工程机械液压系统内泄漏故障的原因及预防措施

工程机械液压系统内泄漏故障的原工程机械液压系统内泄漏故障的原 因及预防措施因及预防措施 1 1 引言引言 随着公路事业的迅速发展 工程机械的品种和数量越来越 多 对工程机械的要 求也越来越高 液压传动以运动传递平稳 均匀 容易获得大的力和力矩 单 位功率质量轻 体积小 结构 紧凑 反应灵敏 操作简单 易于实现自动化 自动润滑 标准 化程度高 元件寿命长等优点 被广泛应用于工程机械中 而 液 压传动又有对液压油要求高 液压元件价格高 液压设备故障原 因不易查 找等缺点 在使用过程中一旦出现故障 则很难准确诊 断 尤其是内泄漏故障 既看不见 又摸不着 没有一定的经验和诊断技术更是很难确诊 因此 对于 液压系统内泄漏引起的 故障 维修人员往往不知所措 盲目乱拆或 头疼拿脚 医 的情 况时有发生 甚至在 乱拆 工作中造成零部件的变形和损伤 给 使用单位造成工作被动及一定的经济损失 当费尽周折找到内 泄漏故障的部位 时 人们通常采用以提高液压元件的几何尺寸精 度 表面粗糙度和加强密封以 及换件的方法来处理内泄漏问题 而未采取有效防范措施 事隔不久 势必再 次发生内泄漏故障 造成较大的浪费和损失 为了进一步做好这些大型贵重设 备的使 用与维护 延长其使用寿命 使用单位必须重视液压系统的维护管理 必须研究分析找出内泄漏故障的根本原因 采取 对症下 药 的防治措施 2 2 液压系统出现内泄漏故障的危害及机理分析液压系统出现内泄漏故障的危害及机理分析 为了减少零件的磨损 两运动零件表面之间必须具有间隙 因此产生液体的泄 漏 而间隙密封是一种最简单而应用最广泛的 密封方法 液压系统中存在着很 多的间隙密封 由于设计 制造 和装配误差 磨损不均和元件在工作中的变形 等而产生缝隙 它 们因摩擦磨损而逐渐增大 当油液流经这些缝隙时 必然引 起泄漏量加大 直接影响工程机械的正常运用 并造成工程机械操作 失灵 运 转异常 效率降低 寿命缩短等 带来经济上的损失 甚至发生安全事故 因 此必须采用有效的方法来防止 在液压传 动中 常见缝隙形式有两种 一种是 由两个平面形成的平面缝 隙 如柱塞泵的缸体与配流盘 另一种是由内外圆柱 表面形成的 环状缝隙 如柱塞泵的柱塞和柱塞孔 油液经过小孔和缝隙的泄 漏量究竟有多大呢 一般来讲 液压系统中主要的缝隙及泄漏量 是 1 楔形缝隙 这主要是因两配合平面间平行度低 磨损不均 或装配不当而形 成的 由该缝隙引起的泄漏量为 式中 q1 泄漏量 p 缝隙两端压力差 b 与油液流速垂直方向缝隙宽度尺寸 h1 h2 入口和出口缝隙高度 且 h1h2 液压油动力粘度 l 缝隙长度 2 平行平面缝隙 如齿轮泵齿端与泵体之间的缝隙 齿轮端 面与端盖间的缝 隙等 其泄漏量为 3 环形缝隙 它主要产生于柱塞和柱塞孔之间 换向阀的阀 芯与阀体之间 以及液压缸活塞与缸体之间等配合处 其泄漏量为 式中 d 缝隙内圆柱面直径 相对偏心量 e h e 为偏心距 其它参数含义同式 1 4 圆环平面缝隙 如轴向柱塞泵中的油楔处等 其泄漏量为 式中 n 泄漏缝隙处数量 d d 分别为圆盘的大 小直径 其它参数含义同上 液压系统总的内泄漏量为 综上所述 内泄漏量 q 的大小与缝隙两端压力差 液体粘 度 缝隙的长度 宽 度和高度等值有关 内泄漏量 q 和缝隙高度 h3成正比 说明间隙增加不多 会造成泄漏量大幅度增多 也说 明了为什么液压元件的配合尺寸要求具有很高 的精度 还说明了 可用减少缝隙 磨损量 的办法来减少泄漏 因此 在要求密 封的 地方应尽量减少缝隙量 内泄漏量 q 与粘度 成反比 当粘度下 降 油的 粘度往往随工作温度变化 内泄漏量将增加 同时与缝 隙长度 l 成反比 与压 力差 p 成正比 而缝隙长度 l 与压力差 p 是固有尺寸和工作性能指标 不 