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液压理论与维护课程第八章液压系统的泄漏与密封第一节液压系统泄漏的控制第二节液压系统泄漏的原因及危害第三节密封的形式和特点及应用液压理论与维护课程第一节液压系统泄漏的控制1、液压系统的泄漏液压系统中的工作液体是在液压元件(包括管道)的容腔内流动或暂存的。循环的工作液体应限于在规定的容腔内流动，由于压力、结合面之间的间隙等种种原因，有少量的液体越过容腔边界流出，液体的“越界流出”现象称为泄漏。在单位时间内漏出的液体的容积为泄漏量，泄漏分为内泄漏和外泄漏两种。内泄漏指液压元件内部有少量液体从高压腔泄漏到低压腔，如液体从液压泵高压腔向低压腔的泄漏，从阀门的压力通道向回油通道的泄漏等。外泄漏指少量液体向液压系统外部泄漏，如管接头、受压或不受压的固定结合面的静密封处和轴向滑动表面、旋转轴伸的动密封外的泄漏。据统计，外泄漏中：配管外泄漏量占44.5％，液压缸外泄漏量占21％，液压泵外泄漏占9％，阀门外泄漏量占21.5％，其他占4％。按照泄漏机理不同：缝隙泄漏、多孔隙泄漏、粘附泄漏和动力泄漏等多种形式。液压理论与维护课程第一节液压系统泄漏的控制2、液压装置外泄漏的基本控制方法为了防止外泄漏，泄漏的基本准则如下：a．密封部位的沟槽、面的加工尺寸和精度、粗糙度应严格符合规范要求，这是保证密封起作用、杜绝外泄漏的基本条件。b．装配时应十分重视各密封部位及密封圈的清洁度，并按规定方法进行正确的安装，采用安装工具，防止密封圈在装配时发生破损。c．各种管道连接件是产生外泄漏的主要部位。因此，设计时应尽量减少管接头等连接部位的数量，采用集成化的液压阀和阀块来组成系统。d．设计时应根据使用条件，正确选用接头和密封的类型。在系统中采用无冲击电磁阀，增设蓄能器以防止或减小管路的振动和冲击。e．密封圈的唇边和表面不得有任何划伤，装配时不得用有棱角的工具。装配前在密封圈或零件表面上涂油脂润滑。液压理论与维护课程第一节液压系统泄漏的控制2、液压装置外泄漏的基本控制方法为了防止外泄漏，泄漏的基本准则如下：f．为防止装配时划伤密封圈，在孔和轴的端部要有导引锥；若在缸筒内壁上有进出油口时，油口处要倒角或将油口部位的直径加大，且应设有过渡锥。对带有螺纹或花键的轴头，装配密封圈时要用保护套。保护套可用塑料或金属制作的薄壁套，端部有导入锥，无任何棱角和毛刺。装配时，在套外涂油脂润滑。g．密封圈内部不得有气孔等缺陷。h．密封圈的工作压力要与产品说明书相符，防止因密封圈的强度或硬度不足而损坏。i．对于灰尘较大的车间或室外作业的液压设备，在外伸轴杆等表面的动密封处的外侧，还要装有防尘圈或防尘罩。j．零件的动密封表面要有足够的硬度，以免拉伤或过早磨损。一般其表面硬度不宜低于35～55HRC。液压理论与维护课程第一节液压系统泄漏的控制3、静密封的泄漏控制1）固定接合面的防漏措施：a．加于固定接合面的联接处的力必须满足F≥3π(D+b)ps和F’≥πb(D+b)mp+F0i要求。在高压液压元件中，必须用高强度紧固螺钉。b、必须遵守液压装置外泄漏的基本控制方法和密封圈的使用通则c．在液压阀连接底板中用R形橡胶密封圈代替0形橡胶密封圈。d．用弧形密封圈沟槽，防止密封圈在沟槽中移动或溜走。e．管件法兰装配时除遵守上述一些密封圈使用规则外，还需注意下列几点：a)当用压盖压紧法兰接合面时，为确保压紧力，在压盖与接头体端面之间要有一个很小的间隙，安装时压盖要均匀地压紧，见图4—7a)，不能倾斜，每个螺栓的拧紧力矩要均匀，否则会使法兰的一侧翘起而出现间隙。b)安装对开式法兰接头时，螺栓的紧固力矩不能过大，以免造成两端接触接头体而中部翘起离开法兰的现象。否则在液体压力作用下会将O形圈挤出。紧固力矩的大小应参照管接头生产厂提供的有关资料。液压理论与维护课程第一节液压系统泄漏的控制3、静密封的泄漏控制2）螺纹连接处的泄漏控制螺纹连接有两种基本形式：锥螺纹连接和圆柱螺纹连接。