液压油箱的喷油故障及其排除方法
1．简介
液压油箱溢油现象时有发生，严重时会出现液压油从油箱加油口或通气孔向外喷射的现象。这种喷油现象的发生，不仅会浪费油液、污染环境、影响工作效率，而且对于采用液压转向的轮式车辆会造成不堪设想的后果。因此，对“喷油”原因进行探讨分析，对于机器的使用保养及改进设计都是很有意义的。
2．“喷油”原因分析
图71所示为美国D7推土机液压系统图，下面以该系统为例来讨论油箱油面的波动和平衡问题。
如图71所示的油箱，一般来说油液并不完全充满油箱，液面上部的空间由于通气孔的作用，全部为空气填充。工作时，液压泵出多少油液，回油量也有多少，油箱油面处于动态平衡。如果由于某种原因（如系统原来未充满油，或工作油温升高等）使回油量少于或多于出油量，油箱油面将下降或上升。但是，这种油面的波动一般是微量的或缓慢的，在通气孔作用下，油箱内外不至于产生明显的压力差，油面能平衡在某一水平面上而不致溢出或使吸油困难。
如果在某一瞬间，回油量大大多于出油量，使油面迅速上升，此时理想情况是将油箱内空气排出一部分，使油面平衡在新的水平上。但是，如果油面上升的速度极快，使箱内空气来不及排出，就会出现油液和空气一起排出而形成喷油。或者，油面上升速度虽不够快，但是若箱内空气排完后油面仍然继续上升，会出现溢油现象。由此可见，在某一段时间内回油量大大超过出油量是产生“喷油”的原因所在。那么，是什么原因使回油量大大多于出油量呢，我们注意到，液压系统在安全溢流阀打开或换向阀换向时，存在高压区突然与回油道相通的情形，此时高压区的油液迅速冲回油箱，油液从高压突然降为低压，将会因油质不同出现如下两种情况。
(1)若系统中油液的可压缩性极小。压力突然降低所引起油液体积的增加甚微，液压泵和通气孔的作用足“使油箱内外压力及时平衡，系统保持正常工作状态。
(2)若系统中油液的可压缩性较大。由于油液从高压突然降为低压，流回到油箱的油液就在油箱内急剧膨胀，使箱内油液体积迅速增加，液压泵和通气孔的调整作用已不能适应这样的增加速度，从而导致油箱内的压力在一定程度上高于大气压力，即油箱出现内高外低的压力差。在此压力差的作用下，油箱内的油液就混同空气一起从通气孔排出。当压力差较小回油速度较慢时，就出现溢油现象；当压力差较大回油速度较快时，就呈现喷油现象。而且，此时原高压腔就像蓄能器一样，不断地给油箱输入受到高度压缩的油液，使喷油得以持续，直至压力差为零才停止，但此时油箱内实际所剩油液已不多了。
根据液压油的性质可知，油品的可压缩性是很小的，一般情况下可以忽略不计。但是，如果油液中含有大量气泡，则情况就大不相同了。这时，油液的可压缩性将大大增加，因为气体的可压缩性在常态下比油品约大1万倍。由此我们可以得出结论：液压油中含有大量气泡，是产生“喷油”的根本原因。
液压系统虽有差异，但系统中产生气泡的原因却基本相同，归纳起来，主要有下述三种途径：
(1)空气直接混入油液中。例如回油口高出油面时，回油将气泡直接带人油液，被液压泵吸人系统中。另外，在管接头及液压元件密封不良处，若出现局部真空，也会使空气进入系统。
(2)溶解于油液中的空气分离出来混入液压系统。实验表明，油品中溶解有一定量的空气，常态下在矿物油中空气的溶解量可达6%～12%（按体积计），常用液压油中空气的溶解量一般为9%-10%。根据亨利定律，气体在油中的可溶性与绝对压力成正比。溶有大量空气的高压液体，在通过系统中的液压缸、阀和其他元件时，如果产生较大的压力降，就会使空气溶解度产生较大的下降而出现过饱和状态，将使大量的空气释出，生成气泡，并同液体一起回到油箱。在油箱里，由于液压油与空气的剧烈搅拌，造成空气机械地混人系统。
