导弹发射装置液压系统泄漏分析及控制.pdf

2 0 1 0年 6月 第 3 8卷 第 l 2期 机床 与液压 MAC HI NE TO0L HYDRAUL I C S J u n ． 2 0 1 0 Vo 1 ． 3 8 No ． 1 2 D OI 1 0 。 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 0 1 2 ． 0 3 7 导弹发射装置液压 系统泄漏分析及控制 李伟刚，丁浩杰，张磊 海军潜艇学院三 系，山东青岛 2 6 6 0 7 1 摘要油液泄漏是潜艇导弹发射装置液压系统常见现象，剖析该液压系统在艇上安装、使用过程中泄漏产生的原因， 表明泄漏主要由密封机械损伤、油液污染 、油温过高、元件老化引起。并结合艇上实际情况提出控制泄漏的措施，以确保 导弹发射装置正常工作。 关键 词液压系统 ；泄漏 ；发射装置 中图分类号T J 7 6 8 ． 3 文献标识码 B 文章编号1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 0 1 21 0 4 3 油液泄漏是某型潜艇导弹发射装置液压系统最常 见的故障现象。造成的后果是油箱液位下降，油泵吸 入空气 ，系统压力无法建立 ，运行速度不稳 ，液压设 备的技术性能下降，从而影响系统工作的安全性和使 用寿命 ，同时也会 对舱室环境和装备造成污染 ，其危 害不容忽视 。例如 ，发生在某型导弹电插头机械手液 压油缸处的某次泄漏 ，油液经机械手密封罩 内的泄水 孔渗入内筒 ，浸泡了导弹和弹上的适配器，造成了极 大损失。因此 ，控制导弹发射装置液压系统的泄漏 对 保障发射装置完成发射任务具有非常重要的意义。 1 泄漏原 因分析 导弹发射装置 液压系 统的泄 漏出现在 两大部 位 固定密封处 和运动密封处。固定 密封处 的泄漏主要发 生在液压油缸端盖与缸体连接处、各油管接头的连接 处等；运动密封处的泄漏主要发生在油缸活塞杆部位 、 液压阀阀杆等部位。具体表现形式为外泄漏和内泄漏。 外泄漏主要是 指液压 油从 液压系统 泄漏到环境 中；内 泄漏是指 由于高低压侧压力差 的存在以及 密封件失效 等原因，使液压油在系统内部由高压侧流向低压侧。 发射装置液压系统泄漏的原因是多方面的，既有 设计加工方面的问题，又有安装使用中的问题。作者 主要从液压系统安装和使用方 面入手 ，分析研究泄漏 的原因及其控制方法。 1 ． 1 密封 机械损 伤 密封破损是漏 油的主 要原因。密封机械损 伤主 要表 现为挤伤 、划伤 和拉 伤。 挤 出破损主要是 由于 密封沟槽或密封件尺寸偏 差造成挤 出间隙过 大引起 f a 挤 入 间隙 b 单 向切破 c 双 向切 破 图 1 密封被挤人间 隙损坏示意图 的，例如密封沟槽 的径 向截 面尺寸过大 ，而防挤 出环 的尺寸过小等；另外环境温度过高会使密封件软化， 使它在高压下能挤人平常温度时不能挤入的更小缝隙 中 ，当反 向压力油作用时 ，被挤人间隙中的密封部分 便被切掉 而产生挤 出破损 ，如图 1 所示 。 在安装和工作过程中活塞杆受碰撞划伤，或活塞 杆表面镀铬层脱落以及活塞杆因腐蚀而形成麻点，都 会划伤密封件，从而 造成 泄 漏 。如 图 2所 示 为 发射 筒 开 关 盖 油 缸 活塞杆 的腐蚀 情况 。 活塞 杆 外 露 表 面 长 时 间不 动 作 粘 染 灰 尘 过 多 、工 作 时 表 面油 膜 过小或粘有顽 固污物 ， 会造成 摩 擦 力 过 大 而 使 密封 件 产 生 拉 伤 和 异 常磨损 。 1 ． 2油液 污染 图2 活塞杆腐蚀情况 油液污染也会 导致系统 泄漏 ，主要表现在以下几 方面 。 1 ． 2 ． 