液压系统中的密封失效原因及国产液压密封水平分析

　　0 引 言

　　液压系统因密封不好造成泄漏，是系统的一种常见故障，也是影响系统能否正常工作的重要因素。密封设计具有如此的重要性已经引起了许多发达国家的高度重视，他们不惜在液压系统的密封设计中投入大量的人、财力，以提高液压系统的使用寿命，来降低成本、提高效率。

　　1 现代液压控制技术对密封的要求

　　液压技术的发展是与密封技术的进步密不可分的。密封理论、密封设计也随着相关技术的要求而发展。现代液压控制技术对密封的要求有下列特点。

　　(1). 液压系统的高压化一直是液压技术的一个发展方向。可以说，提高系统压力的关键在于解决高压元件与系统的密封问题。

　　(2). 液压控制系统，例如伺服控制、比例控制系统，要求对输出力、输出位移、速度等的控制有高精度、大范围的控制与调节性能。这不仅要求密封设计有优良的密封性，而且要求降低摩擦力，以减小机械摩擦造成的死区非线性，提高系统的反应速度;另外，密封摩擦力特别是动、静摩擦系数，动、静摩擦因数之差是低速运动液压缸产生爬行现象的主要原因。

　　(3). 世界性的环保与资源问题对控制液压传动工作介质的泄漏提出了更高要求。液压传动工作介质的泄漏不仅污染了环境，而且是一笔很大的资源损失。根据国外资料介绍，在开展防漏治漏以前，英国每年液压系统泄漏损失高达1.8 亿美元，其中某一钢厂年泄漏油量就达2000万L;据美国工厂工程杂志不完全统计，美国工业部的液压系统泄漏为38000万L·Y 以上，直接损失达6000万美元·Y;美国福特汽车公司设备液压系统泄漏损失500万美元Y;日本奈川大学测算，日本液压油泄漏损失近9000万美元·Y[1]。

　　2 失效原因

　　现代的密封件、防尘圈和支承环，已发展成为高性能的标准件，只要正确地选择和安装，就能长期无故障地工作[2]。密封失效的原因很多，密封结构的设计、密封件的选择、安装和启动、系统中的污染、系统的温升等都能使密封系统产生故障。从Helment Weiss 的著作和大量的实践中，我们总结了液压系统中的故障主要由以下原因造成，见表1。

　　3 密封常见失效问题分析

　　3.1 结构设计失效问题分析

　　密封失效的主要原因之一是设计不合理。选用的密封结构型式与工作压力、温度、介质、使用环境不相适应，选用的密封件材料与密封介质不相溶等，造成密封件的溶膨、变硬或变软而失效。

　　被密封的配合表面的粗糙度，对密封的可靠性和使用寿命也有较大影响。表面粗糙度过大或硬度不够都会使密封件因与接触表面产生研磨和粘着磨损而过早失效。任何划痕刮伤、气孔和加工痕迹都会损伤密封件。尤其往复运动密封的配合表面对粗糙度要求更高。往复运动的圈密封，油由于其粘度、压力及在运动速度的作用下，沿金属滑移面和密封件之间形成一层粘附力极强的油膜。当轴向外伸出时，轴上的油膜便与轴一起被拉出;当轴缩回时油膜便被密封件阻留在外边。随着往复次数增多，阻留在外边的液体就越多，最后形成油滴从轴上落下。液压油缸轴头经常有污油就是这个原因。若密封表面光滑、粗糙度小，外边的液体在一定时间内不会形成油滴落下，不会对系统的正常工作造成影响;若密封表面较粗糙，阻留在外边的液体会在极短的时间内形成油滴从轴上落下，从而形成泄漏。