液壓油箱的噴油故障及其排除方法
1．簡介
液壓油箱溢油現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)液壓油從油箱加油口或通氣孔向外噴射的現(xiàn)象。這種噴油現(xiàn)象的發(fā)生，不僅會(huì)浪費(fèi)油液、污染環(huán)境、影響工作效率，而且對(duì)于采用液壓轉(zhuǎn)向的輪式車輛會(huì)造成不堪設(shè)想的后果。因此，對(duì)“噴油”原因進(jìn)行探討分析，對(duì)于機(jī)器的使用保養(yǎng)及改進(jìn)設(shè)計(jì)都是很有意義的。
2．“噴油”原因分析
圖71所示為美國D7推土機(jī)液壓系統(tǒng)圖，下面以該系統(tǒng)為例來討論油箱油面的波動(dòng)和平衡問題。
如圖71所示的油箱，一般來說油液并不完全充滿油箱，液面上部的空間由于通氣孔的作用，全部為空氣填充。工作時(shí)，液壓泵出多少油液，回油量也有多少，油箱油面處于動(dòng)態(tài)平衡。如果由于某種原因（如系統(tǒng)原來未充滿油，或工作油溫升高等）使回油量少于或多于出油量，油箱油面將下降或上升。但是，這種油面的波動(dòng)一般是微量的或緩慢的，在通氣孔作用下，油箱內(nèi)外不至于產(chǎn)生明顯的壓力差，油面能平衡在某一水平面上而不致溢出或使吸油困難。
如果在某一瞬間，回油量大大多于出油量，使油面迅速上升，此時(shí)理想情況是將油箱內(nèi)空氣排出一部分，使油面平衡在新的水平上。但是，如果油面上升的速度極快，使箱內(nèi)空氣來不及排出，就會(huì)出現(xiàn)油液和空氣一起排出而形成噴油。或者，油面上升速度雖不夠快，但是若箱內(nèi)空氣排完后油面仍然繼續(xù)上升，會(huì)出現(xiàn)溢油現(xiàn)象。由此可見，在某一段時(shí)間內(nèi)回油量大大超過出油量是產(chǎn)生“噴油”的原因所在。那么，是什么原因使回油量大大多于出油量呢，我們注意到，液壓系統(tǒng)在安全溢流閥打開或換向閥換向時(shí)，存在高壓區(qū)突然與回油道相通的情形，此時(shí)高壓區(qū)的油液迅速?zèng)_回油箱，油液從高壓突然降為低壓，將會(huì)因油質(zhì)不同出現(xiàn)如下兩種情況。
(1)若系統(tǒng)中油液的可壓縮性極小。壓力突然降低所引起油液體積的增加甚微，液壓泵和通氣孔的作用足“使油箱內(nèi)外壓力及時(shí)平衡，系統(tǒng)保持正常工作狀態(tài)。
(2)若系統(tǒng)中油液的可壓縮性較大。由于油液從高壓突然降為低壓，流回到油箱的油液就在油箱內(nèi)急劇膨脹，使箱內(nèi)油液體積迅速增加，液壓泵和通氣孔的調(diào)整作用已不能適應(yīng)這樣的增加速度，從而導(dǎo)致油箱內(nèi)的壓力在一定程度上高于大氣壓力，即油箱出現(xiàn)內(nèi)高外低的壓力差。在此壓力差的作用下，油箱內(nèi)的油液就混同空氣一起從通氣孔排出。當(dāng)壓力差較小回油速度較慢時(shí)，就出現(xiàn)溢油現(xiàn)象；當(dāng)壓力差較大回油速度較快時(shí)，就呈現(xiàn)噴油現(xiàn)象。而且，此時(shí)原高壓腔就像蓄能器一樣，不斷地給油箱輸入受到高度壓縮的油液，使噴油得以持續(xù)，直至壓力差為零才停止，但此時(shí)油箱內(nèi)實(shí)際所剩油液已不多了。
根據(jù)液壓油的性質(zhì)可知，油品的可壓縮性是很小的，一般情況下可以忽略不計(jì)。但是，如果油液中含有大量氣泡，則情況就大不相同了。這時(shí)，油液的可壓縮性將大大增加，因?yàn)闅怏w的可壓縮性在常態(tài)下比油品約大1萬倍。由此我們可以得出結(jié)論：液壓油中含有大量氣泡，是產(chǎn)生“噴油”的根本原因。
液壓系統(tǒng)雖有差異，但系統(tǒng)中產(chǎn)生氣泡的原因卻基本相同，歸納起來，主要有下述三種途徑：
(1)空氣直接混入油液中。例如回油口高出油面時(shí)，回油將氣泡直接帶人油液，被液壓泵吸人系統(tǒng)中。另外，在管接頭及液壓元件密封不良處，若出現(xiàn)局部真空，也會(huì)使空氣進(jìn)入系統(tǒng)。
(2)溶解于油液中的空氣分離出來混入液壓系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)表明，油品中溶解有一定量的空氣，常態(tài)下在礦物油中空氣的溶解量可達(dá)6%～12%（按體積計(jì)），常用液壓油中空氣的溶解量一般為9%-10%。根據(jù)亨利定律，氣體在油中的可溶性與絕對(duì)壓力成正比。溶有大量空氣的高壓液體，在通過系統(tǒng)中的液壓缸、閥和其他元件時(shí)，如果產(chǎn)生較大的壓力降，就會(huì)使空氣溶解度產(chǎn)生較大的下降而出現(xiàn)過飽和狀態(tài)，將使大量的空氣釋出，生成氣泡，并同液體一起回到油箱。在油箱里，由于液壓油與空氣的劇烈攪拌，造成空氣機(jī)械地混人系統(tǒng)。
