液压缸漏油原因分析及维修
在实际生产中,液压缸往往因密封不良、活塞杆弯曲、缸体或缸盖等有缺陷、产生拉缸、活塞杆或缸内径过度磨损等原因引起液压缸产生漏油。当出现漏油时,液压缸的工作性能急剧恶化,将造成液压缸产生爬行、出力不足、保压性能差等问题,严重影响了液压设备的平稳性、可靠性和使用寿命。
1.液压缸漏油的部位及原因
总的来说,液压缸的泄漏一般分为内泄漏和外漏两种情况。外部泄漏较容易发现,只要仔细观察即可作出,正确判断。液压缸的内部泄漏检修较为困难,一方面内泄漏的部位因不能直接观察而难以判断其准确位置,另一方面对修理后的效果也难以作出准确的评判。
(1)液压缸外漏的部位及原因。
液压缸的外泄漏一般有以下几种情况。
1)活塞杆与导向套间相对运动表面之间的漏油。这种漏油现象是不可避免的。若液压缸在完全不漏油的条件下往复运动,活塞杆表面与密封件之间将处于干摩擦状态,反而会加剧密封件的磨损,大大缩短其使用寿命。因此,应允许恬塞杆表面与密封件之间有一定程度的漏油,以起到润滑和减少摩擦的作用,但要求活塞杆在静止时不能漏油。活塞杆每移动100mm,漏油量不得超过两滴,否则为外漏严重。
沿活塞杆与导向套内密封间的外漏主要是由于安装在导向套上的V形(常用YX形)密封圈损坏及活塞杆被拉伤起槽、有坑点等引起的。
2)沿缸筒与导向套外密封间的漏油。缸筒与导向套间的密封是静密封,可能造成漏油的原因有:密封圈质量不好;密封圈压缩量不足;密封圈被刮伤或损坏;缸筒质量和导向套密封槽的表面加工粗糙。
3)液压缸体上及相配合件上有缺陷引起漏油。液压缸体上及相配合件上的这些缺陷,在液压系统的压力脉动或冲击振动的作用下将逐渐扩大而引起漏油。例如:铸造的导向套有铸造气孔、砂眼和缩松等缺陷引起的漏油;或缸体上有缺陷而引起的漏油;或缸端盖上有缺陷而引起的漏油。
4)缸体与端盖接合部的固定配合表面之间的漏油。当密封件失效、压缩量不够、老化、损伤、几何精度不合格、加工质量低劣、非正规产品,或重复使用O形圈时,就会出现漏油现象。只要选择合适是O形圈即可解决问题。
(2)液压缸内漏的部位及原因。
1)液压缸内漏的部位。液压缸内部漏油有两处,一处是活塞杆与活塞之间的静密封部位,只要选择合适的O形圈就可以防止漏油;另一处是活塞与缸壁之间的动密封部位。
2)液压缸内漏的原因。
①活塞杆弯曲或活塞与活塞杆同轴度不好。活塞杆弯曲或活塞与活塞杆同轴度不好可使活塞与缸筒的同轴度超差,造成活塞的一侧外缘与缸筒间的间隙减小,使缸的内径产生偏摩而漏油,严重时还会引起拉缸使内漏加重。
②密封件的损坏或失效。主要原因是密封件的材料或结构类型与使用条件不符(例如密封材质太软,那么液压缸工作时,密封件极易挤入密封间隙而损伤,造成液压油的泄漏);密封件失效、压缩量不够、老化、损伤、几何精度不合格、加工质量低劣、非正规产品;密封件的硬度、耐压等级、变形率和强度范围等指标不合要求;如果密封件工作在高温环境下,将加速密封件的老化,导致密封件的失效而泄漏;密封件的安装不当、表面磨损或硬化,以及寿命到期但未及时更换。
③铁屑及硬质异物的进入。活塞外圆与缸筒之间一般有0.5mm的间隙,若铁屑或硬质异物嵌入其中,就会引起拉缸而产生内漏。
④设计、加工和安装有问题。主要原因是密封的设计不符合规范要求,密封沟槽的尺寸不合理,密封配合精度低、配合间隙超差,将导致密封件的损伤,产生液压油的泄漏;密封表面粗糙度和平面度误差过大,加工质量差,也将导致密封件的损伤,产生液压油的泄漏;密封结构选用不当,造成变形,使接合面不能全面接触而产生液压油的泄漏;装配不细心,接合面有沙尘或因损伤而产生较大的塑性变形,产生液压油的泄漏。
例如:液压缸的活塞半径、密封槽深度或宽度、装密封圈的孔尺寸超差或因加工问题而造成失圆、本身有毛刺、镀铬脱落等,密封件就会有变形、划伤、压死或压不实等现象发生,使其失去密封功能,将使零件本身具有先天性的渗漏点,在装配后或使用过程中发生渗漏。
2.预防液压缸漏油的对策
(1)防止污染物直接或间接进入液压缸。注意油箱加油孔及系统元件防雨、防尘装置的密封;维修液压系统时,应在清洁的车间内进行,不能进车间的,应选择空气清洁度高的环境;短时不能修复的,拆开部件要进行必要的密封,避免侵入杂质;当油箱加油时,要用滤网过滤,尽可能避开恶劣天气和环境;维修人员要注意个人的清洁,避免将粉尘、油污等杂质带人液压系统;拆卸液压缸前,首先要将液压缸及周围的油污、尘土等清除干净,同时注意维修工具的清洁;零件拆下修理后要进行清洗,洗后要用干燥的压缩空气吹干再进行装配;修理装配时应避免戴手套操作或用棉纱擦拭零件;装配用具及加油容器、滤网等要注意保持清洁,防止污物带人系统;适时地对油箱进行清洗,清除维修时带进的杂质以及沉积的污物;液压油的油质要坚持定期进行油样的检测,适时地更换油液。认真做好以上工作,对控制液压油的污染,降低液压缸的磨损,预防液压缸漏油,提高液压缸的使用寿命,有着非常重要的作用。