a)锥螺纹连接锥螺纹连接是以内外螺纹牙形表面的全面而紧密压紧来实现密封的。密封性能主要取决于内外螺纹的几何形状精度及螺纹表面粗糙度。然而，一般的锥螺纹要达到密封要求是不容易的，因装配后，常在螺纹牙顶与牙底之间存有间隙，形成了一条螺旋形的泄漏通道。锥螺纹由于制造精度很难达到要求，故密封性能差。不过，锥螺纹连接结构简单，既起紧固作用，又起密封作用，所以可在低压场合及润滑油路中使用，如用聚四氟乙烯塑料密封带缠绕锥螺纹，对小口径螺纹的密封效果较好。在不常拆卸处可采用液态密封胶涂敷外锥螺纹，拧人后有粘接密封作用。液压理论与维护课程第一节液压系统泄漏的控制3、静密封的泄漏控制2）螺纹连接处的泄漏控制b）圆柱螺纹连接圆柱螺纹连接的密封不是靠紧固螺纹本身，而是通过密封圈来达到密封。密封圈有：金属垫圈、O形圈、组合密封圈等。3）扩口式和卡套式管接头的泄漏控制1)扩口式管接头适用于中低压的薄壁有色金属(铜、铝)管和塑料管。其使用要点如下：a．接头体密封锥面的粗糙度、不平度、角度误差、锥面对螺纹面的径向振摆，管套内锥面的角度误差、对内孔的径向振摆，螺母压紧端面4对螺纹面的垂直度等等，均对密封面的接合质量有影响，因此必须保证规定的加工精度。液压理论与维护课程第一节液压系统泄漏的控制3、静密封的泄漏控制3）扩口式和卡套式管接头的泄漏控制1)扩口式管接头b．管子端部的扩口质量对密封面的接合质量有直接影响，也是影响泄漏的重要因素，应给予足够重视。应设计扩口模具。c．扩口前必须将管子端面切平，保证与轴线垂直，去掉毛刺。d．扩口时，要保证喇叭口直径D的正确性，见图4—14。e．接头体外锥面及管端喇叭口内表面是密封表面。装配前清洗干净。f．装配时要保证管端喇叭口与接头锥面同轴线，避免歪斜。g．装配时，螺母的拧紧力矩要适当。通常的经验是：先用手拧紧螺母后(要求接头体和螺母螺纹配合良好)，再用扳手拧紧1／4圈就可以达到要求的压紧程度。h．在高频振动或高压冲击的液压系统中，应尽量不用此种接头。液压理论与维护课程第一节液压系统泄漏的控制3、静密封的泄漏控制3）扩口式和卡套式管接头的泄漏控制1)卡套式管接头此种管接头有较好的抗振和抗液压冲击性能，可以用在高压有冲击和振动的管路。其使用要点如下：a．卡套是这种接头的关键零件，要求卡套不仅要有较高的制造精度，而且要有足够的硬度和韧性，保证刃口锋利不损坏；同时中部弹性良好，以便产生中部外凸的弹性变形。b．管子表面硬度在80HRB以下，以利于卡套切人，但是管壁也不能过软过薄，以免卡紧时变形。c．切断管子时，要保证管端与轴线垂直。装配前应去掉切口处的毛刺和内外棱角，但是倒角尺寸不得大于管壁厚度的丢。d．要求外径公差及圆度误差小的管子，如冷拔无缝钢管。e．接头体的内锥面4和卡套左端的外锥面B(图4一15)不得有任何刀痕或擦伤。装配前应将接头体擦洗干净。液压理论与维护课程第一节液压系统泄漏的控制3、静密封的泄漏控制3）扩口式和卡套式管接头的泄漏控制1)卡套式管接头f．组装前将准备插入接头的管子端部清洗擦净，避免铁屑、沙尘等损坏卡套刃口或进人工作液内。g．装配前卡套两端要涂油脂润滑。h．紧固力矩是卡套式接头装配的关键之一。紧固力矩不够时，卡套刃口不能切入管壁或切人深度不足；紧固力矩过大又可能卡坏管子。因此，要依照管接头生产厂家的使用说明书进行装配。i．为了装配可靠和施工方便，在正式装配前必须进行预装配。液压理论与维护课程第一节液压系统泄漏的控制4、动密封的泄漏控制动密封包括往复运动的动密封和回转运动的动密封。1、往复运动的泄漏控制在往复运动中为了减少零件的磨损，两运动表面之间必须具有间隙，因而会产生液体的泄漏。在这种情况下，完全消除泄漏有时是困难的，但是采取密封措施可以将泄漏量控制得很小。往复运动密封分为接触式和非接触式两种类型。接触式密封是用密封圈与被密封零件表面相接触来实现密封，非接触式密封是利用间隙的阻力作用阻止泄漏。1)间隙密封泄漏控制减小间隙的办法来减少泄漏，这就要求配合面的加工精度高。