液压系统内漏故障的排除.docx
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液压系统内漏故障的排除
液压系统内漏故障的排除
液压系漏油会造成液压量减少且不能建立正常油压，从而导致系统不能正常工作。
液压系漏油有外漏和内漏2种情况。
外漏主要是油管破裂、接头松动、紧固不严密等情况等造成的；内漏主要是液压系内部的油泵、油缸、分配器等产生泄漏造成的。
内漏的故障不易被发现，有时还需借助仪器进行检测和调整，才能排除。
1、齿轮油泵相关部位严重磨损或装配错误
（1）油泵齿轮与泵壳的配合间隙超过规定极限。
处理方法是：
更换泵壳或采用镶套法修复，保证油泵齿轮齿顶与壳体配合间隙在规定范围之内。
（2）齿轮轴套与齿轮端面过度磨损，使卸压密封圈预压缩量不足而失去密封作用，导致油泵高压油腔与低压油腔串通，内漏严重。
处理方法是：
在后轴套下面加补偿垫片（补偿垫片厚度一般不宜超过2mm），保证密封圈安放的压缩量。
（3）拆装油泵时，在2个轴套（螺旋油沟的轴套）结合面处，将导向钢丝装错方向。
处理方法是：
保证导向钢丝能同时将2个轴套按被动齿轮旋转方向偏转一个角度，使2个轴套平面贴合紧密。
（4）在拆装油泵时，隔压密封圈老化损坏，卸压片密封胶圈被装错。
处理方法是：
若隔压密封圈老化，应更换新件：
卸压片密封胶圈应装在吸油腔（口）一侧（低压腔），并保证有一定的预紧压力。
如装在压油腔一侧，密封胶圈会很快损坏，造成高压腔与低压腔相通，使油泵丧失工作能力。
2、油缸密封圈老化和损坏活塞杆锁紧螺母松动
（1）油缸活塞上的密封圈、活塞杆与活塞接合处的密封挡圈、定位阀密封圈损坏。
处理方法是：
更换密封圈和密封挡圈。
但要注意，选用的密封圈表面应光滑；无皱纹、无裂缝、无气孔、无擦伤等。
（2）活塞杆锁紧螺母松动。
处理方法是：
拧紧活塞杆锁紧螺母。
（3）缸筒失圆严重时，可能导致油缸上下腔的液压油相通。
处理方法：
若失圆不太严重，可采取更换加大活塞密封圈的办法来恢复其密封性；若圆度、圆柱度误差超过0.05mm时，则应对缸筒进行珩磨加工，更换加大活塞，来恢复正常配合间隙。
3、分配器上的安全阀和回油阀关闭不严
（1）安全阀磨损或液压油过脏；球阀锈蚀，调节弹簧弹力不足或折断；液压油不合规格；液压油过稀或油温过高（液压油的正常温度应是30℃~60℃），都会使安全阀关闭不严。
处理方法是：
更换清洁的符合标准的液压油；更换规定长度和弹力的弹簧；更换球阀中的球，装入阀座后可敲击，使之与阀座贴合，并进行研磨。
（2）回油阀磨损严重或因液压油过脏而导致回油阀关闭不严。
处理方法是：
研磨锥面及互研阀座。
若圆柱面严重磨损，可采取镀铬磨削的方法修复；若小圆柱面与导管磨损，造成内隙过大，可在导管内镶铜套，恢复配合间隙。
清洗油缸，更换清洁的液压油。
滑阀与滑阀孔磨损，使间隙增大，油缸的油在活塞作用下从磨损的间隙处渗漏，流回油箱。
处理方法是：
镀铬后磨削修复，与滑阀孔选配。
在液压传动中如何提高效率
液压传动具有很多优点，在我国机电一体化的发展中占着重要地位。
但是在液压传动中，能量损失（泄漏损失、溢流功率损失、节流功率损失、摩擦损失等）较大，传动效率低。
液压系统的这些能量损耗都将变成热量，使系统温度升高，而高温又会影响液压元件使用寿命和系统工作的可靠性，所以在液压传动设计中必须考虑提高效率问题。
该文主要从三方面讨论此问题。
1.合理选择动力元件
这里主要指液压泵和电机的选择，应根据工况负荷图选择匹配电机和液压泵，尤其是定量泵型号不能过大，这样可降低能耗。
2.合理布置管路
在布置管路时，尽可能缩短管路长度，减少管路弯曲和截面的突然变化，管内壁力求光滑，选择合理管径，采用较低流速，可以减少系统压力损失，提高系统效率。
