液压维修第5章 液压缸的故障排除与维修.pdf

86 第 5 章 液压缸的故障排除与维修 5.1 液压缸的概述 5.1.1 液压缸的作用和分类 液压缸有多种类型，按其结构形式可分为活塞缸、柱塞缸和摆动缸三类；按作用方式不同又可分为单作用式和双作用式两种。单作用式液压缸中液压力只能使活塞（或柱塞）单方向运动，反方向运动必须靠外力（如弹簧力或自重等）实现；双作用式液压缸可由液压力实现两个方向的运动。由于液压缸结构简单、工作可靠，除可单独使用外，还可以通过多缸组合或与杠杆、连杆、齿轮齿条、轮爪等机构组合起来完成某种特殊功能，因此液压缸的应用十分广泛。液压缸与其他机构相匹配时，可完成各种运动，如图 51 所示。图 51 液压缸与各种机构的配合 液压缸的种类很多，其详细分类如表 51 所示。87 表 5 1 常见液压缸的种类及特点 分类 名 称 示 意 图 符 号 说 明 单作 用式 液压 缸 活塞式液压缸 活塞仅能单向运动，其反向运动需由外力来完成 柱塞式液压缸 同上，但其行程一般较活塞式液压缸大 伸缩式液压缸 有多个依次运动的活塞，各活塞组运动时，其输出速度和输出力均是变化的 双作 用式 液压 缸 单 活 塞 杆 无缓冲式 活塞双向运动产生推、拉力，活塞在行程终了时不减速 不可调缓冲式 活塞双向运动产生推、拉力，活塞在行程终了时减速制动、减速值不变 可调缓冲式 活塞双向运动产生推、拉力，活塞在行程终了时减速制动、减速值调节 差动式 液压缸有杆腔的回油与液压泵输出油液一起进入无杆腔，提高运动速度 双 活 塞 杆 等速等行程式 活塞两端杆径相同，活塞正、反向运动速度和推力均相同 双向式 两活塞同时向相反方向运动，其输出速度和推力相同 伸缩式套筒液压缸 有多个依次运动的活塞，可双向运动，其输出速度和输出力均是变化的 组合 式液 压缸 串联液压缸 液压缸直径受限制而长度不受限制时，可获得较大的推力 增压液压缸 由低压室 A 缸驱动，使 B 压室获得高压力 多位缸 活塞 A 有 3 个位置 88 续表 分类 名 称 示 意 图 符 号 说 明 组合 式液 压缸 齿条传动活塞液压缸 将液压缸的直线运动转换成齿轮的回转运动 摆动 液压 缸 单叶片摆动液压缸 摆动液压缸也称摆动马达，把液压能转变为回转的机械能，输出轴只能做小于 360的摆动 双叶片摆动液压缸 摆动液压缸也称摆动马达，把液压能转变为回转的机械能，输出轴只能做小于 180的摆动 5.1.2 几种常用的液压缸简介 1 活塞式液压缸 活塞式液压缸根据其使用要求不同可分为双杆式和单杆式两种。（1）双杆式活塞缸 双杆式活塞缸是活塞两端都有一根直径相等的活塞杆伸出。根据安装方式不同可分为缸筒固定式和活塞杆固定式两种。图 52（a）所示为缸筒固定式的双杆活塞缸。它的进、出油口布置在缸筒两端，活塞通过活塞杆带动工作台移动，当活塞的有效行程为 l 时，整个工作台的运动范围为 3l，所以机床占地面积大，一般适用于小型机床。当工作台行程要求较长时，可采用图 52（b）所示的活塞杆固定的形式，缸体与工作台相连，活塞杆通过支架固定在机床上，动力由缸体传出。这种安装形式中，工作台的移动范围只等于液压缸有效行程l 的两倍（2l），因此占地面积小。进、出油口可以设置在固定不动的空心的活塞杆的两端，但必须使用软管连接。图 5 2 双杆活塞缸 由于双杆活塞缸两端的活塞杆直径通常是相等的，因此它左、右两腔的有效面积也相等。当分别向左、右腔输入相同压力和相同流量的油液时，液压缸左、右两个方向的推力和速度相等。活塞的直径为 D，活塞杆的直径为 d，液压缸进、出油腔的压力为 p1和 p2，输入流量为 q，双杆活塞缸的推力 F 和速度 v 为 22121212()()()4FFA ppDdpp（51）89 12224()qqvADd（52）式中，d活塞杆直径；D活塞直径；p1、p2液压缸进、出油腔的工作压力；q输入液压缸的流量。双杆活塞缸在工作时，设计成一个活塞杆是受拉的，而另一个活塞杆不受力，因此这种液压缸的活塞杆可以做得细些。（2）单杆式活塞缸 如图 53 所示，活塞只有一端带活塞杆，单杆活塞缸也有缸体固定和活塞杆固定两种形式，但它们的工作台移动范围都是活塞有效行程的两倍。图 5 3 单杆式活塞缸 由于液压缸两腔的有效工作面积不等，因此它在两个方向上的输出推力和速度也不等，其值分别为 22211 12212()()4Fp Ap Ap DpDd（53）1214qqvAD（54）2222122112()4Fp Ap Ap Ddp D（55）22224()qqvADd（56）式中，d活塞杆直径；D活塞直径；p1液压缸的工作压力；q输入液压缸的流量。