液壓泵和液壓馬達的傳動軸在伸出殼體處設(shè)有油封,通常采用唇形密封圈。它由彈性體(由皮革、橡膠或聚四氟乙烯制)、金屬骨架和彈簧組成,內(nèi)徑比軸徑略小,裝在軸上靠內(nèi)側(cè)唇邊的過盈量抱緊軸表面。彈簧(也有省去的)置于彈性體內(nèi)側(cè)唇邊的外緣,以增加唇邊與傳動軸間的接觸壓力,補償唇邊磨損。包在彈性體內(nèi)的骨架用來增加彈性體的機械強度和剛性。
這種油封的漏泄量不超過每小時1滴,停機時應(yīng)該不漏。但它適用的工作壓力通常不高,標(biāo)準(zhǔn)型產(chǎn)品不超過0.5MPa,耐壓型一般可達1~3MPa,有的品牌可達10MPa。軸或軸套與油封接觸處的粗糙度應(yīng)該較小,安裝時接觸面應(yīng)涂敷油液或油脂。
液壓泵和液壓馬達用久后傳動軸漏油是常見故障,原因通常是油封的彈性體磨損、老化(日本三菱重工推薦O形密封圈和油封的使用壽命是15000小時,最長30000小時),或是軸(或軸套)與油封接觸處磨損銹蝕。后者可以用焊補后磨削的方法修復(fù),也可以更換軸套;油封和所有的O形圈則每次拆修后原則上都要換新。傳動軸使用日久漏油往往意味著泵或馬達的其他易損件(密封件、軸承等)使用壽命也快到了,部件的運動配合面的磨損可能也已嚴(yán)重,需要全面拆檢,而不應(yīng)該“頭痛醫(yī)頭腳痛醫(yī)腳”,光換油封。
油封漏油還有一種可能是它承受的油壓過高。液壓泵或馬達傳動軸油封所承受的油壓就是其軸承所承受的油壓。軸承通??繌倪\動部件間隙漏過來的油潤滑和冷卻;某些功率較大、工作時間較長或環(huán)境溫度較高的柱塞泵,靠漏泄油冷卻軸承散熱量不夠,則需要輔泵供油輸入殼體的軸承沖洗油口供冷卻用。
柱塞式泵和馬達漏入殼體的油主要來自柱塞偶件和配油盤(軸)等處,與泵和馬達組裝在一起的閥件的泄油通常也進入殼體,殼體一般都設(shè)泄油管將這些油引回油箱。某些用于開式系統(tǒng)的型號(例如力士樂公司的A7FO、A7VO、A8VO型斜軸泵)其殼體與吸油口通,可以省去泄油管。若仿照液壓控制閥的說法,專設(shè)泄油管的可稱為外泄,省去泄油管的可稱為內(nèi)泄。柱塞式泵和馬達殼體所允許的最高(絕對)油壓一般為0.2~0.5MPa, 最高不超過1MPa。轉(zhuǎn)速和殼體泄油壓力越低,則密封件壽命越長。
泵和馬達設(shè)計時,應(yīng)根據(jù)泄入殼體的油的流量計算泄油管的通徑和流阻,通常泄油管上不應(yīng)設(shè)濾器、冷卻器、閥件等,殼體油壓(表壓)一般不超過0.1 MPa。如果不發(fā)生缸體嚴(yán)重漏泄等情況,不太可能因殼體油壓過高導(dǎo)致油封漏油,但是有時也會有意外發(fā)生。
某輪的利勃海爾(Liebherr)克令吊的吊鉤、吊臂和回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的主油泵都安裝在由同一臺電機驅(qū)動的齒輪箱上,一次廠修后發(fā)現(xiàn)齒輪箱里冒出大量液壓油。依次脫開液壓泵泄油管檢查,發(fā)現(xiàn)吊臂和回轉(zhuǎn)系統(tǒng)油泵殼體泄油量過大,來不及泄油導(dǎo)至殼體油壓過高油封損壞,液壓油漏入齒輪箱。拆泵檢查內(nèi)部漏泄并不嚴(yán)重,可是裝復(fù)后故障依然如故。