得随意改变 所以只能在 缝隙高度 h3与粘度 上研究分析内泄漏原因及其 影响因素 从上述内泄漏量公式与技术设计角度及现场观察来看 造成内泄漏的主要原因 是缝隙控制问 题和液压油使用及其温升发热 液压油变质 密封圈硬化膨胀 缝隙控制必须从设计 制造 装配与分析使用条件及其管理等多 方面加以综合 控制 这是解决内泄漏的关键 在实际工作中产生 内泄漏的原因有设计 制造 装配方面的问题 如配合间隙选择 不当 几何尺寸精度差 表面粗糙度低 加 工粗糙 装配不良 有 污物等 也有设备维护 修理 使用条件等管理方面的 问题 而前 者对使用单位来说 只能从设备的购置上去预防 如购置性能设 计优良 质量可靠的产品 而对后者必须加强管理力度 并采取 有效的对策 措施来防止 至此 可以得出结论 与使用有关的影 响液压系统内泄漏的因素 是 因润滑不良 油液污染 主要是 磨屑等颗粒污染物 使硬颗粒嵌入缝隙并 使零件腐蚀 磨损 导 致缝隙尺寸超差或产生不必要的缝隙 液压油选用牌 号不当或 油温过高使液压油粘度 下降 油液变质 加剧磨损等 其中非 正 常磨损造成的缝隙尺寸超差与液压油使用密切相关 3 3 对液压油的要求对液压油的要求 在液压传动中 液压油既是传递动力的介质 又是润滑剂 在某些元件中又起 密封作用 而液压系统中的热量也往往是通过 油液而逐渐扩散出去 因此又起 冷却作用 所以合理地选择 使 用 维护 保管液压油是关系到液压设备工作 的可靠性 耐久性 和工作性能好坏的重要问题 早在 1965 年 美国国家流体 协会就做出了 液压系统的故障至少有 75 是由于油液的污染所造 成 的结论 因此必须正确的掌握液压油的各种理论性质 合 理地使用液压油 从而减少液 压系统出现故障的次数 要保 证液压系统在各种情况下均能够可靠有效且经济 地工作 液 压油必须符合以下几点要求 1 具有合适的粘度和良好的粘温特性 粘度是液压油的 重要指标 对一定的液 压系统 只能应用粘度变化范围有限的 工作介质才能正常工作 粘度过大 油 液流动时阻力增加 温 升快 能量损失大 系统效率降低 粘度过小 增加泵 的容积损 失 并使油膜支承能力降低 而导致运动副间产生干摩擦 引 起泄 漏增加 系统效率也要降低 2 具有良好的润滑性能 抗磨性 液压油的润滑性能保证 在不同压力 速度和 工作温度等运转条件下都有足够的油膜 强度 以便构成液体润滑 减少磨损 3 具有良好的抗氧化性 液压油的化学稳定性能好 不易 氧化和变质 4 良好的抗剪切安全性 5 防锈性能要好 不产生腐蚀 6 抗乳化性和水解安全性好 即使有水混入 也能有较大 的分离性能 起泡少 消泡容易 7 具有良好的抗泡沫性和空气释放性 8 有良好的相容性 对密封材料的影响小 即油液与各种 材料不起或少起化学 作用 以免变质失效 9 清洁度好和可流性优良 液压油质量应纯净 不允许有 沉淀 应尽量减少机 械杂质 水份和灰尘等含量 10 燃点 闪点应满足环境温度 挥发性要小 润滑油符合 这方面要求 即可 保证其工作安全可靠 正确合理地选择液压油是保证整个液压系统高效率 正 常运转的前提 我们要 根据机械设备的工作环境和使用条件 如工作温度范围 压力范围 液压系统 设计的特点 泵的类型 防磨损及防泄漏的要求 工作寿命 介质与材料的相 容性 经 济性及环境因素等 选择适当的液压油 工程机械出厂时厂家 根据液 压泵 马达 阀生产厂样本 并结合系统特点 给用户推 荐了液压油的品种和 牌号 在使用中我们应根据工程机械使 用地区的气温等实际情况 再根据粘度 要求确定液压油牌号 4 4 液压油污染的原因与危害液压油污染的原因与危害 按照基本要求正确地选用液压油 再加上合理地使用和 维护 就可以有效地提 高液压设备的工作性能 效率 经济 性 可靠性和使用寿命 如果不注意使用 液压油经常受到污 染 