由式（53）式（56）可知，由于 A1A2，所以 F1F2，v1v2。如果把两个方向上的输出速度 v2和 v1的比值称为速度比，记作，则 22221241()41qvDdqvdDD（57）因此，活塞杆直径越小，越接近于 1，活塞两个方向的速度差值也就越小。如果活塞杆较粗，活塞两个方向运动的速度差值就较大，可用于快速退回运动。在已知 D 和 的情况下，可以较方便地确定 d，即 90 1dD（58）（3）差动油缸 如果向单杆活塞缸的左、右两腔用油管连通并同时通入高压油，即差动连接，如图 54所示。作差动连接的单出杆液压缸称为差动液压缸，开始工作时差动缸左、右两腔的油液压力相同，但是由于左腔（无杆腔）的有效面积大于右腔（有杆腔）的有效面积，故活塞向右运动，同时使右腔中排出的油液（流量为 q）也进入左腔，加大了流入左腔的流量（q+q），从而也加快了活塞移动的速度。实际上活塞在运动时，由于差动连接时两腔间的管路中有压力损失，所以右腔中油液的压力稍大于左腔油液压力，而这个差值一般都较小，可以忽略不计，则差动连接时活塞推力 F3和运动速度 v3为 231121()4dFp AAp（59）进入无杆腔的流量：222133)44DDdqvqv 则 324qvd（510）式中，d活塞杆直径；D活塞直径；p1液压缸的工作压力；q泵输出流量。由式（59）、式（510）可知，差动连接时液压缸的推力比非差动连接时小，速度比非差动连接时大，利用这一点，可使在不加大油源流量的情况下得到较快的运动速度，这种连接方式被广泛应用于组合机床的液压动力系统和其他机械设备的快速运动中。如果要求机床往返快速相等时，即使 v1=v2，则由式（56）和式（510）可得 22244)qqDdd 即2Dd（511）2 柱塞缸 图 55（a）所示为柱塞缸，它只能实现一个方向的液压传动，反向运动要靠外力。若需要实现双向运动，则必须成对使用，如图 55（b）所示。这种液压缸中的柱塞和缸筒不接触，运动时由缸盖上的导向套来导向，因此缸筒的内壁不需精加工，它特别适用于行程较长的场合。图 5 5 柱塞缸 图 5 4 差动缸 91 柱塞缸输出的推力和速度各为 24dFpAp（512）24qqvAd（513）式中，d柱塞直径；p输入柱塞缸的压力；q输入柱塞缸的流量。3 其他液压缸（1）增压液压缸 增压液压缸又称增压器，它利用活塞和柱塞有效面积的不同使液压系统中的局部区域获得高压。它有单作用和双作用两种形式，单作用增压缸的工作原理如图 56（a）所示。输入活塞缸的液体压力为 p1，活塞直径为 D，柱塞直径为 d，柱塞缸中输出的液体压力为高压，其值为 2211DppKpd（514）式中，K=D2/d2，称为增压比，它代表其增压程度。图 5 6 增压缸 显然增压能力是在降低有效能量的基础上得到的，也就是说增压缸仅仅是增大输出的压力，并不能增大输出的能量。单作用增压缸在柱塞运动到终点时，不能再输出高压液体，需要将活塞退回到左端位置，再向右行时才又输出高压液体，为了克服这一缺点，可采用双作用增压缸，如图 56（b）所示，由两个高压端连续向系统供油。在液压系统中，若整个系统需要低压，而局部需要高压，为节省一个高压泵，则可使用增压缸。（2）增力缸 增力缸是由两个单杆活塞缸串接而成，如图 57 所示。即两个单杆活塞缸的活塞杆连成一体，一起动作。当液压油同时输入两个液压缸的左腔时，串联活塞杆右移，两缸的右腔同时排出油液，其推力 F 等于两个液压缸推力之和，其值为 22222()(2)444dFppDdpDd（515）活塞杆的运动速度为 224(2)qvDd（516）式中，D活塞直径；92 d活塞杆直径；p输入液压缸的压力；q输入液压缸的流量。当单个液压缸推力不足，缸径因空间限制不能加大，但轴向长度允许增加时可采用增力缸。（3）增速缸 增速缸的功用是使执行元件获得尽可能大的工作速度，缩短机械空程运动时间，以提高生产率或充分利用功率。图 58 所示为增速缸的结构示意图。它由活塞缸和柱塞缸组合而成。活塞 2 既和缸体 1 组成活塞式液压缸，又和柱塞 3 组成柱塞式液压缸，并且柱塞固定在缸体 1 的底部。当压力油从 a 口输入到 A 腔时，由于柱塞 3 的直径小，将活塞 2 快速推出，C 腔的油液通过 c 口排除，此时 B 腔产生局部真空，由 b 口立即进入低压油补充。这时活塞2 的最大移动速度为 124qvd（517）图 5 7 增力缸 1.