液壓系統(tǒng)泄漏的因素與控制
一、泄漏的危害
三漏(漏油、漏水、漏氣)問題到目前為止仍舊是工程機(jī)械的頑疾,尤其是液壓系統(tǒng)泄漏影響著系統(tǒng)工作的安全性、可靠性,造成油液浪費(fèi)、污染周圍環(huán)境、增加機(jī)器的停工時(shí)間、降低生產(chǎn)率、增加生產(chǎn)成本及對(duì)產(chǎn)品造成污損,因此,對(duì)液壓系統(tǒng)的泄漏我們必須加以控制。
二、泄漏的因素
通常液壓機(jī)械所用的液壓油,均由于使用與管理的不當(dāng),使可繼續(xù)使用的油成為廢油,不但造成無謂的浪費(fèi),增加了維護(hù)成本,更造成環(huán)境的污染。幾乎所有的液壓系統(tǒng)的泄漏都是在使用一段時(shí)間后由于以下幾個(gè)原因引起的:(1)液壓系統(tǒng)固體顆粒污染,導(dǎo)致密封件及配合件相互磨損;(2)設(shè)計(jì)及制造的缺陷;(3)沖擊和振動(dòng)造成管接頭松動(dòng);(4)油溫過高及橡膠密
封與液壓油不相容而變質(zhì)。
三、泄漏因素及控制措施
(一)液壓系統(tǒng)固體顆粒污染的分析和控制
1.液壓系統(tǒng)污染物的來源液壓系統(tǒng)的污染源主要有潛在污染物、再生污染物和浸入污染物。液壓系統(tǒng)中的污染物的類型大致可分為固體顆粒、空氣、水、化學(xué)物質(zhì)和微生物等,其中,固體顆粒污染發(fā)生的最為普遍。
2.固體顆粒的危害與產(chǎn)生的原因 (1)固體顆粒的組成
主要由剝落物、膠質(zhì)、金屬粉末、空氣中帶來的粉塵、砂子、研磨粉、沉積物和纖維等組成。
(2)固體顆粒的主要來源
①系統(tǒng)硬管管道內(nèi)壁附著的片狀鐵銹,酸洗后殘留在管內(nèi)的化學(xué)藥品類;②硬管在切割和套絲等加工過程中存留的鐵屑;③密封件、密封圈殘?jiān)虎芨邏很浌芸偝蓛?nèi)部灰塵及部分接頭部位殘留膠狀碎片;⑤液壓系統(tǒng)裝配現(xiàn)場(chǎng)由于環(huán)境因素進(jìn)入管道內(nèi)部的石子、塵土等,這種情況并不多見;⑥液壓元件內(nèi)部存留的型砂殘留物、加工鐵屑、密封殘?jiān)取?br /> (3)固體顆粒污染的危害
①粘著和堵塞過濾器孔眼和各種間隙、通道,從而使液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)困難,產(chǎn)生氣蝕和躁聲;②破壞潤(rùn)滑油膜,增大機(jī)器的摩擦力和磨損。磨損會(huì)導(dǎo)致液壓元件產(chǎn)生泄露,效率降低,使用壽命縮短甚至損壞;③加速密封材料磨損,增加外泄漏量;④部分或全部堵塞液壓元件的孔隙,使控制元件動(dòng)作失靈;⑤固體顆粒中的金屬和金屬化合物粒子會(huì)對(duì)油液的氧化,變質(zhì)起催化作用,油液的氧化將劣化油液質(zhì)量,降低潤(rùn)滑性能,導(dǎo)致密封件或運(yùn)動(dòng)部件磨損加劇,使泄漏發(fā)生。
當(dāng)元件的間隙被固體顆粒所淤塞,會(huì)產(chǎn)生磨損的鏈?zhǔn)椒磻?yīng),使系統(tǒng)元件進(jìn)一步磨損,產(chǎn)生更多的固體顆粒。采取有效措施去除油液污染物,尤其是固體污染物,是保證工程機(jī)械液壓系統(tǒng)正常工作的前提。
3.防污措施
(1)設(shè)計(jì)階段的污染控制
在設(shè)計(jì)階段,應(yīng)慎重選用易于產(chǎn)生顆粒雜質(zhì)而污染系統(tǒng)油液的裝置、結(jié)構(gòu)等。如從控制固體顆粒污染角度,寧可選凸緣連接結(jié)構(gòu)而少用管接頭,因?yàn)檠b配維修時(shí)管接頭產(chǎn)生大量磨屑;油箱呼吸口設(shè)計(jì)位置高一些,并盡量掩蔽些,以防雨水和灰塵侵入;軟管可選用加襯里的油管等等。在設(shè)計(jì)階段最重要的是濾油器的設(shè)計(jì)和選擇。可考慮在對(duì)液壓油污染較敏感的液壓元件進(jìn)油處及容易產(chǎn)生磨屑的液壓元件的回油處增設(shè)吸油濾油器,在關(guān)鍵性液壓元件的進(jìn)油口設(shè)置輔助濾油器,在污染物侵入量大的系統(tǒng)中,安裝旁路過濾,改善清潔度,延長(zhǎng)濾油器使用壽命等等。
(2)制造階段的污染控制
外攜外購件如各種閥、高壓軟管、缸等以及液壓油要嚴(yán)格進(jìn)行進(jìn)廠檢驗(yàn)。關(guān)鍵件需進(jìn)行加載、拋光和清洗。除外購的液壓元件以及一些軟管外,在現(xiàn)場(chǎng)配制的液壓管道必須經(jīng)過酸洗除銹。管道按以下工藝流程進(jìn)行:脫脂、酸洗、中和、鈍化、干燥、涂油、封閉。酸洗前應(yīng)將經(jīng)過脫脂處理后的管子用凈化壓力水沖去關(guān)內(nèi)外壁的堿性溶液和洗去油污。所有密封面、絲扣等必須涂油覆蓋以后才能進(jìn)行清洗。
