【液壓油缸】如何降低液壓油缸的故障率
作為液壓油缸的生產(chǎn)廠家,一般對油缸的各方面技術(shù)都很精通,但對密封技術(shù)就不一定很了解。一般廠家只知道使用,不一定知道密封原理,密封件的動態(tài)變化,密封件在油缸里是怎樣工作的。液壓油缸的生產(chǎn)廠家必須了解密封技術(shù),才能根據(jù)不同的技術(shù)要求,選用不同的密封件。而密封件廠家也必須了解油缸的工作原理,采用不同的設(shè)計,來滿足油缸的技術(shù)要求,所以需要油缸生產(chǎn)廠家與密封件生產(chǎn)廠家的緊密配合,才能減少油缸出故障的幾率。
一、先談液壓密封件的幾種狀態(tài)(唇形密封)
(1)密封件在沒安裝時,有四個尺寸,大家都可以看的到,用量具測的到。這四個尺寸為:密封件根部的內(nèi)徑、根部外徑,唇口的內(nèi)徑、唇口外徑。
(2)密封件安裝到溝槽內(nèi)還未工作時,溝槽尺寸不變,而密封件的尺寸已經(jīng)全部變化,四個尺寸為:密封件根部外徑,外唇直徑同時變化為溝槽外徑;內(nèi)唇直徑為活塞桿直徑,根部內(nèi)徑為密封件與活塞桿之間的間隙量加上活塞桿直徑。
(3)當(dāng)油缸開始工作起壓力時,密封件的工作狀態(tài)為:內(nèi)、外唇口緊貼內(nèi)、外壁向后微動。密封件根部向后擠壓,隨著壓力的增大,液壓油對密封件的作用力也加大,密封件的整體變形量也就加大。當(dāng)工作周期完成,油缸無壓力時,密封件又恢復(fù)成原狀。反復(fù)變形,反復(fù)恢復(fù),直到密封件雙唇有效量全部損失,密封件才損壞。
密封件
二、液壓油缸溝槽尺寸公差與密封件的配合
(1)往復(fù)運(yùn)動密封的形式很多,常見的有L型、U型、V型、與Y型等,其形狀多為唇形密封。
(2)往復(fù)運(yùn)動唇型密封相當(dāng)廣泛地應(yīng)用于液壓系統(tǒng)的往復(fù)運(yùn)動油缸內(nèi)。這種密封件受壓面呈唇型,在安裝時有極小的過盈量,使唇緣與密封面充分接觸,產(chǎn)生密封作用。當(dāng)油缸工作時,隨著壓力的升高,其接觸力與接觸面積增大,密封性能隨壓力增大而提高。而在液壓油缸回程時壓力降低,接觸面積與接觸力下降,密封性能隨之降低,這種唇口運(yùn)行過程類似于人體呼吸過程。另外此過程還起到一個潤滑唇口的作用。
(3)世界上各國的密封件生產(chǎn)廠家都對溝槽尺寸的公差及粗糙度有嚴(yán)格的要求。所以液壓油缸生產(chǎn)廠家必需嚴(yán)格按公差及粗糙度要求來生產(chǎn)油缸。如果不按要求生產(chǎn)油缸則會出現(xiàn)三種情況:
情況一:溝槽過深,會產(chǎn)生兩種情況:
A、密封件根部與溝槽間的間隙變大,就會使密封件根部產(chǎn)生不固定。
B、密封唇口與密封面的過盈量變小,密封件的反彈力就變小,那么活塞桿在跳動時低壓漏油的故障率就會增多。
情況二:溝槽過淺,也會產(chǎn)生兩種情況:
A、導(dǎo)致封油唇口與密封面過盈量加大,接觸面積加大,從而導(dǎo)致摩擦力變大,在油缸回程時密封件唇口得不到有效的潤滑,發(fā)熱量增大,就加速了密封件唇口的損壞。
B、導(dǎo)致密封件根部間隙量變小,結(jié)果密封件根部在油缸起高壓時被擠出的幾率增大。
情況三:油缸的粗糙度。如果液壓油缸的粗糙度超出要求也會導(dǎo)致兩種情況:
A、會導(dǎo)致密封件的內(nèi)外唇口的摩擦力加大,唇口的損壞速度加快。
B、密封件與油缸的各接觸表面積油量增多,產(chǎn)生滲油可能性加大。
安裝好密封件的活塞桿
三、密封件及墊片的選用:液壓油缸有不同的技術(shù)要求,密封件也必須根據(jù)液壓油缸的技術(shù)要求來生產(chǎn)不同技術(shù)要求的密封件。
1、如油缸要求25MPa以上壓力,速度0-0.5米/秒,油溫80℃,要滿足以上條件,則密封件必需達(dá)到以下技術(shù)要求:
(1)密封件硬度選用92度~97度,油缸壓力越高,選用密封件硬度越大。
(2)密封件唇口的線速度必須滿足0.5米/秒。
(3)密封件耐溫必須滿足-30℃~110℃溫度。因為密封件唇口接觸面的溫度要高于液壓油溫度,所以密封件選用必須耐高溫110℃;而有些地方的氣溫在-30℃左右,所以密封件的選用要耐低溫-30℃。
(4)要選用專用密封件,如軸密封,只能選用軸專用密封件。活塞密封只能選用活塞專用密封件,而不能選用軸與活塞兩用密封件。因為兩用密封件根部寬度小于專用密封件根部寬度。在高壓時兩用密封件根部變形量大,專用密封件在同等壓力時根部較寬,壓縮變形量較小,被活塞桿擠出的可能性就變小。
(5)密封件根部要加上墊圈。為什么要加墊圈,墊圈硬度是多少?由于油缸壓力在25MPa以上,密封件的高度決定了密封件根部變形量的大小,也就是擠出間隙的大小,因為墊圈也有硬度,也有變形量,加上墊圈等于減少了密封件的變形量,使密封件在高壓時,根部減小了與活塞桿或缸體內(nèi)壁產(chǎn)生摩擦的可能性,從而減少密封件根部被擠出拉傷而損壞的幾率。墊圈硬度和壓力的關(guān)系是,壓力越大,硬度越大。
2、如果液壓油缸要求在25MPa以下壓力,速度0.5米/秒,油溫80℃,要滿足以上條件,則密封件需要滿足以下要求:
(1)密封件硬度選用85度~92度,因為硬度越低,密封件彈性越好。
(2)速度和溫度要求與25MPa以上壓力要求相同。
(3)密封件選用,可以選用專用、兩用等各種形式的密封件。
四、高壓油缸與低壓油缸常見共同問題,低壓漏油。(漏油有兩種:一種是活塞桿漏油,看得見;另一種是油缸內(nèi)漏,看不見。兩者都有一個共性,都是在低壓時漏油。)一般為以下三種情況造成:
第一種情況,密封件的結(jié)構(gòu)引起低壓漏油。首先分析密封件雙唇與油缸的關(guān)系,以軸用密封件為例:
(1)軸用密封件有內(nèi)外唇口,外唇安裝到溝槽內(nèi)與外壁接觸,內(nèi)唇與活塞桿表面接觸,雙唇都有一個過盈量,等于產(chǎn)生了兩個接觸圓周面,也就產(chǎn)生了兩個圓周反彈作用力。此接觸圓周面積的大小,圓周作用力大小怎樣判定,下面介紹。
(2)密封件內(nèi)外唇邊都有兩個切角,由于同一個密封件內(nèi)外唇過盈是一定的,切角的角度大小決定了兩唇口內(nèi)外接觸圓周面積的大小。圓周作用力的大小是由密封件材料硬度、溝槽深度、雙唇的過盈量來決定的。
(3)分析了以上兩種情況,密封件兩唇口有兩個接觸圓周面。內(nèi)外兩個圓周面作用力是否均勻分布,就是兩圓周面上作用力不能為零,如形成某一點(diǎn)上作用力為零,此處就會漏油。
假設(shè):活塞桿跳動,一邊唇口被擠壓,另一邊唇口作用力就會減少,作用力減少的一邊必須自動跟蹤補(bǔ)嘗,防止此處作用力為零。一旦活塞桿跳動過大,補(bǔ)嘗能力跟蹤不上,就會產(chǎn)生零作用力而導(dǎo)致漏油,在高壓時兩唇口張力加大,補(bǔ)嘗跟蹤力強(qiáng),所以高壓漏油的可能性很小。
根據(jù)分析,密封件的結(jié)構(gòu)設(shè)計是導(dǎo)致低壓漏油很關(guān)鍵的一個方面。
第二種情況,密封件內(nèi)外唇口接觸面的粗造度,會造成漏油。因為整個密封件在油缸運(yùn)行過程中是不斷微量運(yùn)動的。粗糙度過大就會在表面積油,等到低壓力時,密封件要恢復(fù)原狀,積油就會殘留在漏油的一邊。長期使用,就會有油溢出油缸外。
第三種情況,有的密封件用上半年以后就開始漏油。主要原因是:密封件唇口老化造成的,老化過程包括,油老化、溫度老化。老化的過程就是兩唇口作用力逐步減少的過程。作用力減少到一定程度,就會產(chǎn)生漏油,所以油缸生產(chǎn)廠家要慎重選用密封件,最關(guān)鍵是密封件內(nèi)部質(zhì)量問題。
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