缸体；2.活塞；3.柱塞 图 5 8 增速缸 当活塞 2 进入工作状态，油压升高，此时压力油从 a、b 两口进入油腔 A、B，活塞转为大推力、低速运动，活塞 2 的运动速度为 224qvD（518）当工作完毕后，活塞 2 需要退回原位，压力油由 c 口进入 C 腔，A 和 B 腔中的油液分别由 a 和 b 口排出，活塞 2 快退的速度为 32214()qvDd（519）式中，q供油量；D缸体 1 的内径；d柱塞 3 的直径；d1活塞杆直径。（4）伸缩缸 伸缩缸由两个或多个活塞缸套装而成，前一级活塞缸的活塞杆内孔是后一级活塞缸的缸筒，伸出时可获得很长的工作行程，缩回时可保持很小的结构尺寸。典型伸缩缸叠合后的长度在其伸出长度的 20%40%变化。所以，当安装空间受限制而应用场合又需要长行程时，伸缩缸是最佳的解决方案。伸缩缸可以是如图 59（a）所示的单作用式，也可以是如图 59（b）所示的双作用式，前者靠外力回程，后者靠液压回程。图 59（c）所示的是双作用式伸缩缸结构示意图。93 图 5 9 伸缩缸 伸缩缸的外伸动作是逐级进行的。先是最大直径的缸筒以最低的油液压力开始外伸，当到达行程终点后，稍小直径的缸筒开始外伸，直径最小的末级最后伸出。随着工作级数变大，外伸缸筒直径越来越小，输出推力逐渐减小，工作速度逐渐加大，其值为 214iiDFp（520）24iiqvD（521）式中，ii 级活塞缸；F液压缸推力；D活塞直径；q输入液压缸总流量。（5）齿轮缸 齿轮缸由两个柱塞缸和一套齿条传动装置组成，如图 510 所示。压力油推动柱塞的直线运动，经齿轮齿条传动装置将直线运动变成齿轮的转动，用于实现工作部件的往复摆动或间歇进给运动。图 5 10 齿轮缸 5.2 液压缸的典型结构和组成 5.2.1 液压缸的典型结构举例 图 511 所示的是一个较常用的双作用单活塞杆液压缸。它是由缸底 1、缸筒 11、缸盖15、活塞 8、活塞杆 12、导向套 13 和密封装置等零件组成。缸筒一端与缸底焊接，另一端缸盖与缸筒用螺钉连接，以便拆装检修，两端设有油口 A 和 B。活塞 8 与活塞杆 12 利用半环 5、挡环 4 和弹簧卡圈 3 组成的半环式结构连在一起。活塞与缸孔的密封采用的是一对 Y94 形聚氨酯密封圈 6，由于活塞与缸孔有一定间隙，采用由尼龙 1010 制成的耐磨环（又叫支 1.缸底；2.缓冲柱塞；3.弹簧卡圈；4.挡环；5.半环；6、10、14、16.密封圈；7.挡圈；8.活塞；9.撑环；11.缸筒；12.活塞杆；13.导向套；15.缸盖；17.挡圈；18.锁紧螺钉；19.防尘圈；20.锁紧螺母；21.耳环；22.耳环衬套圈 图 5 11 双作用单活塞杆液压缸 承环）9 定心导向。活塞杆 12 和活塞 8 的内孔由 O 形密封圈 10 密封。较长的导向套 13 则可保证活塞杆不偏离中心，导向套外径由 O 形圈 14 密封，而其内孔则由 Y 形密封圈 16 和防尘圈 19 分别防止油外漏和灰尘带入缸内。缸通过杆端销孔与外界连接，销孔内有尼龙衬套抗磨。图 512 所示为一空心双活塞杆式液压缸的结构。液压缸的左右两腔是通过油口 b 和 d经活塞杆 1 和 15 的中心孔与左右径向孔 a 和 c 相通的。由于活塞杆固定在床身上，缸体 10固定在工作台上，工作台当径向孔 c 接通压力油，径向孔 a 接通回油时向右移动；反之则向左移动。在这里，缸盖 18 和 24 是通过螺钉（图中未画出）与压板 11 和 20 相连，并经钢丝环 12 相连，左缸盖 24 空套在托架 3 孔内，可以自由伸缩。空心活塞杆的一端用堵头 2 堵死，并通过锥销 9 和 22 与活塞 8 相连。缸筒相对于活塞运动由左右两个导向套 6 和 19 导向。活塞与缸筒之间、缸盖与活塞杆之间以及缸盖与缸筒之间分别用 O 形密封圈 7、V 形密封圈 4、17 和纸垫 13、23 进行密封，以防止油液的内、外泄漏。缸筒在接近行程的左右终端时，径向孔 a 和 c 的开口逐渐减小，对移动部件起制动缓冲作用。为了排除液压缸中剩留的空气，缸盖上设置有排气孔 5 和 14，经导向套环槽的侧面孔道（图中未画出）引出与排气阀相连。1、15.活塞杆；2.堵头；3.托架；4、17.V 形密封圈；5、14.排气孔；6、19.导向套；7.O 形密封圈；8.活塞；9、22.锥销；10.缸体；11、20.压板；12、21.钢丝环；13、23.纸垫；16、25.压盖；18、24.