液壓系統發生泄漏的原因和排除措施

液壓系統中的工作液體，是在液壓元件(包括管道)的容腔內流動或暫存的，循環的工作液體理應限于在規定的容腔內流動，然而由于壓力、間隙等種種原因，有部分液體越過容腔邊界流出，液體的“越界流出"現象稱為泄漏。

在單位時間內漏出的液體容積為泄漏流量，簡稱泄漏量。泄漏分為內泄漏和外泄漏兩種。

內泄漏是指液壓元件內部有少量液體從高壓腔泄漏到低壓腔，稱這種泄漏為內泄漏。例如，油液從液壓泵高壓腔向低壓腔的泄漏，從換向閥內壓力通道向回油通道的泄漏等。由于液壓系統中元件的磨損，隨著時間的推移，在元件內部產生的泄漏會越來越明顯。輕微的內部泄漏可能察覺不到，但是，隨著內漏的增加，系統過熱將成為問題。

當這種情況發生時，系統的其他元件將開始失效。鑒別內部泄漏的簡單辦法是測試系統滿載和空載時的工作周期，假如花了比空載時長很多的時間才完成有載時的動作，那么可以懷疑泵可能失效了。

外泄漏是指少量液體從元件內部向外泄漏，稱這種泄漏為外泄漏。但外部泄漏發生在泵的吸油口時則很難檢測到。

如果出現以下五條之一的現象，可以懷疑發生了系統吸油管泄漏：

①液壓油中有空氣氣泡;

②液壓系統動作不穩定，有爬行現象;

③液壓系統過熱;

④油箱壓力增高;

⑤泵噪聲增大。

假如以上任何一現象存在，就應當首先檢查所有的吸油管接頭和連接處以尋找泄漏點。對于軟管接頭不要過度地旋緊，因為過度的旋緊會使管接頭變形，反而會增加泄漏。應當使用設備制造商推薦的旋緊轉矩值，這將保證可靠的密封并且不會使管接頭和密封圈產生扭曲變形，造成密封圈表面的損壞。

泄漏可能對液壓系統造成的影響

在液壓傳動中，液體的泄漏是一個不可忽視的問題。如果泄漏得不到解決，將會影響液壓設備的正常應用和液壓技術的發展。

具體地說，泄漏引起的問題有以下幾個方面：

1、系統壓力調不高;

2、執行機構速度不穩定;

3、系統發熱;

4、元件容積效率低：

5、能量、油液浪費;

6、污染環境;

7、可能引起控制失靈;

8、可能引起滅災。

一般地說產生泄漏的原因有設計、制造方面的問題，也有設備維護、保養等管理方面的問題。為了減少液壓系統的故障、提高液壓系統的效率、防止環境污染和減少液壓介質的損耗，必須注意泄漏問題，并分析造成泄漏的原因，采取相應的措施，達到減少泄漏以至避免泄漏的目的。

液壓系統泄漏的主要形式

液壓系統的泄漏主要有縫隙泄漏、多孔隙泄漏、黏附泄漏和動力泄漏幾種形式。

1、縫隙泄漏：

縫隙泄漏是指縫隙中的液體在兩端壓力差的作用下流動，便產生泄漏。液壓元件中，不宜采用密封件而利用縫隙進行密封的結合面較多，而且縫隙的形式是多種多樣的。通常把液體在縫隙中流動簡化為平板縫隙流動(兩平板平行或傾斜，相對運動或靜止環形縫隙流動(組成縫隙的兩個內外圓表面同心或偏心，相對運動或靜止)和平板縫隙輻射狀流動等類型。例如，齒輪泵齒輪端面與側板之間，齒頂圓與殼體內圓表面之間;葉片泵葉片端面與配流盤之間，葉片頂端與定子內圓表面之間徑向柱塞泵的轉子襯套與配流軸之間等，都形成近似為兩平行板間的縫隙。

液壓元件工作時，液體從高壓腔流經這些相對運動的平板縫隙向低壓腔泄漏。閥芯與閥孔表面之間，柱塞與缸孔之間，液壓缸活塞與缸孔內壁之間，液壓泵轉軸與軸承蓋孔之間等，油液在縫隙中軸向流動遵循環形縫隙泄漏規律。在軸向柱塞泵中，壓力腔液體經過缸體端面與配流盤之間縫隙泄漏，類似于兩平行板間的放射狀流動。縫隙泄漏是液壓元件泄漏的主要形式，泄漏量大小與縫隙兩端壓力差、液體黏度、縫隙長度寬度和高度有關。由于泄漏量與縫隙高度的三次方成正比，因此在結構及工藝充許的條件下，應盡量減小縫隙高度。

