江漢運(yùn)河龍洲垸船閘液壓油缸滲漏問題探究

劉意

【摘要】本文結(jié)合船閘液壓油缸滲漏問題研究理論知識(shí)，對(duì)江漢運(yùn)河龍洲垸船閘油缸滲漏問題進(jìn)行探究，提出一些預(yù)防油缸滲漏的初步措施。

【關(guān)鍵詞】船閘；油缸；滲漏；措施

一、船閘概況

龍洲垸船閘位于江漢運(yùn)河長(zhǎng)江入口段荊州市李埠鎮(zhèn)，船閘共安裝4臺(tái)額定啟閉力為800kN的豎式液壓?jiǎn)㈤]機(jī)對(duì)稱布置于上下游閘首各閥門井頂部，用于輸水閥門啟閉操作。

二、船閘液壓油缸滲漏問題研究理論知識(shí)

（一）滲漏的分類

概括來講，船閘油缸滲漏主要分為內(nèi)滲漏和外滲漏兩種。液壓油缸的內(nèi)滲漏是指雙作用油缸的活塞頭密封出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，泄漏發(fā)生在內(nèi)部；外滲漏是指不論雙作用還是單作用油缸，缸口與柱塞桿間以及導(dǎo)套與缸體間的密封出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，液壓油泄漏到了外面。

（二）滲漏的危害及產(chǎn)生的原因

1.外滲漏

液壓油泄漏到環(huán)境中，除了造成的經(jīng)濟(jì)損失及對(duì)環(huán)境和機(jī)器本身的污染外，更嚴(yán)重的是使既定的控制動(dòng)作受到影響，出現(xiàn)閘門飄移、閥門自墜、無法建立系統(tǒng)壓力等故障，影響液壓系統(tǒng)的正常工作，造成系統(tǒng)癱瘓甚至人身事故。故障原因概括分兩類：（1）油污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在油缸外滲漏故障中，有75%以上都是由于液壓油選擇不當(dāng)或油液污染引起。液壓油被污染后會(huì)形成微小的固體顆粒，這些顆粒會(huì)加速相對(duì)滑動(dòng)的元器件表面的磨損，加速了活塞桿自身和密封元件的磨損、劃傷，而最終導(dǎo)致出現(xiàn)滲漏。（2）系統(tǒng)自身沖擊和震動(dòng)。系統(tǒng)工作的溫度、濕度及疲勞程度等一定程度上影響了系統(tǒng)內(nèi)部壓力變化。當(dāng)系統(tǒng)壓力發(fā)生突變時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)速度也會(huì)隨之變化，并在此過程中產(chǎn)生較大的自身沖擊和震動(dòng)，使管路接口松動(dòng)，并在液壓油瞬間形成的高壓力峰值作用下出現(xiàn)滲漏。

2.內(nèi)滲漏危害及產(chǎn)生的原因

作為液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，嚴(yán)格控制內(nèi)泄漏量對(duì)油缸極其重要。當(dāng)發(fā)生內(nèi)泄漏時(shí)，如果在伸縮運(yùn)動(dòng)過程中，輕則會(huì)影響其工作效率，重則直接導(dǎo)致整機(jī)無法正常工作；而如果是在保壓過程時(shí)，輕則會(huì)導(dǎo)致活塞桿緩慢回縮，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成如吊重急落、主機(jī)傾翻等重大事故。

影響液壓缸內(nèi)泄漏的因素是多方面的，如由于磨損、變形等造成的密封間隙的改變，密封件的磨損老化，氣體、水及顆粒狀雜質(zhì)對(duì)液壓油的污染，液壓缸工作溫度和密封兩端壓力差的極化，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合程度以及零部件的加工裝配精度等。

由此可見，磨損、變形、油液污染、裂紋、壓力過大、密封不良等都是造成油缸內(nèi)、外滲漏的因素。發(fā)現(xiàn)船閘液壓系統(tǒng)滲漏的原因并尋求有效地解決措施已刻不容緩，有必要對(duì)其進(jìn)行深入研究。

三、龍洲垸船閘液壓油缸滲漏問題分析

（一）確定滲漏類型

龍洲垸船閘出現(xiàn)閥門自墜故障后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)檢查及研究，排除油缸外滲漏故障可能性。為明確滲漏故障，進(jìn)行如下計(jì)算校驗(yàn)：根據(jù)流體在環(huán)形縫隙中流量的計(jì)算公式，可有內(nèi)泄漏量：

式中：d為缸筒內(nèi)徑；u為液壓油動(dòng)力粘度；l活塞密封長(zhǎng)度；δ為活塞與缸筒同軸時(shí)的單側(cè)間隙值；ψ為偏心比；e為偏心距；p?為密封兩端壓力差；0 u為活塞與缸筒的相對(duì)速度。由（1）式分析，易知，對(duì)于基本參數(shù)已定的液壓缸來說，影響其內(nèi)泄量的主要因素有間隙δ、液壓油動(dòng)力粘度μ、壓差Δp以及相對(duì)速度u0，其中以間隙δ影響最大。

查詢圖紙及技術(shù)文件得知龍洲垸船閘閥門油缸內(nèi)徑300mm，計(jì)算得出：q=3.29ml/min；查詢文獻(xiàn)得知當(dāng)油缸內(nèi)徑達(dá)300mm時(shí)，正常內(nèi)泄露量不得大于1.32ml/min，因此，明確其故障為內(nèi)泄露。

（二）滲漏的原因

（1）密封老化。經(jīng)拆卸檢查發(fā)現(xiàn)油缸內(nèi)部多處密封老化變形，失去基本密封作用。其老化部位主要集中在O形圈、V形圈及防塵圈等處。

（2）油液污染。經(jīng)專業(yè)油液檢測(cè)公司取樣檢測(cè)發(fā)現(xiàn)油缸內(nèi)部液壓油受到一定程度的污染。

（三）防止內(nèi)滲漏的措施

（1）液壓缸在設(shè)計(jì)初期，應(yīng)考慮油壓造成的缸筒變形，可以適當(dāng)減小密封設(shè)計(jì)間隙或者加大缸筒壁厚。

（2）缸筒材料的選擇，在考慮生產(chǎn)能力及經(jīng)濟(jì)成本的前提下，盡量提高材料的彈性模量。

（3）選擇液壓油時(shí)，不僅要考慮液壓缸工作時(shí)的溫度范圍，并且增加排氣孔等裝置，嚴(yán)格控制液壓油的含氣量及水分。

（4）減少液壓系統(tǒng)的沖擊和振動(dòng)。在允許的范圍內(nèi)，延長(zhǎng)閘閥門開關(guān)以及運(yùn)動(dòng)部件變向的時(shí)間。盡可能增加、改善緩沖裝置，減緩速度變化強(qiáng)度，尤其是對(duì)動(dòng)作頻繁的液壓油缸，以此減小其沖擊造成的壓力增大。

（5）必須要求合理地設(shè)計(jì)和加工密封件溝槽。粗糙程度過高或過低都會(huì)造成磨損和劃傷，導(dǎo)致滲漏。

（6）在裝配密封圈時(shí)方法要正確，過程中應(yīng)嚴(yán)格小心。

四、結(jié)論

本文結(jié)合船閘液壓油缸滲漏問題研究的理論基礎(chǔ)，針對(duì)江漢運(yùn)河龍洲垸船閘油缸滲漏問題進(jìn)行了探究，從而得出一些預(yù)防油缸滲漏的初步改善措施，為以后進(jìn)一步研究打下基礎(chǔ)，同時(shí)也為液壓缸的密封結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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