ffice" />本文發(fā)表在《工程機(jī)械》2001No5
工程機(jī)械液壓缸泄漏故障的診斷及維修
王福山
, c8 e' v% K+ \; Y/ Z) |8 i在對履帶式挖掘機(jī)故障調(diào)查統(tǒng)計分析中,，我們發(fā)現(xiàn)液壓系統(tǒng)泄漏故障占20~30%，而液壓缸的泄漏又占其中的33%。因此液壓缸的泄漏已成為工程機(jī)械液壓系統(tǒng)的主要故障。
液壓缸的泄漏一般為內(nèi)泄漏和外漏兩種情況,。內(nèi)泄漏主要影響液壓缸的技術(shù)性能，使之出現(xiàn)出力不足,、運(yùn)動速度緩慢和工作不平穩(wěn)等現(xiàn)象,。外漏將導(dǎo)致環(huán)境的污染和能源的浪費(fèi)。
一．液壓缸泄漏原因
' { ~. D+ w# z# J; A9 N8 j$ Q造成液壓缸泄漏的因素主要有：密封件的結(jié)構(gòu)形式與材質(zhì),、密封槽與密封接觸表面的質(zhì)量,、密封件磨損與安裝、密封件工作環(huán)境,、緩沖閥磨損,、液壓系統(tǒng)的污染及液壓缸焊接缺陷等。
⒈密封件的結(jié)構(gòu)形式與材質(zhì)
( L9 \; R- y0 ^" e) L* S5 ^% c) ]密封件的結(jié)構(gòu)形式與材質(zhì)的差異將直接影響液壓缸的泄漏,。如果密封材質(zhì)太軟,，那么液壓缸工作時，密封件極易擠入密封間隙而損傷,，造成液壓油的泄漏,。如果密封材質(zhì)太硬，即使在較大的外力作用下,，密封件變形也較困難,，顯然它對密封面產(chǎn)生的初始接觸應(yīng)力和附加接觸應(yīng)力勢必較低,，從而加劇了液壓缸的泄漏。如果密封材料與液壓油不相容,，密封件將產(chǎn)生溶漲,、軟化、溶解等現(xiàn)象,，使密封件彈性降低喪失密封能力,，造成液壓油的泄漏。
⒉密封槽與密封接觸表面的質(zhì)量
密封件安裝在尺寸精度較低,，表面粗糙度及形位公差較低的密封副內(nèi),，將導(dǎo)致密封件的損傷，產(chǎn)生液壓油的泄漏,。
⒊密封件磨損與安裝
, a7 G/ d. n9 q, `( l密封件具有較高的尺寸精度和形狀位置精度,。密封件的磨損和在密封件裝配過程中造成的損傷，是液壓缸泄漏的主要原因,。
⒋密封件工作環(huán)境
/ a* V+ m5 }" v0 i, T9 f如果密封件工作在高溫環(huán)境下,，將加速密封件的老化，導(dǎo)致密封件的失效而泄漏,。
⒌液壓緩沖閥磨損
1 ]4 R2 L% V, l) t5 o; F+ l對于閥緩沖液壓缸,，液壓緩沖閥閥芯與閥座磨損是液壓缸泄漏的主要原因。
5 Y* n, B2 X8 Y+ M. c8 s7 Z⒍液壓系統(tǒng)的污染
. G, D" p2 u; U+ m* e4 G5 n如果液壓系統(tǒng)受到污染,，含有顆粒物的液壓油作用在密封件運(yùn)動表面上,，產(chǎn)生研磨作用，導(dǎo)致密封件的失效產(chǎn)生泄漏,。
- u9 s. N5 l1 k2 V* H⒎因焊接不良產(chǎn)生的外漏
{0 ?/ z( w4 @0 H9 j1 [! [! |焊接連接在液壓缸中采用較多,，裂紋使焊接中經(jīng)常出現(xiàn)的問題，也是液壓缸產(chǎn)生外漏的原因之一,。裂紋的產(chǎn)生主要是焊接工藝不當(dāng)和承受變載荷疲勞所至,。
