硅谷杂志：起重吊车液压系统泄漏故障分析 |
| 2012-07-20 11:21 作者：马新春 邢伟庆 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网7月20日消息 （原文载于《硅谷》杂志）机械设备如果出现液压系统泄漏故障，不仅会降低系统压力影响生产，还会污染环境。但量几乎所有的液压机械都会出现泄漏的故障，特别是吊车液压系统，这是由于吊车在作业过程中，液压元件与管路在流动时会产生压力差，液压缸活塞与密封件之间有间隙；并且吊车的作业环境也比较恶劣，都会影响到液压系统的密封性能。本文就针对起重吊车液压系统的泄漏故障进行分析。
在液压系统中循环的液压油要在规定的容腔内流动或暂存，但是实际运行过程中，受到压力或者间隙等因素的影响，少量的液压油会溢出容腔边界，即泄漏。泄漏的种类按泄漏方式可以分为内部泄漏与外部泄漏两种，所谓的内部泄漏是液压油在液压元件内部由高压腔泄漏到低压腔；而外部泄漏则是指液压油由液压元件内部流到液压元件的外部；按泄漏部位分可以分为固定密封处泄漏与运动密处泄漏两种，其中固定密封处主要是指缸头、管路连接处；而运动密封处主要指活塞杆、活塞部位或者多路阀的阀杆部位等。液压系统出现泄漏故障所造成的影响很大，比如降低液液压系统的压力，导致设备的工作能力下降；影响执行机构运动速度的稳定性；降低液压系统的工作效率，导致油液温度升高，有可能引起液压系统控制失灵，甚至引发火灾等。
2泄漏的原因
通常造成泄漏的原因主要是以下几个方面：
1）设计方面
从很大程度上来讲，液压系统的密封性能决定了其性能，因此密封设计以及密封件的选择至为重要。如果设计的密封结构不合理，所选择的密封件与相关规范要求不符，或者设计过程中忽略了液压油和密封材料的相容性、负载、极限压力、环境温度等因素，均会导致液压系统不同程度的直接泄漏或者间接泄漏。通常密封件会选择橡胶材质的O型圈，它受到油压的作用可以紧紧抱住轴面从而实现良好的密封效果。这种密封圈成本低，加工、更换均比较方便，只是橡胶老化后密封效果无法得到保证。此外，在设计过程中，运动表面的几何精度、粗糙度与相关规定的要求不符，或者维修过程中未对连接部位进行强度校核等，也会导致泄漏故障的出现。
2）制造与装配方面
首先是制造方面的原因，液压元件与密封件在制造过程中，尺寸公差、形位公差以及表面处理和表面光洁度都有着严格的要求。在制造时出现超差，或者使用过程中的磨损，元件自身存在失圆、镀铬脱落、有毛刺或者洼点等缺陷，就会造成密封件的变形、划伤、压死或者压不实等问题，最终降低元件的密封性能，导致工作过程中出现泄漏故障。在装配方面，在装配液压元件时要坚决禁止野蛮操作，比如不得用力过度导致零件变形，特别是不能敲击缸体的密封面、活塞杆以及密封法兰等部位，否则会严重影响到密封效果。装配过程中要在零件上涂少许液压油，将零件轻轻压入，密封圈、防尘圈以及O型圈等橡胶元件要用柴油清洗。
3）油液受到污染与零件损伤
油液受到污染的途径主要有两个：一个是气体污染，另外一个则是颗粒污染。气体污染是由于液压油在大气压下可以溶解约百分之十的空气，如果有高压作用于液压系统，则油液可以溶解的空气更多，这些气体在油液中产生气泡，一旦油缸处于工作状态，在高压侧就会由于高低压的迅速变换而产生气泡，而低压处就会发生爆裂，密封圈上就会因此出现坑洼的现象，这些密封件的表面出现损伤或者凹点时，液压油就会以极高的速度冲击元件表面，表面的磨损速度加快导致泄漏。而颗粒污染是由于活塞杆不断伸缩导致其裸露在外与环境直接接触，尽管导向套上设置有防尘圈与密封件，仍然不可避免的往液压系统中带入尘埃或者污物，而吊车支腿与伸缩缸又是主要的执行元件，因此密封件与活塞杆就会加快磨损或者划伤，最终导致泄漏。此外密封件损伤也是造成泄漏的一个原因，因为密封件的材质通常为耐油橡胶，如果其长期在高温油液中使用，就会出现老化、损伤等问题，从而造成系统泄漏。