3.合理选择液压回路
回路选择得当，可明显地提高效率，降低能耗。
1）双泵并联供油回路快速时两泵同时供油，工作进给时，高压小流量泵供油，从而实现了能量的合理使用，见图1。
图1双泵供油回
2）采用蓄能器的回路用蓄能器和小流量泵匹配，可满足液压系统大流量需求，液压缸停止运动时，泵对蓄能器充油；当液压缸工作时，泵和蓄能器同时供油，见图2。
图2采用蓄能的快速运动回路
3）容积调速回路容积调速回路没有节流调速回路的节流功率损失和溢流功率损失，效率较高见图3。
图3变量泵一定量执行元件调速回路
4）调压回路液压系统的压力必须与外负载相适应，这样才能减少动力消耗，减少油液发热，这是通过调压回路实现的。
主要是通过调定溢流阀压力实现，见图4。
图4调压回路
5）卸荷回路卸荷回路就是使油泵空载运转（输出功率很小）的回路。
根据公式N=PQ可知，如泵的输出流量Q。
为零，或输出压力P为零，都可使泵的输出功率N为零而实现卸荷。
当系统中各个执行元件暂时不工作时，若液压泵仍以溢流阀调定的压力值排流回油箱，则造成功率损失和油液发热，所以使泵空载运行可以节能，某些功率较大的液压泵，为保护电机也应卸荷情况下轻载启动，见图5。
图5卸荷阀卸荷回路
6）远控平衡回路远控平衡阀的开启压力与液压油缸的背压无关，一般只需系统压力的30％～40％。
活塞下行平衡阀被控制油打开，背压消失，系统效率较高，见图6。
图6单向顺序阀（平衡阀）平衡回路
控制液压油污染的主要措施
为确保液压系统工作正常、可靠、减少故障和延长寿命，必须采取有效措施控制油的污染。
1、控制油温
油温过高往往会给液压系统带来以下不利影响：
（1）油液黏度下降，使活动部位的油膜破坏、磨擦阻力增大，引起系统发热、执行元件（例如液压缸）爬行。
油液黏度下降可导致泄漏增加，系统工作效率显著降低。
（2）油液黏度下降后，经过节流器时其特性会发生变化，使活塞运动速度不稳定。
（3）油温过高引起机件热膨胀，使运动副之间的间隙发生变化，造成动作不灵或卡死，使其工作性能和精度下降。
（4）当油温超过55摄氏度时，油液氧化加剧，使用寿命缩短，据资料介绍，当油温超过55摄氏度后温度每升高9摄氏度，油的使用寿命缩短一半，因此，对不同用途和不同工作条件的机器。
应有不同的允许工作油温。
工程机械液压系统允许的正常工作油温为35-55摄氏度，最高为70摄氏度。
2、控制过滤精度
为了控制油液的污染度，要根据系统和元件的不同要求，分别在吸油口、压力管路、伺服调速阀的进油口等处，按照要求的过滤精度设置滤油器，以控制油液中的颗粒污染物，使液压系统性能可靠、工作稳定。
滤油器过滤精度一般按系统中对过滤精度敏感性最大的元件来选择。
3、强化现场维护管理
强化现场维护管理是防止外界污染物侵入系统和滤除系统中污染物的有效措施。
（1）检查油液的清洁度
设备管理部门在检查设备的清洁度时，应同时检查系统油液、油箱和滤油器的清洁度，并建立液压设备清洁度上、中、下三级评分制度。
对关键设备的液压系统都要抽查。
（2）建立液压系统一级保养制度
设备管理部门在制定设备一级保养内容时，要增加对液压装置方面的具体保养内容。
（3）定期对油液取样化验
应定期、定量提取油样，检查单位体积油样中杂质颗粒的大小和数量或称重量，并作定性定量分析，以便确定油液是否需要更换。
A、取油样时间：
对已规定了换油周期的液压设备，可在换油前一周对正在使用的油液进行取样化验；对新换的油液，经过1000h连续工作后，应对其取样化验；企业中的大型精密液压设备使用的油液，在使用600h后，应取样化验。
B、取油样时，首先要把装油容器清洗干净，不许使用脏的容器，以确保数据准确，具体取油样的方法如下：