(3)系統(tǒng)中局部壓力低于油液的飽和蒸氣壓力時(shí)，油液發(fā)生汽化，從油中分離出氣泡。
由上述三種途徑產(chǎn)生的氣泡，在高壓區(qū)時(shí)，溶解于油液中的一部分氣泡，迅速破裂又凝結(jié)成液體而造成噪聲、振動(dòng)、氣蝕等；還有一部分氣泡殘留在高壓區(qū)受到高度壓縮，且在高壓區(qū)因安全閥打開或換向閥換向等緣故，突然與回油道接通時(shí)，這些殘留的氣泡就會(huì)隨同油液一起沖回油箱，并在箱內(nèi)膨脹，造成油面上升，甚至出現(xiàn)噴油現(xiàn)象。
3．“噴油”故障處理實(shí)例
例1：對(duì)美國D7推土機(jī)推土板液壓系統(tǒng)噴油的分析和排除。
故障表現(xiàn)：該機(jī)在修復(fù)液壓泵后，進(jìn)行推土板的沉降試驗(yàn)時(shí)，從油箱加油蓋上的通氣孔往外噴油，狀如噴泉，殘留在油箱內(nèi)的油液含有大量肉眼可見的氣泡，而且油溫比一般工作情況時(shí)還高。
原因分析及處理：該液壓系統(tǒng)參見圖71所示。
對(duì)于故障經(jīng)仔細(xì)檢查分析后，發(fā)現(xiàn)進(jìn)油管道拐彎太多，尤其有一拐彎處為了布置與安裝方便，采用了膠管連接[如圖72 (a)所示]，使該處出現(xiàn)較大的縮徑節(jié)流現(xiàn)象。我們認(rèn)為膠管拐彎處是問題癥結(jié)所在，該處不僅會(huì)出現(xiàn)較高的真空度而使空氣分離釋出，并且會(huì)在膠管與鋼管連接處滲入空氣。據(jù)此，我們將吸入管道進(jìn)行了改造，主要是：①改用鋼管拐彎；②為方便安裝仍保留了膠管連接，但將連接部位移至直線處。改造后的吸油管道如圖72 (b)所示，噴油故障得到排除，液壓系統(tǒng)工作正常。
例2：對(duì)德國依發(fā)W50LA型汽車液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)油箱噴油的分析與排除。
故障表現(xiàn)：汽車在運(yùn)行中，油箱內(nèi)工作油液突然沖開塑料蓋往外噴出。
原因分析及處理：依發(fā)W50LA型汽車液壓轉(zhuǎn)向系統(tǒng)圖，如圖73所示。經(jīng)檢查分析后認(rèn)為是回油口處的濾油器出了問題。因?yàn)闉V油器堵塞會(huì)在該處引起較大的壓力降，且出現(xiàn)局部真空，造成大量氣泡。這些氣泡隨油液一起回到油箱，有的叉被吸人系統(tǒng)中。經(jīng)多次循環(huán)，系統(tǒng)內(nèi)的含氣量不斷增加，到了一定程度，當(dāng)安全溢流閥打開時(shí)，被高度壓縮的氣泡就連同油液一起沖回油箱并在箱內(nèi)膨脹，造成沖蓋噴蓋。另外，原機(jī)規(guī)定液壓油的更換周期是24000km，而依發(fā)W50LA型汽車很多是行駛20000km后就發(fā)生“噴油”。這表明工作油液經(jīng)長期使用發(fā)生變質(zhì)，其抗泡沫性變差，也是產(chǎn)生“噴油”的原因之一。據(jù)此，經(jīng)過認(rèn)真清洗濾油器后，更換工作油液，“噴油”故障即排除，工作恢復(fù)正常。
4．預(yù)防“噴油”的措施
(1)在結(jié)構(gòu)方面的措施。
1)在濾油器置于回油道上時(shí)，建議在設(shè)置旁通閥的同時(shí)，再設(shè)置濾油器堵塞警報(bào)裝置，以便能適時(shí)清洗濾油器。
2)盡量減少管道的急拐彎。
3)建議在油箱內(nèi)設(shè)置帶有網(wǎng)眼的擋板，以避免回油劇烈地與空氣攪混，并有助于氣泡破裂，不再進(jìn)入系統(tǒng)。
(2)在使用方面的措施。
1)制定嚴(yán)格的保修制度，定期對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行保養(yǎng)，保證系統(tǒng)的油液暢通。
2)嚴(yán)格注意吸油管道連接處的密封。
3)應(yīng)選用抗泡沫性能好的油液作工作油液，特別是進(jìn)口機(jī)型，往往要選用代用油，就更應(yīng)注意選取工作油液。
實(shí)際上在要發(fā)生“噴油”之前，由于已有一定量的氣泡混于系統(tǒng)中，系統(tǒng)中先有一段時(shí)間的振動(dòng)，噪聲和執(zhí)行元件動(dòng)作遲緩等癥狀后才會(huì)發(fā)生“噴油”。因此，在使用中司機(jī)若發(fā)現(xiàn)有這些異常情況，應(yīng)立即停止使用，仔細(xì)檢查保養(yǎng)，這也是防止噴油發(fā)生的一項(xiàng)有效措施。