缸盖 图 5 12 空心双活塞杆式液压缸的结构 5.2.2 液压缸的组成 从上面所述的液压缸典型结构中可以看到，液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞与活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置五部分组成，分述如下。1缸筒和缸盖 一般来说，缸筒和缸盖的结构形式和其使用的材料有关。工作压力 p10MPa 时，使用铸铁；p20MPa 时，使用铸钢或锻钢。图 513 所示为缸筒和缸盖的常见结构形式。图 513（a）所示为法兰连接式，结构简单，容易加工，也容易装拆，但外形尺寸和重量都较大，常用于铸铁制的缸筒上。图 51395 （b）所示为半环连接式，它的缸筒外壁因开了环形槽而削弱了强度，为此有时要加厚缸壁，它容易加工和装拆，重量较轻，常用于无缝钢管或锻钢制的缸筒上。图 513（c）所示为螺纹连接式，它的缸筒端部结构复杂，外径加工时要求保证内外径同心，装拆要使用专用工具，它的外形尺寸和重量都较小，常用于无缝钢管或铸钢制的缸筒上。图 513（d）所示为拉杆连接式，结构的通用性大，容易加工和装拆，但外形尺寸较大，且较重。图 513（e）所示为焊接连接式，结构简单，尺寸小，但缸底处内径不易加工，且可能引起变形。1.缸盖；2.缸筒；3.压板；4.半环；5.防松螺帽；6.拉杆 图 5 13 缸筒和缸盖结构 2活塞与活塞杆 1.活塞杆；2.螺母；3活塞 1.弹簧卡圈；2.轴套；3.半环；4.活塞；5.活塞杆 1.活塞杆；2.密封圈座；3.活塞；4.半环 1.锥销；2.活塞；3.活塞杆 图 5 14 活塞与活塞杆的结构 可以把短行程的液压缸的活塞杆与活塞做成一体，这是最简单的形式。但当行程较长时，96 这种整体式活塞组件的加工较费事，所以常把活塞与活塞杆分开制造，然后连接成一体。图514 所示为几种常见的活塞与活塞杆的连接形式。图 514（a）所示为活塞与活塞杆之间采用螺母连接，它适用负载较小，受力无冲击的液压缸中。螺纹连接虽然结构简单，安装方便可靠，但在活塞杆上车螺纹将削弱其强度。图 514（b）和（c）所示为半环式连接方式。图 514（b）中活塞杆 5 上开有一个环形槽，槽内装有两个半环 3 以夹紧活塞 4，半环 3 由轴套 2 套住，而轴套 2 的轴向位置用弹簧卡圈1 来固定。图 514（c）中的活塞杆，使用了两个半环 4，它们分别由两个密封圈座 2 套住，半圆形的活塞 3 安放在密封圈座的中间。半环连接一般用在高压大负荷的场合，特别是当工作设备有较大振动的情况下。图 514（d）所示是一种径向锥销式连接结构，用锥销 1 把活塞 2 固连在活塞杆 3 上。这种连接方式特别适用于双出杆式活塞，对于轻载的磨床更为适宜。3密封装置 液压缸高压腔中的油液向低压腔泄漏称为内泄漏，液压缸中的油液向外部泄漏称为外泄漏。由于液压缸存在内泄漏和外泄漏，使得液压缸的容积效率降低，从而影响液压缸的工作性能，严重时使系统压力上不去，甚至无法工作；并且外泄漏还会污染环境，因此为了防止泄漏的产生，液压缸中需要密封的地方必须采取相应的密封措施。液压缸中需要密封的部位有：活塞、活塞杆和端盖等处。设计和选用密封装置的基本要求是：密封装置应具有良好的密封性能，并随压力的增加能自动提高；动密封处运动阻力要小；密封装置要耐油抗腐蚀、耐磨、寿命长、制造简单、拆装方便。常用的密封装置如图 515 所示。图 5 15 密封装置（1）间隙密封 如图 515（a）所示，它依靠两运动件配合面间保持一很小的间隙，使其产生液体摩擦阻力来防止泄漏的一种密封方法。为了提高这种装置的密封能力，常在活塞的表面上制出几条细小的环形槽，其尺寸为 0.5mm 0.5mm，槽间距为（34）mm，这些环形槽的作用有两方面，一是提高间隙密封的效果，当油液从高压腔向低压腔泄漏时，由于油路截面突然改变，在小槽中形成旋涡而产生阻力，于是使油液的泄漏量减少；二是阻止活塞轴线的偏移，从而有利于保持配合间隙，保证润滑效果，减少活塞与缸壁的磨损，增强间隙密封性能。它的结构简单，摩擦阻力小，可耐高温，但泄漏大，加工要求高，磨损后无法恢复原有能力，只有在尺寸较小、压力较低、相对运动速度较高的缸筒和活塞间使用。（2）摩擦环密封 如图 515（b）所示，它依靠套在活塞上的摩擦环（尼龙或其他高分子材料制成）在97 O 形密封圈弹力作用下贴紧缸壁而防止泄漏。这种材料效果较好，摩擦阻力较小且稳定，可耐高温，磨损后有自动补偿能力，但加工要求高，装拆较不便，适用于缸筒和活塞之间的密封。