液压系统产生泄漏的原因及处理措施

1.1  液压系统的泄漏

 内泄漏是指液压元件内部有少量液体从高压腔泄漏到低压腔，称这种泄漏为内泄漏。例如，油液从液压泵高压腔向低压腔的泄漏，从换向阀内压力通道向回油通道的泄漏等。由于液压系统中元件的磨损，随着时间的推移，在元件内部产生的泄漏会越来越明显。轻微的内部泄漏可能察觉不到，但是，随着内漏的增加，系统过热将成为问题。当这种情况发生时，系统的其他元件将开始失效。鉴别内部泄漏的简单办法是测试系统满载和空载时的工作周期，假如花了比空载时长很多的时间才完成有载时的动作，那么可以怀疑泵可能失效了。
 外泄漏是指少量液体从元件内部向外泄漏，称这种泄漏为外泄漏。但外部泄漏发生在泵的吸油口时则很难检测到。如果出现以下五条之一的现象，可以怀疑发生了系统吸油管泄漏：①液压油中有空气气泡；②液压系统动作不稳定，有爬行现象；③液压系统过热；④油箱压力增高；⑤泵噪声增大。
 假如以上任何一现象存在，就应当首先检查所有的吸油管接头和连接处以寻找泄漏点。对于软管接头不要过度地旋紧，因为过度的旋紧会使管接头变形，反而会增加泄漏。应当使用设备制造商推荐的旋紧转矩值，这将保证可靠的密封并且不会使管接头和密封圈产生扭曲变形，造成密封圈表面的损坏。 
 在液压传动中，液体的泄漏是一个不可忽视的问题。如果泄漏得不到解决，将会影响液压设备的正常应用和液压技术的发展。具体地说，泄漏引起的问题有以下几个方面：①系统压力调不高；②执行机构速度不稳定；③系统发热；④元件容积效率低；⑤能量、油液浪费；⑥污染环境；⑦可能引起控制失灵；⑧可能引起火灾。

 一般地说产生泄漏的原因有设计、制造方面的问题，也有设备维护、保养等管理方面的问题。为了减少液压系统的故障、提高液压系统的效率、防止环境污染和减少液压介质的损耗，必须注意泄漏问题，并分析造成泄漏的原因，采取相应的措施，达到减少泄漏以至避免泄漏的目的。

1.3 液压系统泄漏的主要形式

 液压系统的泄漏主要有缝隙泄漏、多孔隙泄漏、黏附泄漏和动力泄漏几种形式。
①缝隙泄漏  缝隙泄漏是指缝隙中的液体在两端压力差的作用下流动，便产生泄漏。液压元件中，不宜采用密封件而利用缝隙进行密封的结合面较多，而且缝隙的形式是多种多样的。通常把液体在缝隙中流动简化为平板缝隙流动(两平板平行或倾斜，相对运动或静止)、环形缝隙流动(组成缝隙的两个内外圆表面同心或偏心，相对运动或静止)和平板缝隙辐射状流动等类型。例如，齿轮泵齿轮端面与侧板之间，齿顶圆与壳体内圆表面之间；叶片泵叶片端面与配流盘之间，叶片顶端与定子内圆表面之间；径向柱塞泵的转子衬套与配流轴之间等，都形成近似为两平行板间的缝隙。

 液压元件工作时，液体从高压腔流经这些相对运动的平板缝隙向低压腔泄漏。阀芯与阀孔表面之间，柱塞与缸孔之间，液压缸活塞与缸孔内壁之间，液压泵转轴与轴承盖孔之间等，油液在缝隙中轴向流动遵循环形缝隙泄漏规律。在轴向柱塞泵中，压力腔液体经过缸体端面与配流盘之间缝隙泄漏，类似于两平行板间的放射状流动。缝隙泄漏是液压元件泄漏的主要形式，泄漏量大小与缝隙两端压力差、液体黏度、缝隙长度、宽度和高度有关。由于泄漏量与缝隙高度的三次方成正比，因此，在结构及工艺允许的条件下，应尽量减小缝隙高度。