6 D: }" h+ P, q/ Z6 Y1 Z) h二．液壓缸泄漏故障診斷方法
液壓缸的外漏現(xiàn)象非常直觀，而液壓缸的內(nèi)泄漏既看不見,，也摸不到。尤其在工程機(jī)械上,，液壓缸的內(nèi)泄漏與液壓閥間有著相互牽連的關(guān)系,，沒有一定的經(jīng)驗(yàn)和診斷技術(shù)是很難判斷的。對于工程機(jī)械而言,，液壓系統(tǒng)的泄漏量一般采用液壓缸或工作裝置位移量指標(biāo),。有關(guān)國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對典型工程機(jī)械液壓缸或工作裝置因液壓系統(tǒng)內(nèi)泄漏引起的位移量作了具體規(guī)定如表1所示。
表1工程機(jī)械液壓缸或工作裝置因液壓系統(tǒng)內(nèi)泄漏引起的位移量
& V) O3 @& L7 p& B! G/ Z3 e; k" {2 ~8 i
|
序號 |
標(biāo)準(zhǔn)代號及名稱 | 7 a2 D. H h+ v( i' l2 K
" A4 A8 o9 z( [( o
試驗(yàn)方法 | / Y; q$ |, }4 U5 T7 j# c
( ?9 ~9 g, o# c& ^0 G
工作裝置（液壓缸）位移量 |
| 7 O& b% r9 A7 U p: v; _# e
1 |
JB/T1666-1997《履帶式推土機(jī) 型式試驗(yàn)方法》 JB/SQ9.1-87《履帶式推土機(jī) 產(chǎn)品質(zhì)量分等》 | 6 p4 q, P+ F w8 }
1初始油溫50±ffice:smarttags" /> 2將推土鏟提升到最大位置,，發(fā)動機(jī)熄火5分鐘后,，測量推土鏟鏟尖初始離地高度h1,，在經(jīng)過15分鐘后，測量土鏟鏟尖初始離地高度h2,。 3計算沉降量：h1-h2 |
7 l( d9 j) ^) a
推土鏟沉降量≤ |
| ( ?6 Z# v; r: J
2 |
JB/T3698.2-1998《輪胎式裝載機(jī)技術(shù)條件》 | - J$ t* K8 I4 M: H) o
1初始油溫50± 2鏟斗后翻承額定載荷 3提升液壓缸使鏟斗至最高位置 4發(fā)動機(jī)熄火后測量液壓缸的位移量 |
鏟斗液壓缸≤ 動臂液壓缸≤ |
| , W; @5 {9 K9 B% q/ i0 u* w2 X- j
3 |
3 B) R+ L+ D, F! h; O/ w! N
GB/T9139.2-1996《液壓挖掘機(jī)技術(shù)條件》 |
* k5 J3 J6 ]# H u4 M
1初始油溫50± 2鏟斗裝滿物料（標(biāo)準(zhǔn)載荷） 3反鏟挖掘機(jī)動臂液壓缸,、鏟斗液壓缸全伸 4正鏟挖掘機(jī)鏟斗放平，工作裝置提升至最高位置 5發(fā)動機(jī)熄火后測量液壓缸的位移量 | 9 U' [' J. ^0 c B3 C9 ] T
動臂液壓缸≤ |