当液压系统不工作时（即在静止状态下），可分别在油箱的上部、中部和下部各取相同数量的油样，搅拌后进行化验；液压系统正在工作时，可在系统的总回油管口取油样；化验所需要的油样数量，一般为300-500mL/次；按油料化验规程进行化验，将化验结果填入油料化验单，并存入设备档案。
4、定期清洗
控制油液污染的另一个有效方法是，定期清除滤网、滤芯、油箱、油管及元件内部的污垢。
在拆装元件、油管时也要注意清洁，对所有油口都要加堵头或塑料布密封，防止脏物侵入系统。
5、定期过滤油液、控制其使用期限
油液的使用寿命或更换周期取决于很多因素，其中包括设备的环境条件与维修保养、液压系统油液的过滤精度和允许污染等级等因素。
由于油液使用时间过长，油、水、灰尘、金属磨损物等会使油液变成含有多种污染物的混合液，若不及时更换，将会影响系统正常工作，并导致事故。
过滤是控制油液污染的重要手段，是一种强迫滤去油中杂质颗粒的方法。
油液经过多次强迫过滤，能使杂质颗粒控制在要求的等级范围内，所以对各类液压设备需制定出强迫过滤油液的精度，以确保油液的清洁度。
是否换油取决于油液被污染的程度，目前有3种确定换油期的方法：
（1）目测换油法。
它是凭维修人员的经验，根据目测到的一些油液常规状态变化（如油液变黑、发臭、变成乳白色等），决定是否换油。
（2）定期换油法。
根据设备所在场地的环境条件、工作条件和所用油品的换油周期，到期就进行更换。
这种方法对液压设备较多的企业很适用。
（3）取样化验法。
定期对油液进行取样化验，测定必要的项目（如黏度、酸值、水分、颗粒大小和含量以及腐蚀等）和指标，按油质的实际测量值与规定的油液劣化标准进行对比，确定油液该不该换。
取样时间：
对一般工程机械的液压系统应在换油周期前一周进行，关键设备（如TBM全断面掘进机等）的液压系统应每隔500小时进行一次取样化验，化验结果应填入设备技术档案。
取样化验法适用于关键设备和大型液压设备。
换油时，要注意清洁，防止赃物侵入液压系统，不可混用和换错，主要有下列要求：
更换的新油或补加的新油必须是本系统所规定使用的油，经过化验确认其油质已达到规定的性能指标，才能加入。
为保持新油的清洁，换油时要将油箱内部及主要管道内旧油放尽，并把油箱、过滤网、软管清洗干净。
加油时油液必须经过过滤，对已疲劳损坏的滤网应更换。
加入的油量要达到油箱的油标位置，加油方法是：
先加油至油箱最高油标线，开动油泵电动机，把油供至系统各管道，再加油至油箱油标线，再开动电动机，这样多次进行，直至油液保持在油标线内为止。
浅谈液压系统的绿色设计1、液压系统绿色设计原则
该设计原则是在传统液压系统设计中通常依据的技术原则、成本原则和人机工程学原则的基础上纳入环境原则，并将环境原则置于优先考虑的地位。
液压系统设计的原则可概括如下：
（1）资源最佳利用率原则
少用短缺或稀有有原材料，尽量寻找其代用材料，多用废料，余料或回收材料作为原材料；提高产品的可靠性和使用寿命；尽量减少产品中材料的种类，以利于产品废弃后的有效回收等。
（2）能量损耗最少原则
尽量采用相容性好的材料，不采用难以回收或无法回收的材料；在保证产品耐用的基础上，赋予产品合理的使用寿命，努力减少产品使用过程中的能量消耗。
（3）零污染原则
尽量少用或不用有毒有害的原材料。
（1）工作介质污染控制
液压系统一思想污染物、入侵污染物和生成污染物。
在产品设计过程中应本着预防为主、治理为辅的原则，充分考虑如何消除污染源，从根本上防止污染。
在设计阶段除了要合理选择液压系统元件的参数和结构外，可采取以下措施控制污染物的影响。
在节流阀前后装上精滤油器，滤油器的精度取决于控制速度的要求。