②多孔隙泄漏: 

 液压元件的各种盖板、法兰接头、板式连接等，通常都采取紧固措施，当结合表面无不平度误差，在相互理想平行的状态下紧固，其结合面之间不会在总体上形成缝隙。但是，由于表面粗糙度的影响，两表面不会各点都接触。例如，精车表面的实际接触面积仅为理论接触面积的1 5％左右，精磨表面为30％～50％，精研的表面才能达到90％。因此，在两表面上不接触的微观凹陷处，形成许多截面形状多样、大小不等的孔隙，孔隙的截面尺寸与表面粗糙度的实际参数有关，并远大于液体分子的尺寸。因此，液体在压力差的作用下，通过这些孔隙而泄漏。如果表面残留下的加工痕迹与泄漏方向一致，泄漏液流阻力减小，则泄漏严重。另外，铸件的组织疏松、焊缝缺陷夹杂、密封材料的毛细孔等产生的泄漏均属于多孔隙泄漏。液体经过多孔隙泄漏时，由于液道弯弯曲曲、时而通时而又不通、路程长、所受阻力大及经历时间长，因此，做密封性能试验时，需经一定的时间过程才能表现出来。

③黏附泄漏: 

黏性液体与固体表面之间有一定的黏附作用，两者接触后，在固体表面上黏附一薄层液体。比如，在液压缸的活塞杆上就黏附一层液体，由于有此层液体，可以对密封圈起润滑作用。但是，当黏附的液层过厚时，就会形成液滴或当活塞杆缩进缸筒时被密封圈刮落，产生黏附泄漏。防止黏附泄漏的基本办法是控制液体黏附层的厚度。

④动力泄漏: 

 在转动轴的密封表面上，若留有螺旋形加工痕迹时，此类痕迹具有“泵油”作用。当轴转动时，液体在转轴回转力作用下沿螺旋形痕迹的凹槽流动。若密封圈的唇边上存在此类痕迹时(模具上的螺旋痕迹复印给密封圈)，其结果与上述现象相同，仍有“泵油”作用而产生动力泄漏。动力泄漏的特点是：轴的转速越高，泄漏量越大。

 为了防止动力泄漏，应避免在转轴密封表面和密封圈的唇边上存在“泵油”作用的加工痕迹，或者限制痕迹的方向。

 实际液压设备泄漏情况是复杂的，往往是各种原因和种种情况的综合。

1.4 造成液压系统泄漏的相关因素

造成液压系统泄漏的相关因素有以下几方面。
 ①工作压力  在相同的条件下，液压系统的压力越高，发生泄漏的可能性就越大，因此应该使系统压力的大小符合液压系统所需要的最佳值，这样既能满足工作要求，又能避免不必要的过高的系统压力。
 ②工作温度  液压系统所损失的能量大部分转变为热能，这些热能一部分通过液压元件本身、管道和油箱等的表面散发到大气中，其余部分就贮存在液压油中，使油温升高。油温升高不仅会使油液的黏度降低，使油液泄漏量增加，还会造成密封元件加快老化、提前失效，引起严重泄漏。
 ③油液的清洁程序  液压系统的液压油常常会含有各种杂质，例如液压元件安装时没有清洗干净，附在上面的铁屑和涂料等杂质进入液压油中；侵入液压设备内的灰尘和脏物污染液压油；液压油氧化变质所产生的胶质、沥青质和碳渣等。液压油中的杂质能使液压元件滑动表面的磨损加剧，液压阀的阀芯卡阻、小孔堵塞，密封件损坏等，从而造成液压阀损坏，引起液压油泄漏。
 ④密封装置的选择  正确地选择密封装置，对防治液压系统的泄漏非常重要。密封装置选择的合理，能提高设备的性能和效率，延长密封装置的使用寿命，从而有效地防止泄漏。否则，密封装置不适应工作条件，造成密封元件地过早地磨损或老化，就会引起介质泄漏。