在工程機(jī)械使用過程中,，一旦發(fā)現(xiàn)工程機(jī)械液壓缸或工作裝置位移量超過規(guī)定值時,，可斷定是由于液壓系統(tǒng)泄漏引起的故障。通過采用經(jīng)驗(yàn)診斷法,、相關(guān)分析法和試驗(yàn)方法,，在不拆卸液壓缸的前提下，對液壓系統(tǒng)的泄漏故障進(jìn)行診斷,，進(jìn)一步判斷液壓缸泄漏的可能性,。
⒈經(jīng)驗(yàn)診斷法
+ ?; U1 R# n$ z. E% W診斷液壓缸泄漏的經(jīng)驗(yàn)方法可用“問、檢”二字概括,。具體來講：
; I4 x) u: B6 ?) l5 s" s; g# K' m“問”就是維修人員向操作人員詢問故障機(jī)械的基本情況,。主機(jī)有哪些異常現(xiàn)象,；故障是突發(fā)的,，還是漸發(fā)的；使用中是否有違章操作,，液壓系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)情況,；液壓油是否更換過，等等,。在獲得這些信息后,，可基本確定液壓缸內(nèi)泄漏可能性的大小。一般來講,，突發(fā)性故障,，大多是因液壓系統(tǒng)受到污染或意外載荷造成液壓閥或密封件失效引起的；漸發(fā)性故障,，則多數(shù)是因密封件磨損嚴(yán)重而出現(xiàn)的,。
1 m0 Z- [6 f% k. X2 q) V9 K( I“檢”主要是維修人員親自檢查液壓系統(tǒng)的工作情況。首先排除非泄漏性故障,，然后檢查液壓油的變質(zhì)和污染程度,。最后維修人員操作液壓換向閥，使液壓缸運(yùn)動到極限位置時,，可觀測液壓系統(tǒng)工作壓力,，一旦工作壓力達(dá)不到規(guī)定值，而通過調(diào)節(jié)安全閥壓力仍不發(fā)生變化時,，則是液壓缸內(nèi)泄造成的,。
⒉相關(guān)分析法
^. z x8 P3 @$ F+ |! E1 i$ d4 B液壓系統(tǒng)的內(nèi)泄漏與液壓元件有著相互牽連的關(guān)系,，根據(jù)它們之間的相互關(guān)系可縮小故障診斷的范圍。如ZL60裝載機(jī)出現(xiàn)鏟掘無力,、動作緩慢的故障現(xiàn)象時,，其液壓系統(tǒng)工作過程為：
" X* T# a& k! C0 }& _
圖2 液壓系統(tǒng)關(guān)聯(lián)示意圖
液壓系統(tǒng)中每一個液壓元件的內(nèi)泄漏都可能是故障的原因。但是從工作裝置液壓系統(tǒng)中可知,，動臂液壓缸與鏟斗液壓缸有相互聯(lián)系,。那么我們可以操作一下動臂液壓缸，如果也出現(xiàn)鏟斗液壓缸工作情況,，則可以肯定內(nèi)泄漏就是液壓齒輪泵或多路換向閥,；如果動臂液壓缸工作正常，則可以說明內(nèi)泄漏發(fā)生在鏟斗液壓缸和過載閥中,。通過這種相關(guān)分析法,，至少可以確定故障的大致范圍，為下一步準(zhǔn)確診斷提高了條件,，節(jié)省故障診斷時間,。
4 B; `1 m$ C8 a⒊試驗(yàn)方法
0 t. R) {5 Z- `) o+ l! u: G$ w2 g首先，在未拆卸液壓系統(tǒng)元件時,，按試驗(yàn)操作規(guī)程將工程機(jī)械開機(jī)就位（如起重機(jī)打出支腿,、墊平支腿）；然后,，操作換向閥使液壓缸的活塞運(yùn)行至試驗(yàn)位置,，拆開液壓缸回油腔管路，通過觀察油口是否有液壓油流出,，可判斷液壓缸的泄漏情況,。