1 气体污染 发射装置液压设备运行时，油箱内的液压油与空 气一起受到剧烈搅动，而且当油箱内油面过高或吸油 管道密封不好时 ，造成油液中产生 的气体泡沫被压缩 成气泡 团，会对密封 件产 生 “ 气泡 型损 坏” 和 “ 柴 油机效 应损 坏 ” 。当 油液 中的气 泡 被带 至 密 封唇 部 时 ，气泡体 积被压缩至原来大小 的几分之一 ，泡 内压 力增高；当气泡到达密封的非压力侧时，由于此处压 力突然降低，气泡体积迅速膨胀而释放能量，使密封 唇部立 即破损 ，呈 现出特有 的喇 叭形轴 向沟槽 ；当含 收稿 日期 2 0 0 9 0 6 0 9 作者简介李伟刚 1 9 7 3 一 ，男，硕士研究生，讲师，主要从事导弹发射技术教学及研究工作。电话 0 5 3 2 5 1 8 5 8 7 1 6 ， E ma i l q d l w g 2 0 0 8 1 6 3 ． c o rn 。 第 l 2期 李伟刚 等导弹发射装置液压系统泄漏分析及控制 1 0 5 有一定 比例油蒸气 的气泡在极短 的时问内因受压而达 到足够 的温度 时 ，它会发生类似于柴油发 动机内燃 方 式的 自燃 。例 如 1 个直径 2 5 m m 的空气泡 ，泡 内压 力 在几 毫秒 内从 0 ． 1 M P a 升 到 5 0 MP a时 ，气泡 中心 的 温度将 升至 2 5 0 0 c ，如果这种效 应发生在 密封件 附 近 ，可将密封件烧 焦 ，造成 泄漏 。 1 ． 2 ． 2 颗粒 污染 造成液压 油颗粒 污染的污染源主要包括 固有污 染 源 、外界侵入污染物 和内部 生成 污染物等 。固有污染 源主要是新的液压元件 、油箱 以及 管件加工装配时 的 残留物和系统组装 的残 留物 等 ；外 界侵 入污染物主要 是更换 油液 、系统和设 备维 护检 修时 带入 的污染 物 ， 从 油箱 通气孔 、密封件侵入 的尘 士 、水分等 ；内部生 成 污染 物主要 指液压元件在使用 中由于磨 粒磨损 、疲 劳磨损 、冲刷磨损和气蚀磨损而产生的内部金属颗粒 污染物 ，油液在使用过程中的氧化变质等。这些颗粒 污染都会加速活塞杆的磨损划伤和密封的磨损拉伤而 造成漏油 。 1 ． 3 油 温过 高 发射装置液压 系统液 压油的温度一般希望控制在 3 0～ 6 O℃之 间 ，这 时系统 的 状态 最佳 。 当油 液 温度 超过6 0℃时，油液的黏度显著降低 ，有相对运动的 设备表面的润滑膜变薄，摩擦阻力增加 ，磨损加剧， 于是 又引起 发热 。油温过高 ，将引起膨胀 系数 不 同的 运动副间隙变化 ，间隙增大造成泄漏增加 ，间隙减小 将 引起运 动件动作不灵 ，甚至卡死 。油温 升高还加速 密封件老化 失效 ，造成泄漏量增多 。 1 ． 4元 件 老化 密封件是 由耐 油橡胶等材料制成 ，由于长时间的 使用会发生 老化 、龟裂 、损伤等引起系统泄漏 。 2泄 漏 的控 制 从 以上分析可见 ，造成 导弹发射装置液压系统泄 漏是多方面 的。以现有 的技术 和材料 ，要想从根本上 消除泄漏是很难做 到的。只有从 以上影响液压系统泄 漏的因素出发，采取合理的措施尽量控制液压系统泄 漏。 2 ． 1 正确 装 配 密封 件 密封是防止液压系统泄漏 的最有效 和最主要 的方 法。正确地装 配密封件才能充分发挥其 密封 功能 。密 封 圈装 配时应在其表 面涂油 ，若需 通过 轴上 的键槽 、 螺纹等开 口部位 ，应使用引导工具 ，不要用螺丝刀等 金属 工具 ，否则会 划伤密封圈而造成漏 油。对 于有方 向性 的密封 圈 如 V、Y和 Y x 等型密封 圈 ，装 配时 应将唇 口对着压力油腔，注意保护唇口，避免被零件 的锐边 、毛刺等划伤。对旋转接触 的密封面 如液 压泵 主动齿 轮轴端 ，应选 用 双唇密封 圈 。安装 组合 密封件前应将密封件放在液压油 中煮到一定 温度 ，安 装 时使用专用的导套和收 口工具 ，并严格按照 厂家对 密封件 的安装说 明操作 。 