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如何降低液压油缸的故障率

作为液压油缸的生产厂家,一般对油缸的各方面技术都很精通,但对密封技术就不一定很了解。一般厂家只知道使用,不一定知道密封原理,密封件的动态变化,密封件在油缸里是怎样工作的。油缸的生产厂家必须了解密封技术,才能根据不同的技术要求,选用不同的密封件。而密封件厂家也必须了解油缸的工作原理,采用不同的设计,来满足油缸的技术要求,所以需要油缸生产厂家与密封件生产厂家的紧密配合,才能减少油缸出故障的几率。

一、先谈液压密封件的几种状态(唇形密封)
1)密封件在没安装时,有四个尺寸,大家都可以看的到,用量具测的到。这四个尺寸为:密封件根部的内径、根部外径,唇口的内径、唇口外径。
2)密封件安装到沟槽内还未工作时,沟槽尺寸不变,而密封件的尺寸已经全部变化,四个尺寸为:密封件根部外径,外唇直径同时变化为沟槽外径;内唇直径为活塞杆直径,根部内径为密封件与活塞杆之间的间隙量加上活塞杆直径。
3)当油缸开始工作起压力时,密封件的工作状态为:内、外唇口紧贴内、外壁向后微动。密封件根部向后挤压,随着压力的增大,液压油对密封件的作用力也加大,密封件的整体变形量也就加大。当工作周期完成,油缸无压力时,密封件又恢复成原状。反复变形,反复恢复,直到密封件双唇有效量全部损失,密封件才损坏。
二、油缸沟槽尺寸公差与密封件的配合
1)往复运动密封的形式很多,常见的有L型、U型、V型、与Y型等,其形状多为唇形密封。
2)往复运动唇型密封相当广泛地应用于液压系统的往复运动油缸内。这种密封件受压面呈唇型,在安装时有极小的过盈量,使唇缘与密封面充分接触,产生密封作用。当油缸工作时,随着压力的升高,其接触力与接触面积增大,密封性能随压力增大而提高。而在油缸回程时压力降低,接触面积与接触力下降,密封性能随之降低,这种唇口运行过程类似于人体呼吸过程。另外此过程还起到一个润滑唇口的作用。
3)世界上各国的密封件生产厂家都对沟槽尺寸的公差及粗糙度有严格的要求。所以油缸生产厂家必需严格按公差及粗糙度要求来生产油缸。如果不按要求生产油缸则会出现三种情况:
情况一、沟槽过深,会产生两种情况:
A、密封件根部与沟槽间的间隙变大,就会使密封件根部产生不固定。
B、密封唇口与密封面的过盈量变小,密封件的反弹力就变小,那么活塞杆在跳动时低压漏油的故障率就会增多。
情况二、沟槽过浅,也会产生两种情况:
A、导致封油唇口与密封面过盈量加大,接触面积加大,从而导致摩擦力变大,在油缸回程时密封件唇口得不到有效的润滑,发热量增大,就加速了密封件唇口的损坏。
B、导致密封件根部间隙量变小,结果密封件根部在油缸起高压时被挤出的几率增大。
情况三、油缸的粗糙度
如果液压油缸的粗糙度超出要求也会导致两种情况:
A、会导致密封件的内外唇口的摩擦力加大,唇口的损坏速度加快。
B、密封件与油缸的各接触表面积油量增多,产生渗油可能性加大。
三、密封件及垫片的选用:
液压油缸有不同的技术要求,密封件也必须根据油缸的技术要求来生产不同技术要求的密封件。
1、如油缸要求25MPa以上压力,速度0-0.5/秒,油温80
要满足以上条件,则密封件必需达到以下技术要求:
1)密封件硬度选用92度~97度,油缸压力越高,选用密封件硬度越大。
2)密封件唇口的线速度必须满足0.5/秒。
3)密封件耐温必须满足-30℃~110℃温度。因为密封件唇口接触面的温度要高于液压油温度,所以密封件选用必须耐高温110℃;而有些地方的气温在-30℃左右,所以密封件的选用要耐低温-30℃。