（3）密封圈（O 形圈、Y 形圈、V 形圈等）密封 图 515（c）、（d）所示为密封圈密封，它利用橡胶或塑料的弹性使各种截面的环形圈贴紧在静、动配合面之间来防止泄漏。它结构简单，制造方便，磨损后有自动补偿能力，性能可靠，在缸筒和活塞之间、缸盖和活塞杆之间、活塞和活塞杆之间、缸筒和缸盖之间都能使用。（4）防尘圈 对于活塞杆外伸部分来说，由于它很容易把脏物带入液压缸，使油液受污染，使密封件磨损，因此常需在活塞杆密封处增添防尘圈，并放在向着活塞杆外伸的一端，如图 511所示。4缓冲装置 液压缸一般都设置缓冲装置，特别是对大型、高速或要求高的液压缸，为了防止活塞在行程终点时和缸盖相互撞击，引起噪声、冲击，则必须设置缓冲装置。缓冲装置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程终端时封住活塞和缸盖之间的部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，以产生很大的阻力，使工作部件受到制动，逐渐减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。常见缓冲装置的结构有环状间隙式、节流口面积可变式和节流口面积可调式等，如图 516 所示。1.活塞；2.节流阀；3.单向阀 图 5 16 液压缸的缓冲装置（1）环状间隙式 如图 516（a）、（b）所示，当缓冲柱塞进入与其相配的缸盖上的内孔时，孔中的液压油只能通过间隙 排出，使活塞速度降低。图 516（b）活塞设计成锥形，使间隙逐渐减小，从而使阻力逐渐增大，缓冲效果更好。（2）节流口面积可变式缓冲装置 如图 516（c）所示，在缓冲柱塞上开有三角槽，随着柱塞逐渐进入配合孔中，其节流面积越来越小，使活塞运动速度逐渐减慢而实现制动缓冲作用。98 （3）节流口面积可调式缓冲装置 如图 516（d）所示，在端盖上装有节流阀，当缓冲凸台进入凹腔 c 后，活塞与端盖（a 腔）间的油液经节流阀 2 的开口流入 c 腔而排出，于是回油阻力增大，形成缓冲液压阻力，使活塞运动速度减慢，实现制动缓冲。节流阀 2 的开口可根据负载情况调节，从而改变缓冲的速度。当活塞 1 反向运动时，压力油由 c 腔经单向阀 3 进入 a 腔，使活塞迅速起动。5排气装置 液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸里和管道系统中会渗入空气，为了防止执行元件出现爬行、噪声和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的空气排出。一般可在液压缸的最高处设置进出油口把气带走，也可在最高处设置如图 517（a）所示的排气孔或专门的排气阀如图517（b）、（c）所示。工程机械液压缸基本参数及连接形式如表52所示。1.缸盖；2.放气小孔；3.缸体；4.活塞杆 图 5 17 放气装置 表 5 2 工程机械液压缸基本参数及连接形式 液压缸内径D（mm）40 50 63 80 100 110 125 140 160 180 200 220 250 缸盖连接形式 外螺纹连接 法兰连接 内卡环连接 速率比 1.33 1.46 2 1.46 2 行程 L/mm（812）D 5.3 液压缸常见的故障及排除方法与维修 5.3.1 液压缸常见的故障及排除方法 1.爬行 原因分析 混入空气。运动密封件装配过紧。活塞杆与活塞不同轴。导向套与缸筒不同轴。活塞杆弯曲。液压缸安装不良，其中心线与导轨不平行。缸筒内径圆柱度超差。缸筒内孔锈蚀、拉毛。活塞杆两端螺母拧得过紧，使同轴度降低。99 活塞杆刚度差。.液压缸运动件之间间隙过大。导轨润滑不良。排除方法 排除空气。调整密封圈，使之松紧适当。校正、修整或更换。修正调整。校直活塞杆。重新安装。镗磨修复，重配活塞或增加密封件。除去锈蚀、毛刺或重新镗磨。调整螺母的松紧度，使活塞杆处于自然状态。加大活塞杆直径。减小配合间隙。保持良好润滑。2.冲击 原因分析 缓冲间隙过大。缓冲装置中的单向阀失灵。排除方法 减小缓冲间隙。修理或更换单向阀。3.推力不足或工作速度下降 原因分析 缸体和活塞的配合间隙过大，或密封件损坏，造成内泄漏。缸体和活塞的配合间隙过小，密封过紧，运动阻力大。运动零件制造存在误差和装配不良，引起不同心或单面剧烈摩擦。活塞杆弯曲，引起剧烈摩擦。缸体内孔拉伤与活塞咬死，或缸体内孔加工不良。液压油中杂质过多，使活塞或活塞杆卡死。液压油温度过高，加剧泄漏。