3防治泄漏的措施
1）设计方面
出现泄漏的主要部位通常是各种管道的连接件，所以设计过程中要尽可能使液压系统简化，将管路、管接头以及法兰的用量控制在最低水平，如果条件允许可以采用焊接工艺，尽量不用管接头，降低出现泄漏故障的机率。利用集成化液压阀与阀块组成液压系统，可以有效的简化管路布置，控制联接件的使用数量。在选择管接头与密封件时，要结合实际条件确定其材料与类型，尽量少用非标件或者自制件，多用标准件。在选择密封件时，要将影响密封性能的各种因素加以综合考虑，比如O型圈内的聚四氟乙烯平垫尽管耐磨性较好，但是弹性较差，很容易就失去密封效果；而有些液压系统比如吊车旋转中心的液压缸，其受到结构限制无法进行大的改动，所以在选择密封件时可以用内带凸台的密封垫代替聚四氟乙烯平垫，密封面采用点接触的形式代替面接触，从而元件内圆即使受到磨损也可以得到压力补偿，所以密封圈的使用寿命可以得到大幅提升。提高密封结构设计的合理性，严格控制密封部位沟、面、槽的加工精度。液压设备要尽量远离振源，可能采用软管连接或者设置蓄能器等脉动吸收器，将泵出口的压力脉动消除。
2）加工装配方面
密封件的沟槽尺寸精度、工艺要求、阀芯与阀孔的所有接合面、螺纹精度等，这些部位的加工过程要严格按照设计要求进行，并且加强质量检验，确保流入装配工序的零件均是合格的。在装配前要选择适用的清洗剂将零件彻底清洗干净，装配过程中要精心操作，严禁摔、碰零件，以免损伤密封面；在装配紧固件与螺纹接头时，拧紧力矩要与规定值相符，保证拧紧力矩的均匀性；在焊接接头与法兰时，要严格按照规定进行，并采用合理的焊后处理手段；为了控制管路的长度，尽量将控制元件安装在对应的执行机构附近。
3）使用与保养方面
在使用起重吊车时，要保证不超工作范围、不超压，要实时关注液压系统是否存在振动或者共振的现象，如果发现要采取必要的措施予以解决；制定科学、合理的液压系统保养维护计划，定期检查、更换密封件；要保证螺纹接头以及螺栓的紧固性，如果发现泄漏则要及时更换受损工件，保证机械性能不受影响。如果起重吊车及其液压系统工况允许，为了防止换向阀速度过快形成冲击压力，要使换向阀的换向时间尽量延长。在选择液压油与密封圈时要参照相关手册或者使用说明书，以解决相容性的问题，延长密封圈的使用寿命。为避免密封件老化、变质的速度过快，要对液压油的温度进行严格的控制；冷却装置的应用要合理，控制油液温度保持在65℃以内规定最高油温的范围内。从源头上控制油液尽量不受污染，提高防尘措施的有效性，重视防尘圈的重要作用，其可以有效的防止杂质、灰尘进入油液中。现在很多技术人员认为防尘圈设置在最外侧，并不直接作用于液压缸的密封件，在系统维护时未及时更换，造成沙尘、杂质等污物在液压缸中聚积，给密封件带来慢性的损害，严重的话甚至会导致出现拉缸或者拉伤活塞杆等故障。起重吊车的工作环境相对比较恶劣，因此防尘圈的密封是保养、维修过程中的重要环节。
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