所有需切削加工的元器件，孔口必须有一定的倒角，以防切割密封件且便于装配。
所有元器件、配管等在加工工序后都必须认真清洗，消除毛刺、油污、纤维等；组装前必须保持环境的清洁，所有元器件必须采用干装配方式。
装配后选择与工作介质相容的冲洗介质认真清洗。
投入正常使用时，新油加入油箱前要经过静置沉淀，过滤后方可加入系统中，必要时可设中间油箱，进行新油的沉淀和过滤，以确保油液的清洁。
工作介质污染的另一方面是介质对外部环境的污染。
应尽量使用高黏度的工作油，减少泄漏；尽快实现工程机械传动装置的工作介质绿色化，采用无素液压油；开发液压油的回收再利用技术；研制工作介质绿色添加剂等。
（2）液压系统噪声控制
液压系统噪声是对工作环境的一种污染，分机械噪声和流体噪声。
在液压系统中，电动机、液压泵和液压马达等的转速都很高，如果它们的转动部件不平衡，就会产生周期性的不平衡力，引起转轴的弯曲振动。
这种振动传到油箱和管路时，会因共振而发出很大的噪声，应对转子进行动平衡试验，且在产品设计时应应注意防止其产生共振。
机械噪声还包括机械零件缺陷和装配不合格而引起的高频噪声。
因此，必须严格保证制造和安装的质量，产品结构设计应科学合理。
在液压系统噪声中，流体噪声占相当大的比例，这种噪声是由于油液的流速、压力的突变、流量的周期性变化以及泵的困油、气穴等原因引起的，以液压泵为例，在液压泵的吸油和压油循环中，产生周期性的压力和流量变化，形成压力脉动，从而引起液压振动，并经出油口传播至整个液压系统，同时，液压回路的管路和阀类元件对液压脉动产品反射作用，在回路中产生波动，与泵发生共振，产生噪声。
开式液压系统中混入了大约5%的空气。
当系统中的压力低于空气分离压时，油中的气体就迅速地大量分离出来，形成气泡，当这些气泡遇到高压便被压破，产生较强的液压冲击。
因此在设计液压泵时，齿轮泵的齿轮模数应量取小值，齿轮取最大数，卸荷槽的形状和尺寸要合理，以减小液压冲击；柱塞泵的柱塞数的确定应科学合理，并在吸、压油配流盘上对称的开出三角槽，以防柱塞泵困油；为防止空气混入，泵的吸油口应足够大，而且应没入油箱液面以下一定深度，以防吸油后因液面下降而吸入空气，为减少液压冲击，可以延长阀门关闭时间，并在易产生液压冲击的部位附近设置蓄能器，以吸收压力波；另外，增大管径和使用软管，对减少和吸收振动都很有效。
（3）液压元件的连接与拆卸性的设计
液压系统设计应尽量提高液压系统的集成度，采用原则是对多个元件的功能进行优化组合，实现系统的模块化，并尽可能使液压回路的结构紧凑，如减小液压元件间的连接，设计易于拆卸的元件等。
在满足其功能的基础上，设计的重点是液压元件地连接技术，不同连接结构的装配和拆卸的复杂程度不同，焊接连接的装配和拆卸的复杂程度最高，易导致零部件破坏性拆卸，螺钉连接的装配容易而可拆卸程式度要受环境影响，如果生锈则会导致拆卸复杂，铆钉连接的机械装配性较好但拆卸复杂，嵌人咬合是装配性的拆卸性均较好的一种连接方式，但在连接强度要求高的情况下，其连接的安生性降低。
为了使液压系统结构更紧凑，根据其安装型式的不同，阍类元件可制成各种结构型式；管式连接和法兰式连接的阀；插装阀便于将几个插装式元件组合成复合阀，板式连接的普通液压阀可安装到集成块上，利用集成块上的孔道实现油路间的连接，或可直接将阀做成叠加式结构即叠加阀，叠加阀上有进、出油口及执行元件的接口、其接头可做成快速双向接头，提高装 配性和可拆卸性。
（4）液压系统的节能设计
液压系统的节能设计不但要保证系统的输出功率要求，还要保证尽可能经济、有效的利用能量，达到高效、可靠运行的目的，液压系统的功率损失会使系统的总效率下降、油温升高、油液变质，导致液压设备发生故障。
因此，设计液压系统时必须多途径地降低系统的功率损失。