 此外，液压元件的加工精度、液压系统管道连接的牢固程度及其抗振能力、设备维护的状况等，也都会影响液压设备的泄漏。

1.5 排除泄漏的基本措施

排除泄漏的基本措施有以下几种。
 (1)合理选择密封圈及密封槽尺寸
 要做到合理地选择密封装置，必须熟悉各种密封装置的形式和特点、密封材料的特性及密封装置的使用条件，如工作压力的大小、工作环境的温度、运动部分的速度等。把实际的使用条件与密封件的允许使用条件进行比较，必须保证密封装置有良好的密封性能和较长的使用寿命。
 密封材质要与液压油相容，其硬度要合适。胶料硬度要根据系统工作压力高低进行选择。系统的压力高则选择胶料硬度高的密封件，压力过高，还需设计支承环。
 为使密封可靠、寿命长，在设计密封槽时，要有适当的压缩率和拉伸量，压缩率不能过大也不能过小。过大则压缩应力增加，摩擦力增大，加快密封磨损，亦易产生扭曲破坏，寿命缩短，有时造成装配困难；过小则密封性不好，产生泄漏。O形密封圈由于结构简单、易于安装、密封性能好及工作可靠，作静密封时几乎无泄漏，所以是当前应用比较广泛的密封件。拉伸量是对以内圆和外圆起密封作用的O形圈而言，从提高寿命考虑，设计时应尽量避免密封圈线径的中心线被拉伸，因此密封圈应尽量按国标进行选用，而密封槽也应该按相应的标准进行设计。在不得已的情况下才自行设计，但尺寸公差要严格控制，粗糙度要符合要求，因为密封槽的宽度过大或深度过深都会造成压缩量不够而引起泄漏。
(2)零件及管路结构设计要合理
 零件设计时要有导向角，以免装配时损伤密封件。在有锐边和沟槽的部位装配密封圈时，要使用保护套，以免损伤密封件。
 设置液压管路时应该使油箱到执行机构之间的距离尽可能短，管路的弯头、特别是90°的弯头要尽可能少，以减少压力损失和摩擦。
 液压系统中应尽量减少管接头，系统漏油有30％～40％是由管接头漏出的。
(3)要控制液压系统的油温
 油温过高，润滑油膜变薄，摩擦力加大，磨损加剧，密封材料老化增快，使之变硬变脆，并可能很快导致泄漏。
 控制液压系统温度的升高，一般从油箱的设计和液压管道的设置方面着手。为了提高油箱的散热效果，可以增加油箱的散热表面，把油箱内部的出油和回油用隔板隔开。油箱液压油的温度一般允许在5 5～65℃之间，最高不得超过70℃。当自然冷却的油温超过允许值时，就需要在油箱内部增加冷却水管或在回油路上设置冷却器，以降低液压油的温度。
(4)选择合适结构的液压元件和管接头
 选择合适的液压元件，如电磁换向阀。若系统不要求有快速切换，则应选择湿式电磁阀。因为湿式电磁阀寿命长，冲击小，推杆处无动密封，消除了推杆部位引起的泄漏。
 液压系统中常用的管接头有扩口式、卡套式和焊接式三类。这三种接头各有特点，应根据工作可靠性和经济性进行选择。扩口接头一般较为便宜，卡套接头能承受较大的振动，焊接接头用于能承受高压、高温及机械负载大和强烈振动的场合。
(5)严格控制制造质量
 严格控制密封槽的尺寸公差，表面粗糙度要达到图纸规定要求。槽边不能有毛刺和碰伤，装配前要清洗干净。
 密封盖尺寸和法兰盖螺孔要保证质量，间隙不能太大，以避免密封件被挤出。

 另外，在生产中，要加强维护管理，有计划地定期检查、修理液压设备，保护液压设备，防止机械振动和冲击压力，及时发现设备的泄漏，从而减少故障和油液的漏损，延长机器寿命，提高设备的完好率。