(2)要正确装配密封圈。安装O形圈时,不要将其拉到永久变形的位置,也不要边滚动边套装,否则可能因形成扭曲而漏油;安装Y形和V形密封圈时,要注意安装方向,避免因装反而漏油;对Y形密封圈而言,其唇边应对着有压力的油腔;此外,对YX形密封圈还要注意区分是轴用还是孔用,不要装错;V形密封圈由形状不同的支承环、密封环和压环组成,当压环压紧密封环时,支承环可使密封环产生变形而起密封作用,安装时应将密封环开口面向压力油腔;调整压环时,应以不漏油为限,不可压得过紧,以防密封阻力过大;密封装置如与滑动表面配合,装配时应涂以适量的液压油;拆卸后的O形密封圈和防尘圈应全部换新。
(3)减少动密封件的磨损。液压系统中大多数动密封件都经过精确设计,如果动密封件加工合格、安装正确、使用合理,均可保证长时间无泄漏。从设计角度来讲,可以采用以下措施来延长动密封件的寿命:消除活塞杆和驱动轴密封件上的径向载荷;用防尘圈、防护罩和橡胶套保护活塞杆,防止粉尘等杂质进入;使活塞杆运动的速度尽可能低。
(4)合理设计和加工密封沟槽。液压缸密封沟槽的设计或加工的好坏,是减少泄漏、防止油封过早损坏的先决条件。如果活塞与活塞杆的静密封处沟槽尺寸偏小,密封圈在沟槽内没有微小的活动余地,密封圈的底部就会因受反作用力的作用使其损坏而导致漏油。密封沟槽的设计(主要是沟槽部位的结构形状、尺寸、形位公差和密封面的粗糙度等),应严格按照标准要求进行。
防止油液由液压缸静密封件处向外泄漏,须合理设计静密封件密封槽尺寸及公差,使安装后的静密封件受挤压变形后能填塞配合表面的微观凹坑,并能将密封件内应力提高到高于被密封的压力。当零件刚度或螺栓预紧力不够大时,配合表面将在油液压力作用下分离,造成间隙过大,随着配合表面的运动,静密封就变成了动密封。
(5)采用合理的有效的维修方法。
1)液压缸拆检与维修方法。液压缸缸筒内表面与活塞密封是引起液压缸内泄的主要因素。如果缸筒内产生纵向拉痕,即使更换新的活塞密封,也不能有效地排除故障,缸筒内表面主要检查尺寸公差和形位公差是否满足技术要求,有无纵向拉痕,并测量纵向拉痕的深度,以便采取相应的解决方法。
缸筒存在微量变形和浅状拉痕时,采用强力珩磨工艺修复缸筒。强力珩磨工艺可修复比原公差超差2.5倍以内的缸筒。它通过强力珩磨机对尺寸或形状误差超差的部位进行研磨,使缸筒整体尺寸、形状公差和粗糙度满足技术要求。
缸筒内表面磨损严重,存在较深纵向拉痕时,可更换液压缸,也可采用黏结的方法进行修复。修复时,先用丙酮溶液清洗缸筒内壁,晾干后在拉伤处涂上一层胶黏剂(502胶或TG205胶),用特制的工具将胶刮平,待胶与缸筒内壁的金属表面黏在一起后,再涂上一层胶黏剂(厚度以高出缸筒内壁表面2mm左右为宜),此时应用力上、下来回将胶修刮平,使其稍微高出缸筒内表面,并尽可能达到均匀、光滑,待固化后再用细砂纸打磨其表面,直到原缸筒内壁表面高度一致时为止。
2)活塞杆、导向套的检查与维修。活塞杆与导向套间相对运动副是引起外漏的主要因素,如果活塞杆表面镀铬层困磨损而剥落或产生纵向拉痕时,将直接导致密封件的失效。因此,应重点检查活塞杆表面粗糙度和形位公差是否满足技术要求,如果活塞杆弯曲,应校直达到要求或按实物进行测绘,由专业生产厂进行制造。如果活塞杆表面镀层磨损、滑伤、局部剥落可采取磨去镀层,重新镀铬表面加工处理工艺。
3)密封件的检查与维修。活塞密封是防止液压缸内泄的主要元件。对于唇形密封件应重点检查唇边有无伤痕和磨损情况,对于组合密封应重点检查密封面的磨损量,然后判定密封件的是否可使用。另外还需检查活塞与活塞杆间静密封固有无挤伤情况。活塞杆密封应重点检查密封件和支承环的磨损情况。一旦发现密封件和导向支承环存在缺陷,应根据被修液压缸密封件的结构形式,选用相同结构形式和适宜材质的密封件进行更换,这样能最大限度地降低密封件与密封表面之间的油膜厚度,减少密封件的泄漏量。
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