摘要：本文通过对工程机械液压缸产生泄漏的多种成因进行了分析，重点阐述了液压油孙度与滑移面配合间隙的控制机理；分析了液压缸在使用过程中压力、速度、温度等参数对泄漏的影响。改进设计的密封件应用于工程机械液压缸产品，通过了型式试验。

    液压缸产生泄漏的主要原因有两大方面，其一是内因，主要包括密封装置和机械结构的设计是否合理。其二是外因，即液压缸使用时的外部条件，包括使用的液压缸工作压力、油缸运动速度、油液温度、油液污染、滑移面粗糙度、运动副配合间隙及密封装置使用时间等因素。
    在大多数情况下，造成液压缸泄漏的原因不完全是某一单方面的因素造成的，包括多种因素。因此，通过分析以上可能造成液压缸密封装置产生泄漏的诸多原因，并辅之与相对应的改进措施，可以更好地治理液压缸的泄漏。文中以唇形密封圈为例，分别从理论和实际应用两方面进行阐述和说明。

    1 液压缸泄漏成因分析
    1. 1密封件材料与液压油的关系
    液压油种类对密封件材料的负面影响主要是使其体积膨胀，或将橡胶中可溶于某种油液的成分析出。工程机械常用液压油有矿物型或合成型两种。适用于矿物型的密封件材料有：丁睛橡胶、氯丁橡胶、聚氨醋橡胶、氟橡胶、聚氟乙烯橡胶等。如果使用合成型液压油，会使丁睛橡胶的体积膨胀，其膨胀率可达75％～80％和100％～120%，故应选用氟橡胶。所以密封材料与液压油选择匹配不当，会使密封件发生膨胀软化，机械强度降低，导致密封失效。
   1.2液压油翁度与滑移面配合间隙的影响
    液压油的黏度大小对于保证密封装置具有良好密封性能也有着不可低估的影响。
    根据雷诺润滑理论可导出以下泄漏量口与油膜厚度h。的基础公式：

    式中：L为轴周长，N为往复次数，S为行程，hp为推力行程时油膜厚度，hm为拉力行程时油膜厚度，林为油品黏度，v为行程速度，|dp/dx| max为最大压力梯度。
    密封的条件：hp≤hm。
    由以上公式可看出，液压缸的泄漏值为活塞杆伸出和回复行程中的泄漏值之差。往复运动密封装置密封副的油膜厚度h0与黏度μW和活塞运动速度v的1/2次方成正比，即黏度越大时油膜厚度越厚，可知油膜厚度越厚，则泄漏越甚。
    液压油滑移面的配合间隙，是指密封按照沟槽和滑移面在低压一侧的配合间隙。密封件在压力作用下，其根部因由压力加载引起的变形而有挤入配合间隙的趋向，一般情况下，间隙越大，影响程度越甚。
但如果油膜厚度过薄时，则存在于密封副之间的油膜极易破裂，会造成密封件唇口与金属面之间的直接接触，在运动中产生干摩擦，这往往是产生“爬行”及磨损的先兆。因此可知，保持适当的油膜厚度，对维持密封装置良好的密封性是必不可少的。
    1.3使用压力的影响
    液压缸使用压力影响密封件的变形和在密封副接触面上产生的接触应力。密封件在压力作用下，增大了挤出量和滑动面的磨损，引起摩擦副发热，促使温度升高及增大其滑动阻力。通常，工程机械液压油采用的波形为矩形波或锯齿波的交变压力波形。如果采用恒定压力波形，则会导致密封滑移面的油膜在伸出过程中易于破裂，使密封滑移面的磨损增大。而若采用脉动压力波形，则峰值压力的加压时间很短，变化速度过快，所以密封件不能随其适应变形，从而使密封的工作部位产生拉应力，由于其处于应力变形的情况，很容易造成密封件破损。
    实验数据如下：杆径为45 mm的液压缸，总行程50 m，压力3 MPa，泄漏量为2. 5 mL;压力11 MPa时，泄漏量为0. 1 mL。这与理论计算结果相吻合，说明使用压力较高时泄漏量反而大大减少。
    1.4使用速度和温度的影响
    由于液压缸往复运动密封装置滑移面的油膜厚度与液压缸活塞往复运动速度的1/2次方成正比，即速度越高，油膜越厚，其结果与油的黏度一样，高速时容易漏油，极低速时油膜极薄，易于破裂，从而造成密封滑移面的干摩擦，导致磨损过大和诱发“爬行”；另一方面，在高速下运动，由于滑移面润滑不良，摩擦大，增大了发热引起温度升高，泄漏量增加。
    各种密封材料的适应温度范围差异比较大，但总的要求是高温下不软化，不易分解；低温下不硬化，不脆裂。因此选材时要准确掌握密封件的工作温度。密封材料一般是温度越高，强度越低。无论高温还是低温，永久变形都会很大。橡胶的硬化除受温度影响外，还受环境条件和使用时间长短的影响。
    使用温度的变化会使密封材料物性发生变化，高温时密封副过盈量减少，挤出量增加和表面龟裂、破损；低温时也会发生同样的现象。而且由于温度变化，对液压油的黏度也带来影响，即高温时油的黏度变小，低温时油的黏度增大。因此直接影响形成密封膜的厚度，从而影响了液压缸的密封性能。
    1.5液压缸泄漏与液压油污染的关系
    液压油的污染主要有以下三种情况造成：残留污染是液压元件生产装配中及运输过程中混入污染物；次污染是液压元件在运转过程中因磨损而产生的粉末污染；外来污染是活塞杆往复运动带入液压缸的粉尘污染。液压缸是工程机械液压系统中最易受到污染而且又是抗污染能力最差的液压元件，因此通过防尘圈由活塞杆带入的外来污染物极易浓缩成“磨料”嵌入密封件唇口或被带入液压缸滑动配合面的间隙中，进一步造成摩擦学机理而产生的次生污染物。因此，液压油污染将是密封装置失效的前奏。现今国际上对工程机械液压系统液压油的污染控制一般采用NAS8-10级。

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