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  • 1 # 迪迪科技Freestyle

    起重機是工程施工中的主要機械裝置之一,廣泛應用於道路、橋樑、發電、機場、救災等各種工程建設中,在中國經濟建設中發揮重要作用。

    液壓缸是液壓系統的重要組成部分,是液壓系統主要的執行元件。液壓缸結構簡單、工作可靠,在現代大型機械系統中得到了非常廣泛地應用。垂直液壓缸又名支腿液壓缸,是起重機在吊重時提供支反力的液壓執行元件,起重機一般設有四個垂直液壓缸, 安裝於起重機底盤附屬車架上。工作時,垂直缸外伸撐地,使整車離開地面,調節起重機水平工作狀態,保證起重機作業時穩定,非工作狀態下,垂直液壓缸縮回,恢復到行駛狀態,其可靠性影響起重機整體的可靠性。導向套處漏油是起重機垂直液壓缸常見的故障之一,也是行業內一直存在的問題,必須進行分析和改善。

    1 故障現象描述

    液壓缸通常由缸筒、活塞、活塞密封、導向套、軸密封、活塞桿等組成。導向套處漏油定義,在液壓缸工作過程中,導向套與缸筒連線處,導向套與活塞桿連線處滲油,油液沿著導向套與缸筒或者活塞桿密封處滲出,形成一片片大面積的油印、一圈一圈的油環,進而導致液壓缸不能正常工作。活塞桿每移動100 mm時,外洩漏量超過0.1 mL,稱為嚴重漏油。按照洩漏的路徑來細分導向套漏油,分為兩種形式:一種是導向套外圓靜密封漏油,另一種是導向套和杆體間漏油,當漏油較輕時也稱為軸封含油;如圖1所示。

    2 故障原因分析

    儘管垂直液壓缸執行速度不快、執行頻率不高,但其特有的工況:無杆腔壓力較高,有杆腔的壓力較低,吊重時承受較大的側向載荷。結合三包反饋資料分析,根據起重機垂直液壓缸使用環境和工況條件,造成液壓缸導向套漏油的原因主要有以下幾個方面:

    1) 外圓靜密封失效

    (1) 外圓靜密封規格小,壓縮量不夠,導致靜密封失效,特別是分體式結構的導向套,外圓靜密封的壓縮量尤為重要;(2) 和O形圈配合的擋圈裝切,液壓缸工作時壓力導致O形圈擠出或損壞,靜密封失效。

    2) 軸密封失效

    垂直液壓缸吊重工作時,大腔鎖死,有杆腔的壓力較低,而傳統的Y形圈,在低壓條件下,由於唇口未能完全展開,在偏載力較大的工況下,軸密封壓縮量不足,活塞桿上一半圓周方向上出現含油情況,在溫度較低的情況下體現更為明顯。

    3) 導向套槽底鏽蝕

    在三包反饋的液壓缸拆檢中,導向套槽底鏽蝕案例較多,特別是出廠1年左右的垂直液壓缸。出現漏油反饋的案例中,Y形圈槽底,防塵圈槽底鏽蝕都比較嚴重,從而導致垂直液壓缸的含油和漏油現象。

    4) 杆體和導向套間隙大

    在垂直液壓缸工作中,在受偏載的情況下,與受力方向相反的一側,杆體和導向套間隙會進一步加大,導致Y形圈失效,從而出現含油漏油現象。

    5) 活塞桿鏽蝕、磕碰等活塞桿外表面失效情況

    電鍍質量不合格,鍍層設計與工況不匹配,使用時防護不到位等造成活塞桿鏽蝕;施工時,伸出的活塞桿出現磕碰等情況,也會出現導向套漏油情況。

    3 建議及解決措施

    (1) 根據缸徑情況,對於導向套靜密封, 允許的情況下選擇大截面直徑的O形圈,採用兩道靜密封結構;

    (2) 與O形圈配合用的擋圈,選擇非開口形式;

    (3) 軸密封採用內嵌O形圈形式的Y形圈。內嵌O形圈的Y形圈密封設計,可以有效改善低壓下的密封效能;比傳統Y形圈,過盈量要略大。考慮到垂直液壓缸可能承受的側向載荷會降低密封圈的接觸應力,適當提供密封圈的過盈量,可以大大降低發生油液滲漏的風險;

    (4) 針對導向套槽底鏽蝕,可以採用防水防塵形式,提升防塵能力;針對高附加值或者惡劣工況工作的主機,液壓缸導向套槽底可採用防鏽處理,例如發黑、鍍鋅、鎳磷合金處理等方案;

    (5) 產品研發過程中合理設計配合間隙,要結合常規液壓缸設計規範及垂直液壓缸特性;同時間隙大小的選擇和導向套結構,密封組合形式相關性很大,結合臺架試驗和主機驗證結果,形成系列液壓缸導向套和活塞桿公差間隙設計規範。

    目前,我廠市場上發現的垂直液壓缸導向套漏油故障,導向套槽底鏽蝕比例佔比較高,我們透過改變防塵形式、調整導向套密封配合間隙等一系列對策,有效解決了導向套漏油反饋較高的情況,提高了垂直液壓缸可靠性。

    摘自--《液壓氣動與密封》金全明

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