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本文發(fā)表在《工程機械》2001No5
3 V6 o2 Q3 l* o5 n工程機械液壓缸泄漏故障的診斷及維修
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王福山
8 L. G. Y/ V+ Z e, S$ y在對履帶式挖掘機故障調(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械液壓系統(tǒng)的主要故障。
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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。
8 e0 \ t, t/ \, V( F1 n$ N一．液壓缸泄漏原因
; K0 n8 j4 P9 s, B; \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。
" U B+ f5 o# [9 O' L⒈密封件的結(jié)構(gòu)形式與材質(zhì)
9 {7 _- G+ W( Y6 ?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 }' ^. H, {/ g8 k8 E⒉密封槽與密封接觸表面的質(zhì)量
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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。
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⒊密封件磨損與安裝
- x/ K2 r$ K- @+ H0 R4 m6 u. Q0 N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。
- r. h! v6 Z8 C$ P! Y; @7 y⒋密封件工作環(huán)境
' W% ]5 j3 s* m. Z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。
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⒌液壓緩沖閥磨損
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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。
, K2 G/ U* B j# V, _# i⒍液壓系統(tǒng)的污染
6 \3 j1 ?' S3 S, L: c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。
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⒎因焊接不良產(chǎn)生的外漏
! x, A m" H8 R. V" |, S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。
* n8 m, Z& e1 x; B3 _$ @# \二．液壓缸泄漏故障診斷方法
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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)驗和診斷技術(shù)是很難判斷的。對于工程機械而言，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。有關(guān)國家和行業(yè)標準對典型工程機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。
& }& k' `. y$ @# c& |( H表1工程機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
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1 i# W8 i) \2 \! q5 }; q' ~& c& Y6 u% Z2 R" i2 D
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/ N$ ?( `" ?3 ? 序號 | $ i& W' s" A0 l0 p3 ^$ G
0 o5 A; C: w9 S+ y. Y" q x 標準代號及名稱 | ) o/ [1 t$ d# ~
1 q4 W3 v, x* B( y$ B. E* l5 s, g 試驗方法 |
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) g, A" a6 ?8 ]! c: U5 V 工作裝置（液壓缸）位移量 |
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JB/T1666-1997《履帶式推土機 型式試驗方法》
% E2 x: W) ?* Z( f6 [2 B- K6 ~JB/SQ9.1-87《履帶式推土機 產(chǎn)品質(zhì)量分等》 |
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" R9 f7 x# Y" I. j4 @3 g0 T 1初始油溫50±ffice:smarttags" />3℃ 2 q" I, @1 h8 k. e
2將推土鏟提升到最大位置，發(fā)動機熄火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。 " H: J+ N4 K a7 \- M+ l
3計算沉降量：h1-h2 |
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8 P' g4 E% _7 O2 g$ W/ x/ } 推土鏟沉降量≤120 mm/15min
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) Z: _# f' e- j5 L 2 | " y9 `+ g) U% ^2 |9 G: E0 Z: V' [
5 d$ k& h3 o+ Q6 g# [5 T/ h4 B JB/T3698.2-1998《輪胎式裝載機技術(shù)條件》 ) V1 d s E/ `: \/ @6 A
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/ [! R# t2 {% O( P$ s2 F 1初始油溫50±3℃ : U1 a( m: z' w# W" e9 V
2鏟斗后翻承額定載荷 7 _6 \4 Z4 ^0 y6 y
3提升液壓缸使鏟斗至最高位置 0 ?1 O" r5 [$ Y2 J$ ]
4發(fā)動機熄火后測量液壓缸的位移量 | ( H: j* v9 b, E+ ]* H
c A) P; t, |8 s+ L 鏟斗液壓缸≤20 mm/h
* w* N$ x* m, Y7 O9 t動臂液壓缸≤50 mm/h |
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| 1 U& x. l" o. i% d, f! l' S
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6 A9 u; J8 ? |2 T
GB/T9139.2-1996《液壓挖掘機技術(shù)條件》 |
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" p: l1 y6 L5 Y( A5 i 1初始油溫50±3℃
5 o# L, D: U9 u( V+ Z, `2鏟斗裝滿物料（標準載荷）
$ B7 {0 l2 x& ^3反鏟挖掘機動臂液壓缸、鏟斗液壓缸全伸
. u: Z' j8 k( g ~& w \4正鏟挖掘機鏟斗放平，工作裝置提升至最高位置
) X& }! d1 C& C8 t5 o+ K5發(fā)動機熄火后測量液壓缸的位移量 | 3 Y$ x* s4 c! f' o, n
/ z" X! N4 d$ C$ J) w 動臂液壓缸≤200 mm/h |
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/ a b ]8 s& A& Z1 m$ f在工程機械使用過程中，一旦發(fā)現(xiàn)工程機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)驗診斷法、相關(guān)分析法和試驗方法，在不拆卸液壓缸的前提下，對液壓系統(tǒng)的泄漏故障進行診斷，進一步判斷液壓缸泄漏的可能性。
$ f& I2 p- g- l$ Z* a2 @⒈經(jīng)驗診斷法