在元件的选用方面，应尽量选用那些效率高、能耗低的元件，如选用效率较高的变量泵，可根据负载的需要改变压力，减少能量消耗，选成集成阀以减少管连接的压力损失，选择压降 小、可连续控制的比例阀等。
采用各种现代液压技术也是提高液压系统效率、降低能耗的重要手段，如压力补偿控制、负载感应控制以及功率协调系统等，采用定量泵+比例换向阀、多联泵（定量泵）+比例节流溢流阀的系统，效率可以提高28%~45%，采用定理泵增速液压缸的液压回路，系统中的溢流阀起安全保护作用，并且无溢流损失，供油压力始终随负载而变，这种回路具有容积调速以及压力自动适应的特性，能使系统效率明显提高。
液压系统泄漏的危害及控制
1 泄漏的危害
液压系统泄漏影响着系统工作的安全性，造成油液浪费、污染周围环境、增加机器的停工时间、降低生产率、增加生产成本及对产品造成污损，因此，对液压系统的泄漏我们必须加以控制。
2 泄漏的原因
几乎所有的液压系统的泄漏都是在使用一段时间后由于以下三个原因引起的：
（1）冲击和振动造成管接头松动；
（2）动密封件及配合件相互磨损（液压缸尤甚）；
（3）油温过高及橡胶密封与液压油不相容而变质。
3 控制泄漏的措施
（1）减少冲击和振动
为了减少承受冲击和振动的管接头松动引起的泄漏，可以采取以下措施：
①使用减震支架固定所有管子以便吸收冲击和振动；
②使用低冲击阀或蓄能器来减少冲击；
③适当布置压力控制阀来保护系统的所有元件；
④尽量减少管接头的使用数量，管接头尽量用焊接连接；
⑤使用直螺纹接头，三通接头和弯头代替锥管螺纹接头；
⑥尽量用回油块代替各个配管；
⑦针对使用的最高压力，规定安装时使用螺栓的扭矩和堵头扭矩，防止结合面和密封件被蚕食；
⑧正确安装管接头。
（2）减少动密封件的磨损
大多数动密封件都经过精确设计，如果动密封件加工合格，安装正确，使用合理，均可保证长时间相对无泄漏工作。
从设计角度来讲，设计者可以采用以下措施来延长动密封件的寿命：
①消除活塞杆和驱动轴密封件上的侧载荷；
②用防尘圈、防护罩和橡胶套保护活塞杆，防止磨料、粉尘等杂质进入；
③设计选取合适的过滤装置和便于清洗的油箱以防止粉尘在油液中累积；
④使活塞杆和轴的速度尽可能低。
（3）对静密封件的要求
静密封件在刚性固定表面之间防止油液外泄。
合理设计密封槽尺寸及公差，使安装后的密封件到一定挤压产生变形以便填塞配合表面的微观凹陷，并把密封件内应力提高到高于被密封的压力。
当零件刚度或螺栓预紧力不够大时，配合表面将在油液压力作用下分离，造成间隙或加大由于密封表面不够平而可能从开始就存在的间隙。
随着配合表面的运动，静密封就成了动密封。
粗糙的配合表面将磨损密封件，变动的间隙将蚕食密封件边缘。
（4）合理设计安装板
当阀组或底板用螺栓固定在安装面上时，为了得到满意的初始密封和防止密封件被挤出沟槽和被磨损，安装面要平直，密封面要求精加工，表面粗糙度要达到0.8μm,平面度要达到0.01／100mm。
表面不能有径向划痕，连接螺钉的预紧力要足够大，以防止表面分离。
（5）控制油温防止密封件变质
密封件过早变质可能是由多种因素引起的，一个重要因素是油温过高。
温度每升高10℃则密封件寿命就会减半，所以应合理设计高效液压系统或设置冷却装置，使油液温度保持在65℃以下；另一个因素可能是使用的油液与密封材料的相容性问题，应按使用说明书或有关手册选用液压油和密封件的型式和材质，以解决相容性问题，延长密封件的使用寿命。
液压油的选用及液压系统的故障分析
1前言
液压油是工业润滑油中用量最大、应用面最广的品种。
液压油广泛用于冶金、矿山、工程机械、汽车、飞机、运输工具、机床及其它液压系统中。
全世界液压油的需要量约1000万吨/年，占工业润滑油的一半。