(3)系统中局部压力低于油液的饱和蒸气压力时，油液发生汽化，从油中分离出气泡。
由上述三种途径产生的气泡，在高压区时，溶解于油液中的一部分气泡，迅速破裂又凝结成液体而造成噪声、振动、气蚀等；还有一部分气泡残留在高压区受到高度压缩，且在高压区因安全阀打开或换向阀换向等缘故，突然与回油道接通时，这些残留的气泡就会随同油液一起冲回油箱，并在箱内膨胀，造成油面上升，甚至出现喷油现象。
3．“喷油”故障处理实例
 例1：对美国D7推土机推土板液压系统喷油的分析和排除。
故障表现：该机在修复液压泵后，进行推土板的沉降试验时，从油箱加油盖上的通气孔往外喷油，状如喷泉，残留在油箱内的油液含有大量肉眼可见的气泡，而且油温比一般工作情况时还高。
原因分析及处理：该液压系统参见图71所示。
对于故障经仔细检查分析后，发现进油管道拐弯太多，尤其有一拐弯处为了布置与安装方便，采用了胶管连接[如图72 (a)所示]，使该处出现较大的缩径节流现象。我们认为胶管拐弯处是问题症结所在，该处不仅会出现较高的真空度而使空气分离释出，并且会在胶管与钢管连接处渗入空气。据此，我们将吸入管道进行了改造，主要是：①改用钢管拐弯；②为方便安装仍保留了胶管连接，但将连接部位移至直线处。改造后的吸油管道如图72 (b)所示，喷油故障得到排除，液压系统工作正常。
例2：对德国依发W50LA型汽车液压转向系统油箱喷油的分析与排除。
故障表现：汽车在运行中，油箱内工作油液突然冲开塑料盖往外喷出。
 原因分析及处理：依发W50LA型汽车液压转向系统图，如图73所示。经检查分析后认为是回油口处的滤油器出了问题。因为滤油器堵塞会在该处引起较大的压力降，且出现局部真空，造成大量气泡。这些气泡随油液一起回到油箱，有的叉被吸人系统中。经多次循环，系统内的含气量不断增加，到了一定程度，当安全溢流阀打开时，被高度压缩的气泡就连同油液一起冲回油箱并在箱内膨胀，造成冲盖喷盖。另外，原机规定液压油的更换周期是24000km，而依发W50LA型汽车很多是行驶20000km后就发生“喷油”。这表明工作油液经长期使用发生变质，其抗泡沫性变差，也是产生“喷油”的原因之一。据此，经过认真清洗滤油器后，更换工作油液，“喷油”故障即排除，工作恢复正常。
4．预防“喷油”的措施
(1)在结构方面的措施。
1)在滤油器置于回油道上时，建议在设置旁通阀的同时，再设置滤油器堵塞警报装置，以便能适时清洗滤油器。
2)尽量减少管道的急拐弯。
3)建议在油箱内设置带有网眼的挡板，以避免回油剧烈地与空气搅混，并有助于气泡破裂，不再进入系统。
(2)在使用方面的措施。
1)制定严格的保修制度，定期对液压系统进行保养，保证系统的油液畅通。
2)严格注意吸油管道连接处的密封。
3)应选用抗泡沫性能好的油液作工作油液，特别是进口机型，往往要选用代用油，就更应注意选取工作油液。
实际上在要发生“喷油”之前，由于已有一定量的气泡混于系统中，系统中先有一段时间的振动，噪声和执行元件动作迟缓等症状后才会发生“喷油”。因此，在使用中司机若发现有这些异常情况，应立即停止使用，仔细检查保养，这也是防止喷油发生的一项有效措施。 |
