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
在對履帶式挖掘機(jī)故障調(diào)查統(tǒng)計(jì)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)。
% _* M' c. h0 |$ q' e一.液壓缸泄漏原因
I6 g: \0 {4 |* p( D+ D; S5 H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)
+ b1 `7 ?' {- |' ]4 Z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。
8 W' H6 s( c7 u& {! _) k⒉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
& {4 D/ R- C- f9 K: i+ a6 u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
5 h' s5 E1 c" r W; @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。
( s. w9 y: D3 f8 n7 ? A⒌液壓緩沖閥磨損
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 ?8 i1 r1 U( W7 g# N8 J⒍液壓系統(tǒng)的污染
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。
0 j2 r; W# k p0 G; D⒎因焊接不良產(chǎn)生的外漏
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。
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。
C) g+ `! z3 g' x5 v% m9 ]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
6 F6 t1 Q; n+ D& x' j3 h1 C/ f( V& T/ G5 B# y Z
8 {, s- L: L# Z0 \9 J
序號 | 7 [% z1 t, M, O4 f9 L
1 v# Y# c1 H: C
標(biāo)準(zhǔn)代號及名稱 |
, l. w' G. o, q. D# V0 ?8 n
試驗(yàn)方法 |
工作裝置(液壓缸)位移量 |
1 |
) p) f- V; z7 ?! b& F
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》 |
3 b0 b2 ~' H. z8 R! c/ H/ r
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(jì)算沉降量:h1-h2 | 3 U. a9 d$ k7 C- ?$ z
/ K/ A! q9 [" p9 I
推土鏟沉降量≤ |
$ W Q8 P! q: d( j; c
2 |
JB/T3698.2-1998《輪胎式裝載機(jī)技術(shù)條件》 |
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 | * l8 t0 a* {9 u$ s
0 C( \/ n, z; g7 r' B B! v
鏟斗液壓缸≤ 動臂液壓缸≤ |
5 Q. L. [* F( y8 l1 S" G4 b8 m
3 | ( y; U- ~" g. X% _* d
GB/T9139.2-1996《液壓挖掘機(jī)技術(shù)條件》 | 0 p7 a% q& d6 U# i# p: C# ~9 a. c8 U
1 @; k. a$ c+ _& e" O. R* n; O
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 |
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。
' u) \, X) D5 w, }9 ?; C⒈經(jīng)驗(yàn)診斷法
! w2 P# c6 j' B& t1 J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:
& ]3 x9 U" F; K“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。
“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
2 G: F4 J8 X. f/ P4 C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:
5 i( N; U/ S+ o' l: k" Z, U* g( `
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。
⒊試驗(yàn)方法
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。
8 h4 m- o1 F" o; |% c z( g⑴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
% c0 Y1 ^$ @3 O/ M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。
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。
4 W3 i6 }: v( B; P6 |( f6 l& i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)
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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)
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