2、多孔隙泄漏：

液壓元件的各種蓋板、法蘭接頭、板式連接等，通常都采取緊固措施，當結合表面無不平度誤差，在相互理想平行的狀態下緊固，其結合面之間不會在總體上形成縫隙。但是，由于表面粗糙度的影響，兩表面會各點都接觸。

例如，精車表面的實際接觸面積僅為理論接觸面積的15%左右，精磨表面為30%~50%，精研的表面才能達到90%。因此，在兩表面上不接觸的微觀凹陷處，形成許多截面形狀多樣、大小不等的孔隙，孔隙的截面尺寸與表面粗糙度的實際參數有關，并遠大于液體分子的尺寸。因此，液體在壓力差的作用下，通過這些孔隙而泄漏。

如果表面殘留下的加工痕跡與泄漏方向一致，泄漏液流阻力減小，則泄漏嚴重。另外，鑄件的組織疏松、焊縫缺陷夾雜、密封材料的毛細孔等產生的泄漏均屬于多孔隙泄漏。液體經過多孔隙泄漏時，由于液道彎彎曲曲、時而通時而又不通、路程長、所受阻力大及經歷時間長，因此，做密封性能試驗時，需經大定的時間過程才能表現出來。

3、黏附泄漏：

黏性液體與固體表面之間有一定的黏附作用，兩者接觸后，在固體表面上黏附一薄層液體。比如，在液壓缸的活塞桿上就黏附一一層液體，由于有此層液體，可以對密封圈起潤滑作用。但是，當黏附的液層過厚時，就會形成液滴或當活塞桿縮進缸筒時被密封圈刮落，產生黏附泄漏，防止黏附泄漏的基本辦法是控制液體黏附層的厚度。

4、動力泄漏：

在轉動軸的密封表面上，若留有螺旋形加工痕跡時，此類痕跡具有“泵油"作用。當軸轉動時，液體在轉軸回轉力作用下沿螺旋形痕跡的凹槽流動。若密封圈的唇邊上存在此類痕跡時(模具上的螺旋痕跡復印給密封圈)，其結果與上述現象相同，仍有“泵油"作用而產生動力泄漏。動力泄漏的特點是:軸的轉速越高，泄漏量越大。

為了防止動力泄漏，應避免在轉軸密封表面和密封圈的唇邊上存在“泵油"作用的加工痕跡，或者限制痕跡的方向。實際液壓設備泄漏情況是復雜的，往往是各種原因和種種情況的綜合。

造成液壓系統泄漏的相關因素

造成液壓系統泄漏的相關因素有以下幾方面。

1、工作壓力

在相同的條件下，液壓系統的壓力越高，發生泄漏的可能性就越大，因此應該使系統壓力的大小符合液壓系統所需要的最佳值，這樣既能滿足工作要求，又能避免不必要的過高的系統壓力。

2、工作溫度

液壓系統所損失的能量大部分轉變為熱能，這些熱能一部分通過液壓元件本身、管道和油箱等的表面散發到大氣中，其余部分就貯存在液壓油中，使油溫升高。油溫升高不僅會使油液的黏度降低，使油液泄漏量增加，還會造成密封元件加快老化、提前失效，引起嚴重泄漏。

3、油液的清潔程序

液壓系統的液壓油常常會含有各種雜質，例如液壓元件安裝時沒有清洗干凈，附在上面的鐵屑和涂料等雜質進入液壓油中：侵入液壓設備內的灰塵和臟物污染液壓油液壓油氧化變質所產生的膠質、瀝青質和碳渣等。液壓油中的雜質能使液壓元件滑動表面的磨損加劇，液壓閥的閥芯卡阻、小孔堵塞，密封件損壞等，從而造成液壓閥損壞，引起液壓油泄漏。

4、密封裝置的選擇

正確地選擇密封裝置，對防治液壓系統的泄漏非常重要。密封裝置選擇的合理，能提高設備的性能和效率，延長密封裝置的使用壽命，從而有效地防止泄漏。否則，密封裝置不適應工作條件，造成密封元件過早地磨損或老化，就會引起介質泄漏。