排除方法 修理或更换不合乎精度要求的零件，重新装配、调整或更换密封件。增加配合间隙，调整密封件的压紧程度。修理误差较大的零件重新装配。校直活塞杆。镗磨、修复缸体或更换缸体。清洗液压系统，更换液压油。分析温升原因，改进密封结构，避免温升过高。5.3.2 液压缸漏油原因分析及维修 在实际生产中，液压缸往往因密封不良、活塞杆弯曲、缸体或缸盖等有缺陷、产生拉缸、活塞杆或缸内径过度磨损等原因引起液压缸产生漏油。当出现漏油时，液压缸的工作性能急剧恶化，将造成液压缸产生爬行、出力不足、保压性能差等问题，严重影响了液压设备的平100 稳性、可靠性和使用寿命。1.液压缸漏油的部位及原因 总的来说，液压缸的泄漏一般分为内泄漏和外漏两种情况。外部泄漏较容易发现，只要仔细观察即可作出正确判断。液压缸的内部泄漏检修较为困难，一方面内泄漏的部位因不能直接观察而难以判断其准确位置，另一方面对修理后的效果也难以作出准确的评判。液压缸外漏的部位及原因 液压缸的外泄漏一般有以下几种情况：一处是活塞杆与导向套间相对运动表面之间的漏油。这种漏油现象是不可避免的。若液压缸在完全不漏油的条件下往复运动，活塞杆表面与密封件之间将处于干摩擦状态，反而会加剧密封件的磨损，大大缩短其使用寿命。因此，应允许活塞杆表面与密封件之间有一定程度的漏油，以起到润滑和减少摩擦的作用，但要求活塞杆在静止时不能漏油。活塞杆每移动 100mm，漏油量不得超过两滴，否则，为外漏严重。沿活塞杆与导向套内密封间的外漏主要是由于安装在导向套上的 V 形（常用 Yx 型）密封圈损坏及活塞杆被拉伤起槽、有坑点等引起的。一处是沿缸筒与导向套外密封间的漏油。缸筒与导向套间的密封是静密封，可能造成漏油的原因有：密封圈质量不好：密封圈压缩量不足；密封圈被刮伤或损坏；缸筒质量和导向套密封槽的表面加工粗糙。一处是液压缸体上及相配合件上有缺陷引起漏油。液压缸体上及相配合件上的这些缺陷，在液压系统的压力脉动或冲击振动的作用下将逐渐扩大而引起漏油。例如：铸造的导向套有铸造气孔、砂眼和缩松等缺陷引起的漏油；或缸体上有缺陷而引起的漏油；或缸端盖上有缺陷而引起的漏油。一处是缸体与端盖接合部的固定配合表面之间的漏油。当密封件失效、压缩量不够、老化、损伤、几何精度不合格、加工质量低劣、非正规产品、或重复使用 O 形圈时，就会出现漏油现象。只要选择合适是 O 形圈即可解决问题。液压缸内漏的部位及原因 液压缸内漏的部位 液压缸内部漏油有两处，一处是活塞杆与活塞之间的静密封部分，只要选择合适的 O形圈就可以防止漏油；另一处是活塞与缸壁之间的动密封部分。液压缸内漏的原因 a 活塞杆弯曲或活塞与活塞杆同轴度不好。活塞杆弯曲或活塞与活塞杆同轴度不好可使活塞与缸筒的同轴度超差，造成活塞的一侧外缘与缸筒间的间隙减少，使缸的内径产生偏摩而漏油，严重时还会引起拉缸使内漏加重。b 密封件的损坏或失效。主要原因是密封件的材料或结构类型与使用条件不符（例如：如果密封材质太软，那么液压缸工作时，密封件极易挤入密封间隙而损伤，造成液压油的泄漏。）；密封件失效、压缩量不够、老化、损伤、几何精度不合格、加工质量低劣、非正规产品；密封件的硬度、耐压等级、变形率和强度范围等指标不合要求；如果密封件工作在高温环境下，将加速密封件的老化，导致密封件的失效而泄漏；密封件的安装不当、表面磨损或硬化，以及寿命到期但未及时更换。c 铁屑及硬质异物的进入。活塞外圆与缸筒之间一般有 0.5mm 的间隙，若铁屑或硬质异物嵌入其中，就会引起拉缸而产生内漏。d 设计、加工和安装有问题。主要原因是密封的设计不符合规范要求，密封沟槽的尺寸不合理，密封配合精度低、配合间隙超差，将导致密封件的损伤，产生液压油的泄漏；密封表面粗糙度和平面度误差过大，加工质量差，也将导致密封件的损伤，产生液压油的泄漏；密封结构选用不当，造成变形，使接合面不能全面接触而产生液压油的泄漏；装配不细心，101 接合面有沙尘或因损伤而产生较大的塑性变形，产生液压油的泄漏。例如：液压缸的活塞半径、密封槽深度或宽度、装密封圈的孔尺寸超差或因加工问题而造成失圆、本身有毛刺或有洼点、镀铬脱落等，密封件就会有变形、划伤、压死或压不实等现象发生使其失去密封功能。将使零件本身具有先天性的渗漏点，在装配后或使用过程中发生渗漏。2.