目前我国每年液压油的用量约30万吨，其中抗磨液压油约4万吨。
在任何液压系统中，液压油是一至关重要的组成部分。
它的功能是：
有效地传递能量、润滑部件和作为一种散热介质。
液压系统能否可靠、灵敏、准确、有效而且经济地工作，与所选用的液压油的品种及性能密切相关。
因此，正确选用液压油是确保液压系统正常和长期工作的前提。
当液压系统发生故障时，及时找出原因，采取正确的解决办法是保护设备、避免造成重大损失的重要措施。
2液压油的选用
由于液压传动具有元件体积小、重量轻、传动平稳、工作可靠、操作方便、易于实现无级变速等优点，因此在许多工业部门的传动系统被采用。
不同工业部门由于使用要求、操作条件、应用环境的差异，所用的液压传动系统差别也很大。
正确选用液压油品种，确保液压系统长期平稳、安全运行，是保证连续生产、节省材料消耗和提高经济效益的有效措施。
按国际标准化组织ISO6743/4-1982“润滑剂，工业润滑油和有关产品分类（第4部分）H组液压系统"，根据应用场合不同分为：
流体静压系统液压油、液压导轨油、难燃液压油和流体液力系统四类。
1999年ISO发布了ISO6743-4：
1999（E）分类，新增加了环境可接受的液压油一类。
我国于1987年发布了GB7531.2-87液压油分类标准，等效采用ISO6743/4-1982分类法。
表1列出了ISO及我国液压油的分类、代号及相应产品质量标准。
根据不同的应用场合应选用不同类型的液压油品种，加上液压泵的类型、工作温度和压力、操作条件和周围环境的不同，选用液压油是一项细致并要求具备一定油品知识的工作。
据统计，液压系统运行的故障绝大部分是由于液压油选用和使用不当引起的，因此，正确选用和合理使用液压油，对液压设备运行的可靠性，延长系统和元件的使用寿命，保证设备安全，防止事故的发生着重要的意义。
特别是液压系统朝着缩小体积、减轻重量、增大功率、提高效率、增加可靠性和环境友好的方向发展，正确选用液压油显得更为重要。
2.1液压油的选用原则
一般液压设备制造商在设备说明书或使用手册中规定了该设备系统使用的液压油品种、牌号和粘度级别，用户首先应根据设备制造商的推荐选用液压油。
但也会遇到许多场合，用户所用系统的工况和使用环境与设备制造商所规定有一定的出入，需要自行选用液压油。
一般可根据下列原则来选用：
（1）无确定系统应选用什么类型液压油。
这要根据系统的工况和工作环境来确定，
（2）其次要确定系统应选用什么粘度级别的液压油。
（3）了解所选用液压油的性能。
（4）了解产品的价格。
2.2液压油品种的选择
（1）根据液压系统的工作压力和温度选择液压油品种。
（2）根据液压系统的工作环境选择液压油品种。
（3）根据特殊性能要求选择液压油品种。
2.3液压油粘度的选择
选定合适的品种后，还要确定采用什么粘度级别的液压油才能使液压系统在最佳状态下工作。
粘度选用过高虽然对润滑性有利，但增加系统的阻力，压力损失增大，造成功率损失增大，油温上升，液压动作不稳，出现噪音。
过高的粘度还会造成低温启动时吸油困难，甚至造成低温启动时中断供油，发生设备故障。
相反，当液压系统粘度过低时，会增加液压设备的内、外泄漏，液压系统工作压力不稳，压力降低，液压工作部件不位到，严重时会导致泵磨损增加。
选用粘度级别首先要根据泵的类型决定，每种类型的泵都有它适用的最佳粘度范围：
叶片泵为25～68mm2/S，柱塞泵和齿轮泵都是30～115mm2/S。
叶片泵的最小工作粘度不应低于10mm2/S，而最大启动粘度不应大于700mm2/S。
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