進一步分析檢查,查明進入泵殼的除了泵本身漏油外,還有其伺服變量機構(gòu)和功率限制器的泄油,但量都不大。檢查發(fā)現(xiàn)每臺泵出口還裝有一套安全閥和補油閥組(由同一臺輔泵供油分別向三套閉式系統(tǒng)主油路補油),該閥組同時還有低壓選擇閥和背壓閥,讓低壓側(cè)主油路連續(xù)泄放部分熱油和補入涼油(稱為半閉式系統(tǒng))。該吊機的吊鉤油泵的背壓閥有單獨回油箱的泄油管,而吊臂和回轉(zhuǎn)系統(tǒng)油泵的背壓閥泄油卻是通油泵殼體。這是因為吊鉤系統(tǒng)連續(xù)工作時間長,需要采用半閉式系統(tǒng)連續(xù)換油防油過熱;而吊臂和回轉(zhuǎn)系統(tǒng)連續(xù)工作時間短,無須采用半閉式系統(tǒng),它們的背壓閥調(diào)定值比吊鉤系統(tǒng)高,應(yīng)處于常閉狀態(tài)。這次廠修誤將吊鉤油泵的背壓閥的調(diào)定值調(diào)得太高,超過了吊臂和回轉(zhuǎn)系統(tǒng)背壓閥的調(diào)定值,導(dǎo)致后兩臺泵的背壓閥向泵殼泄油,使殼體油壓過高,油封失嚴(yán)。
齒輪式和葉片式的泵和馬達潤滑和冷卻軸承的油是從高壓腔經(jīng)轉(zhuǎn)子端面間隙的漏油。這兩類泵一般都是用于開式系統(tǒng)的單向泵,漏入軸承處的油都有通道引至吸口(內(nèi)泄)。馬達如果是專用于起重機構(gòu),則只有一側(cè)主油口承受高壓,另一側(cè)主油口只承受低壓,也可在馬達內(nèi)設(shè)油道將漏至軸承處的油引入馬達低壓腔,可省去泄油管。例如用于起重機構(gòu)的福島(FUKUSHIMA)公司的三作用低壓葉片馬達便是如此。
兩側(cè)主油口都可能承受高壓的葉片式馬達,常設(shè)外泄油管將漏到軸承處的油泄回油箱。IHI中高壓葉片馬達額定工作壓力較高(17.2MPa),雖設(shè)了泄油管,為減少轉(zhuǎn)子端面泄油量,避免軸承腔油壓過高,在轉(zhuǎn)子兩側(cè)的殼體4與轉(zhuǎn)子端面配合處加設(shè)了密封環(huán)17。曾經(jīng)有過這種馬達傳動軸漏油只換了油封14,未拆檢修理端面密封環(huán),結(jié)果依然漏油。
也有的雙側(cè)可能承受高壓的葉片式馬達為省去泄油管,想了辦法實現(xiàn)內(nèi)泄。例如某輪克令吊選用Norwinch公司的MH型雙作用葉片馬達,最大工作壓力5MPa。其軸承處不設(shè)泄油管,漏到軸承處的油經(jīng)端面間隙漏回低壓腔,其軸承處的油壓可能達到排出油壓的一半,即最大2.5 Mpa左右。在軸承外側(cè)的傳動軸上設(shè)了兩道油封,內(nèi)側(cè)的油封應(yīng)該是高壓油封;而在兩側(cè)的端蓋6、25上有孔道將內(nèi)側(cè)油封外的油通過兩面?zhèn)壬w3上的各自4個油道25,分別通至葉片的4個工作油腔,側(cè)蓋3上每條油道入口處都設(shè)有一個單向閥24。這樣,兩道油封之間油可以經(jīng)過單向閥漏入在圓周方向相差180°的一對處于低壓的工作油腔,而另一對處于高壓的工作油腔的油則被單向閥擋住過不來。這種設(shè)計若單向閥關(guān)閉不嚴(yán),兩道油封之間的油壓會接近最高工作油壓,使傳動軸外端的油封損壞而漏油。