预防液压缸漏油的对策 防止污染物直接或间接进入液压缸 注意油箱加油孔及系统元件防雨、防尘装置的密封；维修液压系统时，应在清洁的车间内进行，不能进车间的，应选择空气清洁度高的环境；短时不能修复的，拆开部件要进行必要的密封，避免侵入杂质；当油箱加油时，要用滤网过滤，尽可能避开恶劣天气和环境；维修人员要注意个人的清洁，避免将粉尘、油污等杂质带入液压系统；拆卸液压缸前，首先要将液压缸及周围的油污、尘土等清除干净，同时注意维修工具的清洁；零件拆下修理后要进行清洗，洗后要用干燥的压缩空气吹干再进行装配；修理装配时应避免戴手套操作或用棉纱擦试零件；装配用具及加油容器、滤网等要注意保持清洁，防止污物带入系统；适时地对油箱进行清洗，清除维修时带进的杂质以及陈积的污物；液压油的油质要坚持定期进行油样的检测，适时地更换油液。认真做好以上工作，对控制液压油的污染，降低液压缸的磨损，预防液压缸漏油，提高液压缸的使用寿命，有着非常重要的作用。要正确装配密封圈 安装 O 形圈时，不要将其拉到永久变形的位置，也不要边滚动边套装，否则可能因形成扭曲而漏油；安装 Y 形和 V 形密封圈时，要注意安装方向，避免因装反而漏油；对 Y 形密封圈而言，其唇边应对着有压力的油腔；此外，对 Yx 形密封圈还要注意区分是轴用还是孔用，不要装错；V 形密封圈由形状不同的支承环、密封环和压环组成，当压环压紧密封环时，支承环可使密封环产生变形而起密封作用，安装时应将密封环开口面向压力油腔；调整压环时，应以不漏油为限，不可压得过紧，以防密封阻力过大；密封装置如与滑动表面配合，装配时应涂以适量的液压油；拆卸后的 O 形密封圈和防尘圈应全部换新。减少动密封件的磨损 液压系统中大多数动密封件都经过精确设计，如果动密封件加工合格、安装正确、使用合理，均可保证长时间无泄漏。从设计角度来讲，可以采用以下措施来延长动密封件的寿命：消除活塞杆和驱动轴密封件上的径向载荷；用防尘圈、防护罩和橡胶套保护活塞杆，防止粉尘等杂质进入；使活塞杆运动的速度尽可能低。合理设计和加工密封沟槽 液压缸密封沟槽的设计或加工的好坏，是减少泄漏、防止油封过早损坏的先决条件。如果活塞与活塞杆的静密封处沟槽尺寸偏小，密封圈在沟槽内没有微小的活动余地，密封圈的底部就会因受反作用力的作用使其损坏而导致漏油。密封沟槽的设计（主要是沟槽部位的结构形状、尺寸、形位公差和密封面的粗糙度等），应严格按照标准要求进行。防止油液由液压缸静密封件处向外泄漏，须合理设计静密封件密封槽尺寸及公差，使安装后的静密封件受挤压变形后能填塞配合表面的微观凹坑，并能将密封件内应力提高到高于被密封的压力。当零件刚度或螺栓预紧力不够大时，配合表面将在油液压力作用下分离，造成间隙过大，随着配合表面的运动，静密封就变成了动密封。采用合理的有效的维修方法 液压缸拆检与维修方法 液压缸缸筒内表面与活塞密封是引起液压缸内泄的主要因素。如果缸筒内产生纵向拉痕，即使更换新的活塞密封，也不能有效地排除故障，缸筒内表面主要检查尺寸公差和形位公差是否满足技术要求，有无纵向拉痕，并测量纵向拉痕的深度，以便采取相应的解决方法。102 缸筒存在微量变形和浅状拉痕时，采用强力珩磨工艺修复缸筒。强力珩磨工艺可修复比原公差超差 2.5 倍以内的缸筒。它通过强力珩磨机对尺寸或形状误差超差的部位进行珩磨，使缸筒整体尺寸、形状公差和粗糙度满足技术要求。缸筒内表面磨损严重，存在较深纵向拉痕时，可更换液压缸，也可采用粘接的方法进行修复。修复时，先用丙酮溶液清洗缸筒内壁，晾干后在拉伤处涂上一层胶粘剂（乐泰 602胶或 TG205 胶），用特制的工具将胶刮平，待胶与缸筒内壁的金属表面粘在一起后，再涂上一层胶粘剂（厚度以高出缸筒内壁表面 2mm 左右为宜），此时应用力上、下来回将胶修刮平，使其稍微高出缸筒内表面，并尽可能达到均匀、光滑，待固化后再用细砂纸打磨其表面，直至于原缸筒内壁表面高度一致时为止。活塞杆、导向套的检查与维修 活塞杆与导向套间相对运动副是引起外漏的主要因素，如果活塞杆表面镀铬层因磨损而剥落或产生纵向拉痕时，将直接导致密封件的失效。因此，应重点检查活塞杆表面粗糙度和形位公差是否满足技术要求，如果活塞杆弯曲应校直达到要求或按实物进行测绘，由专业生产厂进行制造。如果活塞杆表面镀层磨损、滑伤、局部剥落可采取磨去镀层，重新镀铬表面加工处理工艺。密封件的检查与维修 活塞密封是防止液压缸内泄的主要元件。对于唇形密封件应重点检查唇边有无伤痕和磨损情况，对于组合密封应重点检查密封面的磨损量，然后判定密封件的是否可使用。另外还需检查活塞与活塞杆间静密封圈有无挤伤情况。活塞杆密封应重点检查密封件和支承环的磨损情况。一旦发现密封件和导向支承环存在缺陷，应根据被修液压缸密封件的结构形式，选用相同结构形式和适宜材质的密封件进行更换，这样能最大限度地降低密封件与密封表面之间的油膜厚度，减少密封件的泄漏量。