# o& a8 Q7 i2 _/ f/ \⑴疊加有過載閥液壓缸 ⑵疊加有平衡閥液壓缸 ⑶疊加有雙向液壓鎖液壓缸
圖2 液壓缸原理示意圖
對于疊加有過載閥液壓缸，操作換向閥使被試液壓缸的活塞運(yùn)行至極限位置,，當(dāng)液壓系統(tǒng)升壓后,，拆開液壓缸回油腔管路a和aˊ油口，觀察油口a和aˊ有無液壓油流出,，如果aˊ油口有液壓油流出,，表明液壓缸內(nèi)泄。如果a油口有液壓油流出,，則是過載閥泄漏,。
/ r+ C1 s% B3 ?3 G. f# G對于疊加有平衡閥液壓缸，可操作換向閥使被試液壓缸的活塞適當(dāng)伸出,，通過工作裝置承載，使液壓缸無桿腔產(chǎn)生壓力,，然后,，操作換向閥至中位,，拆開液壓缸進(jìn)出油口c和d，觀察油口c和d的泄漏量,。如果c油口有液壓油流出,，表明液壓缸內(nèi)泄。如果d油口有液壓油流出,，則平衡閥泄漏,。
對于疊加有雙向液壓鎖液壓缸，同樣操作換向閥使被試液壓缸的活塞適當(dāng)伸出,，通過工作裝置承載,，使液壓缸無桿腔產(chǎn)生壓力，然后,，操作換向閥至中位,，拆開液壓缸進(jìn)出油口e和f，觀察油口e和f的泄漏量,。如果e油口有液壓油流出,，說明液壓鎖在無桿腔方向不閉鎖；如果活塞桿受載回縮,，油口e無液壓油流出,，而油口f有液壓油流出，說明液壓缸內(nèi)泄,，同時液壓鎖在有桿腔方向不閉鎖,；如果兩油口均無液壓油流出，說明雙向液壓鎖工作正常,，液壓缸內(nèi)泄,。
三．液壓缸拆檢與維修方法
一旦液壓缸出現(xiàn)泄漏故障，就必須拆卸液壓缸,，對液壓缸泄漏原因進(jìn)行檢查,。針對故障產(chǎn)生的原因應(yīng)采取相應(yīng)的維修方法。
⒈密封件的檢查與維修
活塞密封是防止液壓缸內(nèi)泄的主要元件,。對于唇形密封件應(yīng)重點(diǎn)檢查唇邊有無傷痕和磨損情況,，對于組合密封應(yīng)重點(diǎn)檢查密封面的磨損量，然后判定密封件的是否可使用,。另外還需檢查活塞與活塞桿間靜密封圈有無擠傷情況,。活塞桿密封應(yīng)重點(diǎn)檢查密封件和支撐環(huán)的磨損情況,。一旦發(fā)現(xiàn)密封件和導(dǎo)向支承環(huán)存在缺陷,，應(yīng)根據(jù)被修液壓缸密封件的結(jié)構(gòu)形式，選用相同結(jié)構(gòu)形式和適宜材質(zhì)的密封件進(jìn)行更換，這樣能最大限度地降低密封件與密封表面之間的油膜厚度,，減少密封件的泄漏量,。
⒉缸筒檢查與維修
液壓缸缸筒內(nèi)表面與活塞密封是引起液壓缸內(nèi)泄的主要因素，如果缸筒內(nèi)產(chǎn)生縱向拉痕,，即使更換新的活塞密封,，也不能有效地解決故障，缸筒內(nèi)表面主要檢查尺寸公差和形位公差是否滿足技術(shù)要求,，有無縱向拉痕,，并測量縱向拉痕地深度，以便采取相應(yīng)地解決方法,。
如果缸筒存在微量變形和淺狀拉痕時,，可采用強(qiáng)力珩磨工藝修復(fù)缸筒。強(qiáng)力珩磨工藝可修復(fù)比原公差超差2.5倍以內(nèi)的缸筒,。它通過強(qiáng)力珩磨機(jī)對尺寸或形狀誤差超差的部位進(jìn)行珩磨,，使缸筒整體尺寸、形狀公差和粗糙度滿足技術(shù)要求,。
