液壓缸早期活塞桿外泄漏原因分析及改進(jìn)措施

    液壓缸是液壓機(jī)械的重要執(zhí)行元件，其質(zhì)量的穩(wěn)定性直接影響著液壓機(jī)械的工作效率和可靠性。通過對(duì)發(fā)生早期活塞桿外泄漏問題的幾百個(gè)液壓缸進(jìn)行拆驗(yàn)、分析，找出造成液壓缸活塞桿外泄漏的主要原因，并提出相應(yīng)的改進(jìn)措施。

1．液壓缸早期發(fā)生活塞桿外泄漏的原因分析

    傳統(tǒng)意見認(rèn)為，造成液壓缸早期活塞桿外泄漏的主要原因是密封圈失效和油液污染。通過對(duì)市場(chǎng)困活塞桿外泄漏退回的液壓缸拆檢，確實(shí)發(fā)現(xiàn)密封圈出現(xiàn)不同程度的磨損、劃傷、老化等現(xiàn)象，從液壓缸密封圈失效的實(shí)際檢測(cè)情況來看，主要原因如下。

    (1)防塵圈防塵效果差。

    在實(shí)際使用中，人們對(duì)液壓缸防塵圈防塵效果重視程度不夠，體現(xiàn)在以下2個(gè)方面：

    1)塵圈結(jié)構(gòu)選型不合理。如圖P所示，隨著工程機(jī)械多用途的應(yīng)用，尤其是個(gè)體用戶在高污染的煤礦、礦山等場(chǎng)所，每日連續(xù)十幾個(gè)小時(shí)超載、超溫使用，要求防塵圈必須具有高抗污染、抗高溫的功能。目前單唇口防塵圈已不能適應(yīng)工程機(jī)械的需要，從拆檢的液壓缸防塵圈來看，基本失去防塵功能，使污染物從活塞桿進(jìn)入，造成密封磨損失效。

    2)防塵圈在裝配過程中保護(hù)措施差。主要表現(xiàn)在工程機(jī)械整機(jī)噴漆過程中，對(duì)液壓缸防塵圈不采取保護(hù)措施，造成防塵圈唇口部位存在殘留油漆，對(duì)防塵囤起到一定破壞作用，影響防塵效果。從拆檢的液壓缸發(fā)現(xiàn)防塵圈內(nèi)部存有油漆，可以說明這一點(diǎn)。

    (2)軸用組合封結(jié)構(gòu)不合理。目前活塞桿主要密封結(jié)構(gòu)是防塵圈十低壓密封(Y形圈)+高壓密封（軸用組合封），Y形圈經(jīng)過多年研究，是比較成熟的結(jié)構(gòu)，加上進(jìn)口Y形圈的應(yīng)用，低壓密封質(zhì)遺基本不存在問題。軸用組合封進(jìn)口件價(jià)格較高，而國(guó)產(chǎn)件密封唇口設(shè)計(jì)角度不合理，容易使唇口在高溫狀態(tài)下發(fā)生材料流動(dòng)問題，使密封唇口尺寸和形狀發(fā)生改變，造成密封性能失效，使壓力集中在低壓密封Y形圈處，以至出現(xiàn)早期活塞桿外泄漏問題。從拆檢的液壓缸中，發(fā)現(xiàn)以上問題確實(shí)存在。

    (3)活塞桿表面碰傷。裝載機(jī)在起升過程中，由于鏟斗的運(yùn)動(dòng)，使斗內(nèi)物料滑落，砸在伸出的活塞桿表面上，造成活塞桿表面出現(xiàn)微小凹坑，增大了密封圈與活塞桿的摩擦力，使密封圈磨損失效。目前這已成為液壓缸早期活塞桿外泄漏的主要問題之一。

    (4)活塞桿與導(dǎo)向套的配合間隙選配不合理。按照液壓缸設(shè)計(jì)原則，活塞桿與導(dǎo)向套的配合公差是H9/f8。但在實(shí)際應(yīng)用中，如果二者配合為最小公差值，由于工程機(jī)械長(zhǎng)時(shí)間超載使用，高溫情況下材料膨脹，容易造成活塞桿表面油膜銳減，密封唇口潤(rùn)滑效果降低，局部溫度超過密封圈容許溫度，使密封圈高溫老化，失去密封效果。市場(chǎng)用戶反饋活塞桿表面出現(xiàn)發(fā)黑問題，就是以上原因造成的。

    從連續(xù)幾年的液壓缸活塞桿外泄漏質(zhì)量原因調(diào)查、分析來看，以上幾個(gè)問題是造成液壓缸早期發(fā)生活塞桿外泄漏的主要原因，比例達(dá)60%以上。

2．降低液壓缸早期活塞桿外泄漏的主要措施

    (1)選擇內(nèi)外雙唇口防塵圈。結(jié)構(gòu)如圖Q所示，使防塵圈起到阻止污物從唇口和槽底處進(jìn)入液壓缸。

    (2)對(duì)防塵圈在液壓缸和整機(jī)噴漆過程中增加保護(hù)措施。借鑒國(guó)外液壓缸防塵圈保護(hù)經(jīng)驗(yàn)，在防塵圈唇口處安裝一個(gè)特制密封圈，可將油漆與防塵圈進(jìn)行有效隔離，在噴漆完成后，再將特制密封圈去掉。

    (3)改進(jìn)軸用組合封結(jié)構(gòu)。如圖R所示，在軸用組合封棱邊增加R1圓弧過渡和密封唇口增加7°偏角，避免高溫時(shí)密封唇口處和棱邊材料發(fā)生流動(dòng)問題。通過這一改進(jìn)，即使產(chǎn)生唇口材料出現(xiàn)流動(dòng)情況，由于存在材料流動(dòng)空間，也不會(huì)降低軸用組合封密封效果。

    (4)活塞桿表面中頻淬火。通過中頻淬火，提高活塞桿基體硬度，既可增加活塞桿表面抗碰傷能力，又便于降低活塞桿表面租糙度值。另外還有意見認(rèn)為，由于存在深度2mm以上的淬硬層，使整個(gè)活塞桿形成一個(gè)圓筒結(jié)構(gòu)，可提高活塞桿抗彎強(qiáng)度。

    (5)采取活塞桿表面保護(hù)措施。隨著人們對(duì)建筑工程機(jī)械在工作中發(fā)生液壓缸活塞桿碰傷問題的深入認(rèn)識(shí)，各裝載機(jī)生產(chǎn)廠已經(jīng)開始對(duì)活塞桿碰傷比較嚴(yán)重的翻斗液壓缸，在活塞桿耳環(huán)處增加一個(gè)保護(hù)板，能夠有效降低和避免活塞桿碰傷的隱患。

    (6)合理設(shè)計(jì)和選配活塞桿與導(dǎo)向套的配合間隙。在保證密封圈擠出安全間隙的前提下，盡量通過支承環(huán)使二者的配合間隙有足夠的油膜厚度，保證密封唇口的潤(rùn)滑，避免因產(chǎn)生干摩擦而出現(xiàn)異常高溫狀況。