此外，液壓元件的加工精度、液壓系統管道連接的牢固程度及其抗振能力、設備維護的狀況等，也都會影響液壓設備的泄漏。

排除泄漏的基本措施

排除泄漏的基本措施有以下幾種：

1、合理選擇密封圈及密封槽尺寸

要做到合理地選擇密封裝置，必須熟悉各種密封裝置的形式和特點、密封材料的特性及密封裝置的使用條件，如工作壓力的大小、工作環境的溫度、運動部分的速度等。把實際的使用條件與密封件的允許使用條件進行比較，必須保證密封裝置有良好的密封性能和較長的使用壽命。

密封材質要與液壓油相容，其硬度要合適。膠料硬度要根據系統工作壓力高低進行選擇。系統的壓力高則選擇膠料硬度高的密封件，壓力過高，還需設計支承環。

為使密封可靠、壽命長，在設計密封槽時，要有適當的壓縮率和拉伸量，壓縮率不能過大也不能過小。過大則壓縮應力增加，摩擦力增大，加快密封磨損，亦易產生扭曲破壞，壽命縮短，有時造成裝配困難:過小則密封性不好，產生泄漏。

O形密封圈由于結構簡單、易于安裝、密封性能好及工作可靠，作靜密封時幾乎無泄漏，所以是當前應用比較廣泛的密封件。拉伸量是對以內圓和外圓起密封作用的O形圈而言，從提高壽命考慮，設計時應盡量避免密封圈線徑的中心線被拉伸，因此密封圈應盡量按國標進行選用，而密封槽也應該按相應的標準進行設計。在不得已的情況下才自行設計，但尺寸公差要嚴格控制，粗糙度要符合要求，因為密封槽的寬度過大或深度過深都會造成壓縮量不夠而引起泄漏。

2、零件及管路結構設計要合理

零件設計時要有導向角，以免裝配時損傷密封件。在有銳邊和溝槽的部位裝配密封圈時，要使用保護套，以免損傷密封件。

設置液壓管路時應該使油箱到執行機構之間的距離盡可能短，管路的彎頭、特別是90°的彎頭要盡可能少，以減少壓力損失和摩擦。

液壓系統中應盡量減少管接頭，系統漏油有30%~40%是由管接頭漏出的。

3、要控制液壓系統的油溫

油溫過高，潤滑油膜變薄，摩擦力加大，磨損加劇，密封材料老化增快，使之變硬變脆，并可能很快導致泄漏。

控制液壓系統溫度的升高，一般從油箱的設計和液壓管道的設置方面著手。為了提高油箱的散熱效果，可以增加油箱的散熱表面，把油箱內部的出油和回油用隔板隔開。油箱液壓油的溫度一般允許在55~65°C，之間，最高不得超過70°C。當自然冷卻的油溫超過允許值時，就需要在油箱內部增加冷卻水管或在回油路上設置冷卻器，以降低液壓油的溫度。

4、選擇合適結構的液壓元件和管接頭

選擇合適的液壓元件，如電磁換向閥。若系統不要求有快速切換，則應選擇濕式電磁閥.因為濕式電磁閥壽命長，沖擊小，推桿處無動密封，消除了推桿部位引起的泄漏。

液壓系統中常用的管接頭有擴口式、卡套式和焊接式三類。這三種接頭各有特點，應根據工作可靠性和經濟性進行選擇。擴口接頭一般較為便宜，卡套接頭能承受較大的振動，焊接接頭用于能承受高壓、高溫及機械負載大和強烈振動的場合。

5、嚴格控制制造質量

嚴格控制密封槽的尺寸公差，表面粗糙度要達到圖紙規定要求。槽邊不能有毛刺和碰傷，裝配前要清洗干凈。

密封蓋尺寸和法蘭蓋螺孔要保證質量，間隙不能太大，以避免密封件被擠出。

另外，在生產中，要加強維護管理，有計劃地定期檢查、修理液壓設備，保護液壓設備，防止機械振動和沖擊壓力，及時發現設備的泄漏，從而減少故障和油液的漏損，延長機器壽命，提高設備的完好率。

本文整理自《新液壓》