则质量好的液压油也会很快性能变差 使液压系统不能 正常工作 4 1 液压油的污染原因 液压油的污染有两个方面的因素 一是液压油本身的变质 产生的粘度变化和酸 值变化 二是外界污物混入液压油内 液压油污染途径如图 1 所示 4 2 液压油污染后的危害 一个优质产品的液压元件可能由于液压油污染而经常发 生故障 甚至失效 由 于液压油污染使液压元件的实际使用寿 命往往比设计的寿命短得多 1 污染物常使节流阀和压力阻尼孔时堵时通 引起系统 工作的压力和速度不时 变化 影响液压系统工作性能或产生 故障 2 加速液压泵及马达 阀组等元件的运动副磨损加剧 引 起内泄漏的增加 造 成液压系统效率降低 元件寿命缩短 3 混入液压油中的水分腐蚀金属 并能加速液压油老化 变质 4 杂质若将吸油过滤器严重阻塞 导致液压泵吸气不足 产生气穴现象 进而 使运动密封件的磨损加快 提前损坏 密 封失效 会引起噪声 振动 爬行 气蚀和冲击现象 从而降低 液压系统的工作性能 若将进油或回油滤油器堵塞 将使滤油 器失效 甚至由于滤芯破裂使已附在滤芯上的污染物进入液 压系统 中 5 污物进入滑阀间隙 可能使滑阀卡住 导致执行机构动 作失控或其他故障 5 5 预防液压系统出现内泄漏故障的措施预防液压系统出现内泄漏故障的措施 综上所述 使用单位为了预防与控制液压系统内泄漏故 障的产生 加强液压油 的管理是控制液压油污染和保证液压 系统正常工作的重要环节 因此 在实际 工作中必须加强三方面的管理 第一 在液压元件加工与维修 装配过程中 防止液压油 被污染 防止水和空 气的混入 必须严格控制加工精度 表面 粗糙度和减小其配合间隙与装配误差 第二 在液压油 液压元件储运管理方面应做到以下几点 1 要有合理的管理组织机构和规章制度 加强对液压油 及液压元件的清洁度管 理 并严格按照规定进行 落实 检 查 液压油出入库要注明品名 产地 牌 号 使用工程机械名 称 数量等 2 液压油入库前应取样化验 化验合格后才准入库 3 库存液压油应定期取样化验 如不符合性能指标 则不 准使用 4 要有符合要求的贮存场所和贮存器具 仓库应具备良 好的通风 清洁 干燥 消防安全等条件 并避免强光直接照 射 5 液压油应分类存放 杜绝混装 混放 以防止混用 6 定期开展储油器及液压油的质量检查 符合规定要求 的液压油方可出库 7 液压油出库 使用前要坚持过滤 保证液压油杂质含量 符合规定要求 第三 在使用管理方面应做到以下几点 1 建立登记卡和液压设备档案 每台机械均建立一个液 压油登记本 记录需用 液压油品名及牌号并注明每次加油或 换油日期及数量 并由专人负责检查 有 利于了解系统的密 封性能 也可避免在工作中误用异种油品 2 应根据使用说明书规定 结合实际使用情况定期清洗或 更换液压油滤芯 并 每日检查液压油油位 不足时应及时补 充 因油量不够或换油时造成系统中有 空气 应根据机械使 用说明书规定 怠速运转一定时间 操纵换向手柄 使液 压缸往复运动数次或使液压马达运转一定时间 排除液压系统内 空气 3 根据使用条件定期对液压油进行油样分析 发现油液 污染严重时应立即查明 原因 及时消除 其原因可能是外界 污垢大量侵入或系统内部出现异常污染源 应采取相应的措 施处理 液压油必须合理更换 以达到保证使用和节约开支的 目的 4 控制液压油的工作温度 系统最高温度不超过 80 液 压油箱内温度不超过 60 油温升高会加速液压油的氧化变 质 油的寿命会大大缩短 油氧化变 质生成的酸性物质对泵 马达等起腐蚀作用 密封件老化变形 配合表面产生 热变形 增加磨损 造成泄漏增加 5 在液压系统故障排除时应遵守规范 保持清洁 禁止乱 拆乱放 防止污染物 进入液压系统 在修理装配时防止环境污染 液压元件装配前各零件必须退磁 并清洗干净 装配后 必须进行清洗和性能试验 一方面可以检测