如果缸筒內(nèi)表面磨損嚴(yán)重,，存在較深縱向拉痕時，最好是按照實(shí)物進(jìn)行測繪,，由專業(yè)生產(chǎn)廠按缸筒制造工藝重新生產(chǎn)進(jìn)行更換,。也可采用熱噴涂、流鍍和粘接等表面修復(fù)技術(shù)修復(fù)缸筒,。
熱噴涂缸筒內(nèi)表面修復(fù)是將熔融狀態(tài)下的噴涂材料,，通過高速氣流使其霧化噴射在缸筒表面上，形成噴涂層的一種金屬表面處理方法,。熱噴涂后,，通過強(qiáng)力珩磨機(jī)對缸筒進(jìn)行珩磨，使其整體尺寸,、形狀公差和粗糙度滿足技術(shù)要求,。熱噴涂缸筒表面修復(fù)有火焰噴涂、電弧噴涂,、等離子噴涂和粉末爆炸噴涂等方法,。
流鍍缸筒內(nèi)表面修復(fù)是通過電—化學(xué)沉積獲得規(guī)定厚度的鍍層。流鍍前通過強(qiáng)力珩磨機(jī)對缸筒進(jìn)行珩磨,，獲得理想的整體尺寸和形狀公差,。流鍍工藝是以液壓缸體為鍍槽，液壓缸腔置陽極,，液壓缸內(nèi)壁與陰極相連,，且和陽極保證一定的均勻的間隙,，通過直流電的作用，使鍍液中金屬離子在液壓缸內(nèi)壁上得到電子,，還原成為金屬原子,，沉積在在液壓缸內(nèi)壁上,，獲得所需整體尺寸,、形狀公差和粗糙度滿足技術(shù)要求的鍍層。
粘接缸筒內(nèi)表面修復(fù)是通過TS311減磨修補(bǔ)劑修復(fù)缸筒,。TS311減磨修補(bǔ)劑是一種主要用于磨損,、滑傷等金屬零件的修復(fù)。修復(fù)過程中,，首先用工業(yè)純丙酮清洗缸筒內(nèi)表面,，清除干凈表層油污。再用合金刮刀在滑傷表面剃出
⒊活塞桿,、導(dǎo)向套的檢查與維修
活塞桿與導(dǎo)向套間相對運(yùn)動副是引起外漏的主要因素，如果活塞桿表面鍍鉻層因磨損而剝落或產(chǎn)生縱向拉痕時,，將直接導(dǎo)致密封件的失效,。因此，應(yīng)重點(diǎn)檢查活塞桿表面粗糙度和形位公差是否滿足技術(shù)要求,，如果活塞桿彎曲應(yīng)按照實(shí)物進(jìn)行測繪,，依據(jù)活塞桿加工工藝，由專業(yè)生產(chǎn)廠進(jìn)行制造,。如果活塞桿表面鍍層磨損,、滑傷、局部剝落可采取磨去鍍層,，重新鍍鉻表面加工處理工藝,。
導(dǎo)向套應(yīng)重點(diǎn)檢查導(dǎo)向套內(nèi)表面與活塞桿相對運(yùn)動表面，如果產(chǎn)生不均勻的磨損,，不圓度在
⒋緩沖閥的檢查與維修
對于閥緩沖液壓缸,，應(yīng)重點(diǎn)檢查緩沖閥閥芯與閥座磨損情況。一旦發(fā)現(xiàn)磨損量加大,、密封失效時,，最好是按照實(shí)物進(jìn)行測繪，由專業(yè)生產(chǎn)廠按液壓閥制造工藝重新生產(chǎn)進(jìn)行更換,。也可運(yùn)用磨料進(jìn)行閥芯與閥座配磨方法進(jìn)行修復(fù),。
參考文獻(xiàn)
⑴張仁杰. 液壓缸設(shè)計制造與維修. 機(jī)械工業(yè)出版社,1989年
⑵李思鼎…工程機(jī)械液壓系統(tǒng)內(nèi)泄漏故障的診斷及預(yù)防.建筑機(jī)械,1998(3)
⑶蔡祖光.液壓缸常用密封件的泄漏與預(yù)防.液壓與氣動.1998(3)
⑷胡岸法…強(qiáng)力珩磨修復(fù)缸筒,工程機(jī)械 1999(10)