酸洗處理后,必須對(duì)管道進(jìn)行打壓沖洗,打壓沖洗是液壓系統(tǒng)裝配過程中非常重要的環(huán)節(jié)。管道經(jīng)過打壓沖洗以后,可以將管道中雜質(zhì)沖去。沖洗時(shí)重點(diǎn)對(duì)焊口、法蘭、變徑、三通及彎頭部位定時(shí)進(jìn)行均勻敲打,使這些部位的雜質(zhì)振落隨油一起沖走。
應(yīng)注意管道的酸洗與打壓沖洗應(yīng)在裝配前進(jìn)行,因?yàn)檫^早進(jìn)行這些處理而長(zhǎng)期擱置不用,管道裝配時(shí)仍有生銹的可能性。
(二)密封件質(zhì)量保證
1.減少動(dòng)密封件的磨損(1)消除活塞桿和驅(qū)動(dòng)軸密封件上的側(cè)載荷;(2)用防塵圈、防護(hù)罩和橡膠套保護(hù)活塞桿,防止磨料、粉塵等雜質(zhì)進(jìn)入;(3)設(shè)計(jì)選取合適的過濾裝置和便于清洗的油箱以防止粉塵在油液中累積;(4)使活塞桿和軸的速度盡可能低。
2.設(shè)計(jì)及制造缺陷的解決方法
(1)液壓元件外配套的選擇在液壓系統(tǒng)的泄漏中起著決定性的影響。在新產(chǎn)品設(shè)計(jì)、老產(chǎn)品的改進(jìn)中,對(duì)缸、泵、閥件、密封件、液壓輔件等的選擇,要本著好中選優(yōu)、優(yōu)中選廉原則慎重的、有比較的進(jìn)行。
(2)合理設(shè)計(jì)安裝面和密封面。當(dāng)閥組或管路固定在安裝面上時(shí),為了得到滿意的初始密封和防止密封件被擠出溝槽和被磨損,安裝面要平直;密封面要求精加工,表面粗糙度要達(dá)到0.8μm,平面度要達(dá)到0.01/100mm,表面不能有徑向劃痕,連接螺釘?shù)念A(yù)緊力要足夠大,以防止表面分離。
(3)在制造及運(yùn)輸過程中要防止關(guān)鍵表面磕碰、劃傷,對(duì)裝配調(diào)試過程進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)控,保證裝配質(zhì)量。
3.減少?zèng)_擊和振動(dòng)
(1)使用減震支架固定所有管子以便吸收沖擊和振動(dòng);(2)使用低沖擊閥或蓄能器來減少?zèng)_擊;(3)適當(dāng)布置壓力控制閥來保護(hù)系統(tǒng)的所有元件;(4)盡量減少管接頭的使用數(shù)量,管接頭盡量用焊接連接;(5)使用直螺紋接頭,三通接頭和彎頭代替錐管螺紋接頭;(6)盡量用回油塊代替各個(gè)配管;(7)針對(duì)使用的最高壓力,規(guī)定安裝時(shí)使用螺栓的扭矩和堵頭扭矩,防止結(jié)合面和密封件被蠶食;(8)正確安裝管接頭。
4.對(duì)靜密封件的要求
靜密封件在剛性固定表面之間防止油液外泄。合理設(shè)計(jì)密封槽尺寸及公差,使安裝后的密封件到一定擠壓產(chǎn)生變形以便填塞配合表面的微觀凹陷,并把密封件內(nèi)應(yīng)力提高到高于被密封的壓力。
5.控制油溫防止密封件變質(zhì)
密封件過早變質(zhì)可能是由多種因素引起的,一個(gè)重要因素是油溫過高。溫度每升高10℃則密封件壽命就會(huì)減半,所以應(yīng)合理設(shè)計(jì)高效液壓系統(tǒng)或設(shè)置強(qiáng)制冷卻裝置,使最佳油液溫度保持在65℃以下,工程機(jī)械不許超過80℃。
四、結(jié)論
泄漏產(chǎn)生的原因和主要部位在液壓系統(tǒng)中,從元件到輔件,從油箱到液壓泵、液壓缸等各個(gè)環(huán)節(jié),都可能存在泄漏問題,造成泄漏的原因也很多,本文強(qiáng)調(diào)以下幾個(gè)方面:(1)振動(dòng)和沖擊。(2)由間隙變大而使產(chǎn)生泄漏或者使得泄漏增加。(3)從實(shí)際維修中發(fā)現(xiàn),液壓系統(tǒng)中的顆粒物污染是加劇間隙增大和密封件失效的重要原因。
油液的清潔、油液的注入、油液的過濾;元件的清潔、裝配的清潔、裝配的規(guī)范;調(diào)試及工作中的正確使用等都是對(duì)液壓系統(tǒng)的保護(hù),同時(shí)降低了泄漏的可能性。泄漏的控制大致可從油液、元件、使用三方面來保證,而保持液壓系統(tǒng)的清潔無污染,是維系系統(tǒng)的設(shè)計(jì)使用壽命并可有效控制泄漏的簡(jiǎn)單易行的措施。
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