# P. p0 d/ K V) d5 L& J" i( G, W4 S7 j/ z診斷液壓缸泄漏的經(jīng)驗方法可用“問、檢”二字概括。具體來講：
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“問”就是維修人員向操作人員詢問故障機械的基本情況。主機有哪些異�，F(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)是因密封件磨損嚴重而出現(xiàn)的。
, [6 J: w7 d5 k' F0 i2 ^) Z* |“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。
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⒉相關(guān)分析法
: _9 k5 I8 s+ W4 b% z8 R0 l% m6 _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：
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液壓油箱 液壓齒輪泵 多路換向閥 鏟斗液壓缸 工作裝置
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3 r# d4 D) c" S( o) w液壓缸過載閥
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主安全閥
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圖2 液壓系統(tǒng)關(guān)聯(lián)示意圖
$ E: Z' F V% ^+ a, `4 s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，為下一步準確診斷提高了條件，節(jié)省故障診斷時間。
) f( }$ U) r$ Z, p9 n$ R6 x⒊試驗方法
$ R( q9 x) v, y首先，在未拆卸液壓系統(tǒng)元件時，按試驗操作規(guī)程將工程機械開機就位（如起重機打出支腿、墊平支腿）；然后，操作換向閥使液壓缸的活塞運行至試驗位置，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。
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7 {3 p. R$ A/ m3 n6 p" w% q4 e⑴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
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圖2 液壓缸原理示意圖
; p9 {8 |! K7 [, F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。
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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。
: ?7 b8 s5 i, U1 g1 W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。
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# N/ \: d9 ?5 w8 ]. ?- Y三．液壓缸拆檢與維修方法
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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。
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⒈密封件的檢查與維修
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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)重點檢查唇邊有無傷痕和磨損情況，對于組合密封應(yīng)重點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�；钊麠U密封應(yīng)重點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。
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⒉缸筒檢查與維修
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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。
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如果缸筒存在微量變形和淺狀拉痕時，可采用強力珩磨工藝修復(fù)缸筒。強力珩磨工藝可修復(fù)比原公差超差2.5倍以內(nèi)的缸筒。它通過強力珩磨機對尺寸或形狀誤差超差的部位進行珩磨，使缸筒整體尺寸、形狀公差和粗糙度滿足技術(shù)要求。
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如果缸筒內(nèi)表面磨損嚴重，存在較深縱向拉痕時，最好是按照實物進行測繪，由專業(yè)生產(chǎn)廠按缸筒制造工藝重新生產(chǎn)進行更換。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。
3 a; t H" n0 s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，通過強力珩磨機對缸筒進行珩磨，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。
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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。流鍍前通過強力珩磨機對缸筒進行珩磨，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。
+ Y( W* Q8 M8 x! W0 S, \ l. _粘接缸筒內(nèi)表面修復(fù)是通過TS311減磨修補劑修復(fù)缸筒。TS311減磨修補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1mm以上深度的溝槽，然后用丙酮清洗溝槽表面，用缸筒內(nèi)徑仿形板將調(diào)好的TS311減磨修補劑敷涂于打磨好的表面上，用力刮平，確保壓實，并高于缸筒內(nèi)表面，待固化后，進行打磨留出精加工余量，最后通過研磨使缸筒整體尺寸、形狀公差和粗糙度達到要求。
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⒊活塞桿、導(dǎo)向套的檢查與維修
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活塞桿與導(dǎo)向套間相對運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)按照實物進行測繪，依據(jù)活塞桿加工工藝，由專業(yè)生產(chǎn)廠進行制造。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。
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導(dǎo)向套應(yīng)重點檢查導(dǎo)向套內(nèi)表面與活塞桿相對運動表面，如果產(chǎn)生不均勻的磨損，不圓度在0.3mm以上時，應(yīng)按照實物進行測繪，由專業(yè)生產(chǎn)廠按導(dǎo)向套制造工藝進行生產(chǎn)，然后更換。
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⒋緩沖閥的檢查與維修
( |" K1 V; K/ S( O1 G2 E5 s對于閥緩沖液壓缸，應(yīng)重點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，最好是按照實物進行測繪，由專業(yè)生產(chǎn)廠按液壓閥制造工藝重新生產(chǎn)進行更換。也可運用磨料進行閥芯與閥座配磨方法進行修復(fù)。
4 w9 m) P8 P. A. g; o1 e
7 P3 B5 C; n9 w# a
* j8 R) G- }: h+ T' N0 [" p/ P( |
3 ^* \ ]6 e% A
參考文獻
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; ^$ v- o+ Z0 }) X+ N! S
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發(fā)表于 2006-3-7 08:59:31
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