5.3.3 液压缸的安装与维护 1.液压缸的安装 液压缸是液压机械中直接拖动负载的装置，安装时要考虑到它与负载大小、性质、方向等，在安装时必须以下几点：连接的基座必须有足够的强度。如果基座不牢固，加压时，缸筒将向上翘起，导致活塞杆弯曲或折损。大直径、行程在 22.5m 以上的大液压缸，在安装时，必须安装活塞杆的导向支撑环和缸筒本身的中间支座，以活塞杆和缸筒的挠曲。因为挠曲结果，将会产生缸体与活塞杆、活塞杆与导向套之间的间隙不均匀，造成滑动面不均匀磨损或拉伤，轻则使液压缸出现内漏和外漏；重则使液压缸不能使用。耳环式液压缸是以耳环为支点，它可以在与耳环垂直的平面内摆动的同时，做直线往复运动。所以，活塞杆顶端连接转轴孔的轴线方向，必须与耳轴孔的方向一致。否则，液压缸就会受到以耳轴孔为支点的弯曲载荷，有时还会发生由于活塞杆的弯曲，使杆端的头部螺纹折断。而且，由于活塞杆处于弯曲状态下进行往复运动，容易拉伤缸筒表面，使导向套的磨损不均匀，发生漏油等现象。当要求耳环式液压缸能以耳环孔为中心作自由回转时，可以使用万向接头或万向联轴器。采用万向接头时，液压缸能整体自由摆动，可将“别劲”现象减到最小。铰轴式液压缸的安装方法应与耳环式液压缸作相同考虑，因为液压缸是以铰轴为支点的，并在与铰轴相垂直的平面内摆动的同时，作往复直线运动。所以，活塞杆顶端的连接销，应与铰轴位于同一方向。若连接销与铰轴相垂直，则液压缸就会变形弯曲，活塞杆顶端的螺纹部分会折断，加之有横向力的作用，活塞杆导向套和活塞面容易发生不均匀磨损或拉伤，这是造成破损和漏油的原因。103 2.液压缸的调整 液压缸安装好后，需要进行试运转。安装后试压时无漏油现象时，首先应当排气。将工作压力降至 0.51.0MPa 进行排气。排气方法是：当活塞运动到终端，压力升高时，将处于高压腔的排气阀螺栓打开点，使带有浊气的白泡沫状油液从排气阀喷出，喷出时带有“嘘、嘘”的排气声。当活塞由终端开始返回的瞬间关闭该阀。如此多次，直至喷出澄清色的油液为止。然后再换另一腔排气，排气方法同上。一般要将空气排净需要进行 25min 左右的时间。排气操作必须注意安全及谨慎。液压缸设有缓冲阀的，还应对缓冲调节阀进行调整，主要调整缓冲效果和动作的循环时间。当液压缸上作用有工作负载条件时，活塞速度按小于 50mm/s 运行，逐渐提高。开始先把缓冲调节阀放在缓冲节流阻力较小位置，然后逐渐增大节流阻力，使缓冲作用逐渐加强，一直调到符合缓冲要求为止。3.液压缸的拆卸、检查 液压缸的拆卸 首先将活塞移到适于拆卸的一个位置。松开溢流阀，使溢流阀卸荷，系统压力降为零。切断电源，使液压装置停止工作。一般液压缸的拆卸顺序应是：拆下进、出油口的配管，松开活塞杆端的连接头、端盖及安装螺栓，再拆卸活塞杆、活塞和缸筒等。拆卸时一定要注意不应硬性将活塞杆、活塞从缸筒中拔出，以免损伤缸筒内表面。液压缸零件的检查与判断 缸筒内表面 缸筒内表面有很浅的线状摩擦伤或点状痕迹，是允许的，对使用无妨。如果是纵状拉伤时，必须对内孔进行研磨，或可用极细的砂纸或油石修正。当无法对纵状拉伤进行修正时，必须更换新缸筒。活塞杆 在与密封圈作相对运动的活塞杆滑动面上，产生的拉伤或伤痕，其判断处理方法同缸筒内表面。但是，活塞杆滑动面一般是镀硬铬的，如果镀层的一部分因磨损产生脱落，形成纵状深痕时，对外漏油将会有很大影响。此时必须除去旧镀层，重新镀铬，抛光。镀铬厚度为0.05mm。密封件 检查活塞杆、活塞密封件，应当首先观察密封件的唇边有无受伤，密封摩擦面的磨损情况。发现唇边有轻微伤痕，摩擦面若有磨损时，最好更换新的密封件。导向套 导向套内表面有些伤痕，对使用没多大影响。但是，如果当伤痕在 0.2mm以上时，就应更换新的导向套。活塞 活塞表面有轻微伤痕时，不影响使用，如果当伤痕在 0.2mm以上时，就应更换新的活塞。另外，还得检查活塞上是否有与缸盖碰撞引起的裂缝。如有，则必须更换活塞。其他 其他部分的检查，随液压缸构造及用途而异。但检查应留意端盖、耳环、铰轴是否有裂纹，活塞杆顶端螺纹和油口螺纹有无异常等。4.液压缸组装时的注意事项 检查加工零件上有无毛刺或锐角 在密封技术中，如何保护号称密封圈生命的唇边，是十分重要的。若缸筒内壁上开有排104 气孔或是通油孔，应检查，并除去孔两端开的导向锥面上的毛刺，以免密封件在安装过程中损坏。检查密封圈接触或摩擦的相应表面，如有伤痕必须研磨、修正。否则即使更换新的密封件也不能防止泄漏液压油。当密封圈要经过螺纹部分时，可在螺纹上卷一层密封带，在带上涂上润滑脂，再进