2 ． 2防止 油 液 污染 外部污染是油液主要 的污染源 ，控制来 自外部 的 污染是保 证油液清洁的重要环节 。艇员和维修保 障人 员作 为液 压系统 的使用者和维护者 ，要有效地控制油 液 污染 ，一般应 采取如下措施 。 1 在检修或保养设备时 ，如要组装新的液压 元 件 ，要 对 各零 件 密 封 圈除 外 进 行 彻 底 清 洗 。 清洗液一般为煤油或 汽油 ，原则 上要 在专用清洗台上 进行 ，受潜艇维修空 间和维修 环境局限性的限制 ，也 可 以用临时工作 台 ，但要确保其 清洁度 ；绝对禁止在 露天或有杂物 的环 境下分 解 和装配 液压元 件 ；拆装 、 清洗液压元件时，操作人员应穿戴纤维不易脱落的工 作 服 、工作帽 ，以防纤维 、灰尘 、头发等落入液压 系 统中。清洗后的液压零件不能用棉 、麻 、丝和化纤织 品擦拭 ，防止脱 落的纤维污染系统 ；也不能用皮老虎 向零件 吹风 ，必 要时可 以用清洁干燥 的压缩空气来 吹 干零件 。清洗后 的液压 零件不能直接放在地面上 ，而 应该放人 带盖子的容器 内，并注入液压油 。对 己清洗 过但暂不装配的液压零件应放入装有防锈油的容器 内，并放在干燥 的地方 。 2 液压元 件 装 配过程 中的污 染控 制 。液 压 件 装配应采用 “ 干装配法 ” ，即清洗后 的零 件在表面 干 燥后再进行装配 ，防止 清洗液 留在零 件表面而影响装 配质量 。装配时不准带手套 ，不准用纤维织 品擦拭 配 合表 面 ，防止脏物侵入 阀内。液压件装配时 ，如需 敲 打 ，可使用木锤 、橡皮锤 、铜锤或铜棒等 ，禁止使用 铁锤 敲打 。对 己装 配好 的液 压 元件 ，如 暂不 进 行组 装 ，应将它们的所有油口用塑料塞子堵住 ，防止杂质 侵入 。 潜艇上 的液压管道多数是钢制或铜制的 ，长度较 长容易受 污染 ，是 液压系统保洁的一个重要 内容 。管 道安装前 要 清理 内 部 的颗粒 杂 质 ，防 止杂 物 留在 管 内。管道安装过程 中若有较 长时间的 中断 ，要及 时封 好管 口防止杂物侵入 。管道 安装完 毕后 ，必须经 过冲 洗后方可作为 系统 的一部分接 入系统。绝 对禁 止管道 在清洗前就将其接入 系统连成 回路 ，以防管内污染物 侵入执行机构和控制元件 。另外在焊修油 管时 ，应用 氢弧焊 ，以防焊碴进入液压油 中。 3 液 压油 注入 油箱 时 的污 染控 制 。油 箱 注油 前必须检查其内部的清洁度，不合格的要进行清理。 液压 油加入前也要检查其清洁度 。注油时必须经过过 滤器 ，最好用 1 2 0目以上 的滤 网 ，不得将油直接 注入 油箱。如遇因液压油污染而引起的突发性故障时，一 定要过滤或更换液 压系统用油 。 1 0 6 机床与液压 第 3 8 卷 2 ． 3控制 油液 温度 更换液压油时 ，不仅要放尽油箱 内的旧油 ，还要 替换 整个系统管路 、工作 回路 的旧油 ；按规定加足油 量 ，使油液有足够 的循环冷却条件 。 经常检查进油管接 口等处的密封性，防止空气进 入 ；定期清洗、更换滤油器，对有堵塞指示器的滤油 器 ，应按指示情况清洗或更换 滤芯 ；滤芯的性能 、结 构和有效期都必须符合使用要 求。定期检查和维护液 压油冷却循环系统，一旦发现故障，必须立即停机排 除。 另外，应注意油液与密封材料的相容性问题，必 须按使用说明书或有关手册选用液压 油和密封件 。 2 ， 4 重视修理装配工艺 应强化防漏治漏的修理工艺。如阀杆、活塞表 面、缸体内壁的整体或局部均可采用电刷镀、静电喷 涂增厚后 ，再经车床切 削加工至所需尺寸。安装带螺 纹的管接头时 ，应在螺纹上缠 绕聚 四氟 乙烯生 料带 。 