间隙密封的特点是结构简单，摩擦力小，耐用，但对零件的加工精度要求较高，且难以完全消除泄漏。液压理论与维护课程第一节液压系统泄漏的控制4、动密封的泄漏控制1、往复运动的泄漏控制2)密封圈泄漏控制往复运动用密封圈有J、O、Y、U、V形圈、滑环及各种组合密封圈，这些密封圈分别用于活塞、活塞杆处起防止泄漏和防尘作用。2、回转运动的泄漏控制回转轴泄漏是指回转轴伸出端轴承处的外泄漏。特点；被密封的内部液体压力一般小于0.1MPa；内部液体向外泄漏时是沿转轴表面的轴向；轴表面旋转并且密封件在轴上的位置不变，故不利于油膜的更换和冷却；密封面的线速度较高，通常用回转轴油封圈来防止泄漏。液压理论与维护课程第一节液压系统泄漏的控制4、动密封的泄漏控制2、回转运动的泄漏控制油封的使用要点油封同其他唇形圈一样，使用时要遵循密封圈的使用通则。此外，根据转轴表面密封的特点还要注意下述问题：A、转轴表面的加工质量。由于转轴表面线速度较高，所以表面粗糙度对密封效果和油封寿命的影响较大。B、轴表面径向振摆要小，油封跟随性要好。若安放油封的孔与轴的转动中心不重合时，会使油封圆周各处棱带的压缩量不等，影Ⅱ向密封效果。转轴密封表面径向振摆的允许值与轴的转速和直径有关，转速愈高允许值愈小，直径大允许值也大。这可依据油封生产厂家的指导确定，一般要小于0．1～O．2mm。C、正确安装油封。油封装配时禁止用锤头打击油封的任何部位，而必须用安装工具压入。D、正确选用回转轴速度。液压理论与维护课程第二节液压系统泄漏的原因及危害1、液压系统泄漏的主要部位及原因1）管接头原因：管接头的类型与使用条件不符；接头的加工质量差，不起密封作用；接头装配不良；接头封密圈老化或破损；机械振动、压力脉动等原因引起接头松动；2）不承受压力负载的固定接合面原因：接合面的表面粗糙度和不平度过大；由各种原因引起的零件变形使两表面不能全面接触；密封垫硬化或破损使密封失效；装配时接合面上有沙尘等杂质；被密封的容腔内有压力；3）承受压力负载的固定接合面原因：接合面粗糙不平；紧固螺栓拧紧的力矩不够，或各螺钉拧紧的力矩不等；密封圈失效；接合表面翘起变形；密封圈压缩量不够等；液压理论与维护课程第二节液压系统泄漏的原因及危害1、液压系统泄漏的主要部位及原因4）轴向滑动表面密封处原因：密封圈的材料或结构类型与使用条件不符；密封圈老化或破损；轴表面粗糙或划伤；密封圈安装不当等；5）旋转轴密封处原因：转轴表面粗糙或划伤；油封材料或型式与使用条件不符；油封老化或破损；油封与轴偏心量过大或转轴振摆过大等。液压理论与维护课程第二节液压系统泄漏的原因及危害2、液压系统泄漏造成的危害A、系统压力不稳定；B、执行机构速度不稳定，不能满足控制的要求；C、使系统效率降低，油(液)温度升高；D、可能引起控制失灵，元件损坏，造成设备故障甚至停产；E、造成油(液)和其他物资的浪费，污染环境，可能引起火灾，造成人身事故。液压理论与维护课程第三节密封的形式和特点及应用1、密封件的作用及其重要意义在液压系统及其元件中，设计、安置密封装置和密封元件的作用，在于防止工作介质的泄漏及外界尘埃和异物的侵入。设置于密封装置中，起密封作用的元件，即谓密封件。流体状态的工作介质，在液压元件及系统的容腔内流动或暂存，由于受压力、间隙、粘度等因素变化，而导致少量工作介质越过容腔边界，由高压腔向低压腔流出。此种“越界流出”的现象，称作泄漏。泄漏，分为内泄漏和外泄漏两类。单位时间内泄漏的液体体积量，称作泄漏量。内泄漏，会引起液压系统容积效率的急居下降，达不到所需的工作压力，使机械设备无法运作：外泄漏，会造成工作介质浪费和污染环境，甚至引发机械操作失灵和人身事故。因此，正常设计和使用密封件是保证液压设备正常运转的重要保证。液压理论与维护课程第三节密封的形式和特点及应用2、密封的分类根据密封副偶合件，在机器运转过程中有无相对运动，将密封分为动密封和静密封。另外按照密封件使用要求和结构型式及制作的材料种类，又可把密封分为不同的类型。如下表所示：液压理论与维护课程第三节密封的形式和特点及应用3、密封