液壓系統固體顆粒研究論文

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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械的頑疾，尤其是液壓系統泄漏影響著系統工作的安全性、可靠性，造成油液浪費、污染周圍環境、增加機器的停工時間、降低生產率、增加生產成本及對產品造成污損，因此，對液壓系統的泄漏我們必須加以控制。

二、泄漏的因素

通常液壓機械所用的液壓油，均由于使用與管理的不當，使可繼續使用的油成為廢油，不但造成無謂的浪費，增加了維護成本，更造成環境的污染。幾乎所有的液壓系統的泄漏都是在使用一段時間后由于以下幾個原因引起的：(1)液壓系統固體顆粒污染，導致密封件及配合件相互磨損；(2)設計及制造的缺陷；(3)沖擊和振動造成管接頭松動；(4)油溫過高及橡膠密

封與液壓油不相容而變質。

三、泄漏因素及控制措施

（一）液壓系統固體顆粒污染的分析和控制

1.液壓系統污染物的來源液壓系統的污染源主要有潛在污染物、再生污染物和浸入污染物。液壓系統中的污染物的類型大致可分為固體顆粒、空氣、水、化學物質和微生物等，其中，固體顆粒污染發生的最為普遍。

2.固體顆粒的危害與產生的原因（1）固體顆粒的組成

主要由剝落物、膠質、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系統硬管管道內壁附著的片狀鐵銹，酸洗后殘留在管內的化學藥品類；②硬管在切割和套絲等加工過程中存留的鐵屑；③密封件、密封圈殘渣；④高壓軟管總成內部灰塵及部分接頭部位殘留膠狀碎片；⑤液壓系統裝配現場由于環境因素進入管道內部的石子、塵土等，這種情況并不多見；⑥液壓元件內部存留的型砂殘留物、加工鐵屑、密封殘渣等。

（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，從而使液壓泵運轉困難，產生氣蝕和躁聲；②破壞潤滑油膜，增大機器的摩擦力和磨損。磨損會導致液壓元件產生泄露，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，使控制元件動作失靈；⑤固體顆粒中的金屬和金屬化合物粒子會對油液的氧化，變質起催化作用，油液的氧化將劣化油液質量，降低潤滑性能，導致密封件或運動部件磨損加劇，使泄漏發生。

當元件的間隙被固體顆粒所淤塞，會產生磨損的鏈式反應，使系統元件進一步磨損，產生更多的固體顆粒。采取有效措施去除油液污染物，尤其是固體污染物，是保證工程機械液壓系統正常工作的前提。

3.防污措施

（1）設計階段的污染控制

在設計階段，應慎重選用易于產生顆粒雜質而污染系統油液的裝置、結構等。如從控制固體顆粒污染角度，寧可選凸緣連接結構而少用管接頭，因為裝配維修時管接頭產生大量磨屑；油箱呼吸口設計位置高一些，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。在設計階段最重要的是濾油器的設計和選擇。可考慮在對液壓油污染較敏感的液壓元件進油處及容易產生磨屑的液壓元件的回油處增設吸油濾油器，在關鍵性液壓元件的進油口設置輔助濾油器，在污染物侵入量大的系統中，安裝旁路過濾，改善清潔度，延長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格進行進廠檢驗。關鍵件需進行加載、拋光和清洗。除外購的液壓元件以及一些軟管外，在現場配制的液壓管道必須經過酸洗除銹。管道按以下工藝流程進行：脫脂、酸洗、中和、鈍化、干燥、涂油、封閉。酸洗前應將經過脫脂處理后的管子用凈化壓力水沖去關內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行清洗。

酸洗處理后，必須對管道進行打壓沖洗，打壓沖洗是液壓系統裝配過程中非常重要的環節。管道經過打壓沖洗以后，可以將管道中雜質沖去。沖洗時重點對焊口、法蘭、變徑、三通及彎頭部位定時進行均勻敲打，使這些部位的雜質振落隨油一起沖走。

應注意管道的酸洗與打壓沖洗應在裝配前進行，因為過早進行這些處理而長期擱置不用，管道裝配時仍有生銹的可能性。

(二)密封件質量保證

1.減少動密封件的磨損（1）消除活塞桿和驅動軸密封件上的側載荷；（2）用防塵圈、防護罩和橡膠套保護活塞桿，防止磨料、粉塵等雜質進入；（3）設計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.設計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的泄漏中起著決定性的影響。在新產品設計、老產品的改進中，對缸、泵、閥件、密封件、液壓輔件等的選擇，要本著好中選優、優中選廉原則慎重的、有比較的進行。

（2）合理設計安裝面和密封面。當閥組或管路固定在安裝面上時，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，表面粗糙度要達到0.8μm，平面度要達到0.01／100mm，表面不能有徑向劃痕，連接螺釘的預緊力要足夠大，以防止表面分離。

（3）在制造及運輸過程中要防止關鍵表面磕碰、劃傷，對裝配調試過程進行嚴格監控，保證裝配質量。

3.減少沖擊和振動

（1）使用減震支架固定所有管子以便吸收沖擊和振動；(2)使用低沖擊閥或蓄能器來減少沖擊；(3)適當布置壓力控制閥來保護系統的所有元件；(4)盡量減少管接頭的使用數量，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配管；(7)針對使用的最高壓力，規定安裝時使用螺栓的扭矩和堵頭扭矩，防止結合面和密封件被蠶食；(8)正確安裝管接頭。

4.對靜密封件的要求

靜密封件在剛性固定表面之間防止油液外泄。合理設計密封槽尺寸及公差，使安裝后的密封件到一定擠壓產生變形以便填塞配合表面的微觀凹陷，并把密封件內應力提高到高于被密封的壓力。

5.控制油溫防止密封件變質

密封件過早變質可能是由多種因素引起的，一個重要因素是油溫過高。溫度每升高10℃則密封件壽命就會減半，所以應合理設計高效液壓系統或設置強制冷卻裝置，使最佳油液溫度保持在65℃以下，工程機械不許超過80℃。

四、結論

泄漏產生的原因和主要部位在液壓系統中，從元件到輔件，從油箱到液壓泵、液壓缸等各個環節，都可能存在泄漏問題，造成泄漏的原因也很多，本文強調以下幾個方面：(1)振動和沖擊。(2)由間隙變大而使產生泄漏或者使得泄漏增加。(3)從實際維修中發現，液壓系統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、裝配的規范；調試及工作中的正確使用等都是對液壓系統的保護，同時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，而保持液壓系統的清潔無污染，是維系系統的設計使用壽命并可有效控制泄漏的簡單易行的措施。

參考文獻：

[1]徐灝.機械設計手冊（第五卷）.機械工業出版社出版，1995.

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[3]李洪人.液壓控制系統.國防工業出版社出版，1981.

[4]雷天覺.新編液壓工程手冊.北京理工大學出版社出版，1998.

【摘要】液壓系統泄露的主要因素是液壓系統固體顆粒污染造成的，其次是密封件質量在設計、制造及日常使用維護時的保證，根據以上因素，確定了防止液壓系統泄露的措施。

【關鍵詞】液壓系統固體顆粒密封件質量保證