铸造件或焊接件在安装前应进行探伤检查和耐压试 验 ，耐 压 试 验 的 压 力 相 当 于 其 最 高 工 作 压 力 的 1 5 0 ％ ～ 2 0 0 ％。油封装入座孔时，应用专用工具导 入 ，防止位置偏斜 。 2 ． 5不超 压工作 不超压使用机械 ，液压系统 中各元 件的承压 能力 与其额定功率相对应 ，如果机械在使用过程中系统的 实际工作压力超出允许范围，将会超出元件密封处及 油管的承受能力 ，从而冲坏密封，或使油管爆裂。因 此操作时一定 注意不能超压工作 。 2 ． 6 加强管理和保养 艇上导弹部 门应制定严格 的发射装置液压系统维 护保养规程 ，有计划地定期检查 、维护液压系统 。针 对泄漏最易发生的部位 ，要定期检查 系统 的管路 、接 头、元件的连接处是否漏油，准确分析故障原因，及 时更换损坏的密封件或零件 ，保障整套系统的完好 率 。 3结束语 从实际情况开看 ，导 弹发射装置液压 系统泄漏的 原因大多是维护保养或操作不当引起的。作为艇员来 讲，分析与控制这些故障，除了要有较扎实的专业理 论知识外，还要有丰富的设备使用、维护、保养方面 的实践经验 。只要全面分析原 因 ，采取一些切实 可行 的措施 ，导弹发射装置液压系统油液泄漏是可以得到 有效控制的 。 参考文献 【 1 】 雷天觉． 新编液压工程手册[ M] ． 北京 北京理工大学出 版社 ， 2 0 0 5 ． 9 ． 【 2 】张忠狮， 张昱． 液压油污染的分析与控制[ J ] ． 液压与气 动 ， 2 0 0 8 3 7 4 7 7 ． 【 3 】张德明． 改善液压系统密封性能的方法探讨[ J ] ． 液压 气动与密封 ， 2 0 0 8 2 6 8 ． 【 4 】 李新德， 王丽． 工程机械液压系统常见故障的原因分析 及对策 [ J ] ． 机床与液压 ， 2 0 0 8 7 1 6 41 6 6 ． 【 5 】许建国． 液压系统安装中的污染控制[ J ] ． 液压与气动， 2 0 0 7 6 8 2 8 4 ． 上接 第 5 2页 位置控制实验时 ，给液压缸加上一定 的负载。关 闭截止 阀 Ⅱ，从上位机设置 目标位移值和 P I D控制参 数，然后发出测试信号，位移传感器将液压缸活塞的 位移量信号反馈给上位机 ，构成闭环系统 ，使活塞杆 位移能准确、快速地达到给定值。上位机将监测这一 过程的输入信号与位移信号的变化，并显示出来。实 验结果 如图 4所示 。 图4 位移控制响应曲线 3总结 作者讨论的实验装置将电液比例方向阀的 3 方面 的性 能测试方案 比较好地结 合起来 。它 简化 了油路 ， 减少了油路损耗，同时也可以将同一性能用不同的输 出信号显示出来，有利于做分析比较。由计算机直接 控制输入信号和完成测试数据 的处理 ，无需人工读取 数据和计算 ，减少误差，提高了测试的自动化水平。 从测试的曲线图中可以看出这种方法可以得到较高的 测试精度 。 参考文献 【 1 】 吴根茂， 邱敏秀， 王庆丰， 等． 新编实用电液 比例技术 [ M] ． 杭州 浙江大学出版社， 2 0 0 6 ． 【 2 】左健民． 液压与气压传动[ M] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 7 ． 【 3 】 全国液压气动标准化技术委员会． G B／ T 1 5 6 2 3 ． 1 - 2 0 0 3液压传动 电调制液压控制阀 第 1部分 四通方向 流量控制 阀试验方法 [ S ] ． 北京 中国标 准出版社 ， 20 0 4． 4． 【 4 】沈伟， 王军政， 汪首坤， 等． 电液比例阀静动态性能测试 系统的研制[ J ] ． 机床与液压， 2 0 0 5 7 1 0 81 1 0 ． 【 5 】 徐先懂 ， 王静， 曾晨阳． 液压元件综合测试系统的设计 [ J ] ． 液压与气动， 2 0 0 4 1 7 4 7 6 ．