工程机械液压系统泄漏原因及对策[ J 】 ． 一 1 2 的污染物 ， 固体颗粒会使元件加速磨损 ， 寿命缩短 ， 性 能下降， 甚至使阀芯卡死 ， 滤油器堵塞 ， 所以分析及控 制液压系统固体颗粒污染有着重要意义。 1 颗粒污染 物的来源 飞机液压系统污染物常以颗粒的形式存在于液压 系统 中， 是系统中原有污染物 这里包含生成污染物 和侵入系统的污染物的总和。具体来源有以下几个途 径 。 1 ． 1 残留于 飞机液压 系统 中的污染 物 系统 中残 留的污染 物是 指 飞机 液压 系统在 加 注液 压油之前系统中存在的污染物 ，主要有铸件的型砂芯 砂 、 焊渣、 切屑 、 铁片 、 棉纱头 、 涂料油漆剥落片 、 密封碎 片 、 尘土尘埃等。系统工作前这些污垢 已潜伏于内部 ， 而且不可能完全清理干净。当飞机液压系统工作时 ， 这 些污染物将随液压油遍及整个系统。 1 ． 2 飞 机液压 系统 中新生成 的污染 物 飞机液压系统工作时 ，大量金属颗粒在油液中作 不规则运动， 具有很强的催化作用 ， 会加速油液氧化变 质和对系统的腐蚀。大量颗粒的不规则运动会促使气 体离散生成气泡 ， 气泡的产生和覆灭会使系统发生“ 气 穴” ， 它是附件表面发生气蚀和油液局部高温加速变质 重技术． 2 0 0 6 5 ． 【 3 】 任再青． 浅谈工程机械液压系统 的泄漏原因及对策[ J 】 ． 装备制 造技术． 2 0 0 6 3 ． [ 4 1 管忠范， 液压传动系统【 M】 ． 北京 机械工业出版社， 1 9 9 6 ．