4)要选用专用密封件,如轴密封,只能选用轴专用密封件。活塞密封只能选用活塞专用密封件,而不能选用轴与活塞两用密封件。因为两用密封件根部宽度小于专用密封件根部宽度。在高压时两用密封件根部变形量大,专用密封件在同等压力时根部较宽,压缩变形量较小,被活塞杆挤出的可能性就变小。
5)密封件根部要加上垫圈。为什么要加垫圈,垫圈硬度是多少?由于油缸压力在25MPa以上,密封件的高度决定了密封件根部变形量的大小,也就是挤出间隙的大小,因为垫圈也有硬度,也有变形量,加上垫圈等于减少了密封件的变形量,使密封件在高压时,根部减小了与活塞杆或缸体内壁产生摩擦的可能性,从而减少密封件根部被挤出拉伤而损坏的几率。垫圈硬度和压力的关系是,压力越大,硬度越大。
2、如果油缸要求在25MPa以下压力,速度0.5/秒,油温80
要满足以上条件,则密封件需要满足以下要求:
1)密封件硬度选用85度~92度,因为硬度越低,密封件弹性越好
2) 速度和温度要求与25MPa以上压力要求相同
3) 密封件选用,可以选用专用、两用等各种形式的密封件。
四、高压油缸与低压油缸常见共同问题,低压漏油
漏油有两种:一种是活塞杆漏油,看得见;另一种是油缸内漏,看不见。两者都有一个共性,都是在低压时漏油。一般为以下三种情况造成:
第一种情况,密封件的结构引起低压漏油。
首先分析密封件双唇与油缸的关系,(以轴用密封件为例)
1)轴用密封件有内外唇口,外唇安装到沟槽内与外壁接触,内唇与活塞杆表面接触,双唇都有一个过盈量,等于产生了两个接触圆周面,也就产生了两个圆周反弹作用力。此接触圆周面积的大小,圆周作用力大小怎样判定,下面介绍。
2)密封件内外唇边都有两个切角,由于同一个密封件内外唇过盈是一定的,切角的角度大小决定了两唇口内外接触圆周面积的大小。圆周作用力的大小是由密封件材料硬度、沟槽深度、双唇的过盈量来决定的。
3)分析了以上两种情况,密封件两唇口有两个接触圆周面。内外两个圆周面作用力是否均匀分布,就是两圆周面上作用力不能为零,如形成某一点上作用力为零,此处就会漏油。
假设:活塞杆跳动,一边唇口被挤压,另一边唇口作用力就会减少,作用力减少的一边必须自动跟踪补尝,防止此处作用力为零。一旦活塞杆跳动过大,补尝能力跟踪不上,就会产生零作用力而导致漏油,在高压时两唇口张力加大,补尝跟踪力强,所以高压漏油的可能性很小。
根据分析,密封件的结构设计是导致低压漏油很关键的一个方面。
第二种情况,密封件内外唇口接触面的粗造度,会造成漏油。因为整个密封件在油缸运行过程中是不断微量运动的。粗糙度过大就会在表面积油,等到低压力时,密封件要恢复原状,积油就会残留在漏油的一边。长期使用,就会有油溢出油缸外。
第三种情况,有的密封件用上半年以后就开始漏油。主要原因是:密封件唇口老化造成的,老化过程包括,油老化、温度老化。老化的过程就是两唇口作用力逐步减少的过程。作用力减少到一定程度,就会产生漏油,所以油缸生产厂家要慎重选用密封件,最关键是密封件内部质量问题。
我公司经过十年的研发,已经解决了很多技术难题,我公司已经制造出国际标准ISO 7986的密封件试验台,经过与国外知名公司的密封件做对比实验,我公司所生产的聚氨酯密封件内部质量已到达世界先进水平,结构设计已接近世界先进水平。请看图表: 密封件实验数据对照表.xls
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