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)象時有發(fā)生，嚴重時會出現(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，不僅會浪費油液、污染環(huán)境、影響工作效率，而且對于采用液壓轉向的輪式車輛會造成不堪設想的后果。因此，對“噴油”原因進行探討分析，對于機器的使用保養(yǎng)及改進設計都是很有意義的。

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，液壓泵出多少油液，回油量也有多少，油箱油面處于動態(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，這種油面的波動一般是微量的或緩慢的，在通氣孔作用下，油箱內外不至于產生明顯的壓力差，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，此時理想情況是將油箱內空氣排出一部分，使油面平衡在新的水平上。但是，如果油面上升的速度極快，使箱內空氣來不及排出，就會出現(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，但是若箱內空氣排完后油面仍然繼續(xù)上升，會出現(xiàn)溢油現(xiàn)象。由此可見，在某一段時間內回油量大大超過出油量是產生“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，存在高壓區(qū)突然與回油道相通的情形，此時高壓區(qū)的油液迅速沖回油箱，油液從高壓突然降為低壓，將會因油質不同出現(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“使油箱內外壓力及時平衡，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急劇膨脹，使箱內油液體積迅速增加，液壓泵和通氣孔的調整作用已不能適應這樣的增加速度，從而導致油箱內的壓力在一定程度上高于大氣壓力，即油箱出現(xiàn)內高外低的壓力差。在此壓力差的作用下，油箱內的油液就混同空氣一起從通氣孔排出。當壓力差較小回油速度較慢時，就出現(xiàn)溢油現(xiàn)象；當壓力差較大回油速度較快時，就呈現(xiàn)噴油現(xiàn)象。而且，此時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，但此時油箱內實際所剩油液已不多了。

根據液壓油的性質可知，油品的可壓縮性是很小的，一般情況下可以忽略不計。但是，如果油液中含有大量氣泡，則情況就大不相同了。這時，油液的可壓縮性將大大增加，因為氣體的可壓縮性在常態(tài)下比油品約大1萬倍。由此我們可以得出結論：液壓油中含有大量氣泡，是產生“噴油”的根本原因。

液壓系統(tǒng)雖有差異，但系統(tǒng)中產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，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，也會使空氣進入系統(tǒng)。

(2)溶解于油液中的空氣分離出來混入液壓系統(tǒng)。實驗表明，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6%～12%（按體積計），常用液壓油中空氣的溶解量一般為9%-10%。根據亨利定律，氣體在油中的可溶性與絕對壓力成正比。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，如果產生較大的壓力降，就會使空氣溶解度產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，油液發(fā)生汽化，從油中分離出氣泡。

由上述三種途徑產生的氣泡，在高壓區(qū)時，溶解于油液中的一部分氣泡，迅速破裂又凝結成液體而造成噪聲、振動、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，這些殘留的氣泡就會隨同油液一起沖回油箱，并在箱內膨脹，造成油面上升，甚至出現(xiàn)噴油現(xiàn)象。

3．“噴油”故障處理實例

例1：對美國D7推土機推土板液壓系統(tǒng)噴油的分析和排除。

故障表現(xiàn)：該機在修復液壓泵后，進行推土板的沉降試驗時，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還高。

原因分析及處理：該液壓系統(tǒng)參見圖71所示。

對于故障經仔細檢查分析后，發(fā)現(xiàn)進油管道拐彎太多，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。我們認為膠管拐彎處是問題癥結所在，該處不僅會出現(xiàn)較高的真空度而使空氣分離釋出，并且會在膠管與鋼管連接處滲入空氣。據此，我們將吸入管道進行了改造，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：對德國依發(fā)W50LA型汽車液壓轉向系統(tǒng)油箱噴油的分析與排除。

故障表現(xiàn)：汽車在運行中，油箱內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型汽車液壓轉向系統(tǒng)圖，如圖73所示。經檢查分析后認為是回油口處的濾油器出了問題。因為濾油器堵塞會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。經多次循環(huán)，系統(tǒng)內的含氣量不斷增加，到了一定程度，當安全溢流閥打開時，被高度壓縮的氣泡就連同油液一起沖回油箱并在箱內膨脹，造成沖蓋噴蓋。另外，原機規(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”。這表明工作油液經長期使用發(fā)生變質，其抗泡沫性變差，也是產生“噴油”的原因之一。據此，經過認真清洗濾油器后，更換工作油液，“噴油”故障即排除，工作恢復正常。

4．預防“噴油”的措施

(1)在結構方面的措施。

1)在濾油器置于回油道上時，建議在設置旁通閥的同時，再設置濾油器堵塞警報裝置，以便能適時清洗濾油器。

2)盡量減少管道的急拐彎。

3)建議在油箱內設置帶有網眼的擋板，以避免回油劇烈地與空氣攪混，并有助于氣泡破裂，不再進入系統(tǒng)。

(2)在使用方面的措施。

1)制定嚴格的保修制度，定期對液壓系統(tǒng)進行保養(yǎng)，保證系統(tǒng)的油液暢通。

2)嚴格注意吸油管道連接處的密封。

3)應選用抗泡沫性能好的油液作工作油液，特別是進口機型，往往要選用代用油，就更應注意選取工作油液。

實際上在要發(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)中先有一段時間的振動，噪聲和執(zhí)行元件動作遲緩等癥狀后才會發(fā)生“噴油”。因此，在使用中司機若發(fā)現(xiàn)有這些異常情況，應立即停止使用，仔細檢查保養(yǎng)，這也是防止噴油發(fā)生的一項有效措施。