ffice" />本文發(fā)表在《工程機械》2001No5
工程機械液壓缸泄漏故障的診斷及維修
王福山
3 ~0 |* N( `7 N. c在對履帶式挖掘機故障調查統(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。
液壓缸的泄漏一般為內泄漏和外漏兩種情況。內泄漏主要影響液壓缸的技術性能，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。外漏將導致環(huán)境的污染和能源的浪費。
: f$ n( m8 h" l4 U一．液壓缸泄漏原因
0 P i( n6 F. w造成液壓缸泄漏的因素主要有：密封件的結構形式與材質、密封槽與密封接觸表面的質量、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密封件的結構形式與材質
/ f7 q$ R X% g4 i7 S( S! O密封件的結構形式與材質的差異將直接影響液壓缸的泄漏。如果密封材質太軟，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，顯然它對密封面產生的初始接觸應力和附加接觸應力勢必較低，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。
⒉密封槽與密封接觸表面的質量
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，將導致密封件的損傷，產生液壓油的泄漏。
) x1 @2 h; @4 F& U; E4 P⒊密封件磨損與安裝
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
3 Q4 ~" z; ?$ D& g- S- Z如果密封件工作在高溫環(huán)境下，將加速密封件的老化，導致密封件的失效而泄漏。
⒌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。
⒍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動表面上，產生研磨作用，導致密封件的失效產生泄漏。
⒎因焊接不良產生的外漏
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，也是液壓缸產生外漏的原因之一。裂紋的產生主要是焊接工藝不當和承受變載荷疲勞所至。
6 d7 C: f( _% B6 i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，而液壓缸的內泄漏既看不見，也摸不到。尤其在工程機械上，液壓缸的內泄漏與液壓閥間有著相互牽連的關系，沒有一定的經(jīng)驗和診斷技術是很難判斷的。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)內泄漏引起的位移量作了具體規(guī)定如表1所示。
表1工程機械液壓缸或工作裝置因液壓系統(tǒng)內泄漏引起的位移量
! s7 v5 y# |' Y/ c f! [) A1 k, b7 Y3 U) h" e$ H/ V m' X
| ) J. |* U: D8 K2 o
序號 | 6 I+ A S7 K- r0 B! _4 ^; e
標準代號及名稱 |
2 N, J: x4 Z' l
試驗方法 |
/ ?5 }2 s1 L t) i* I: n8 i
工作裝置（液壓缸）位移量 |
|
1 |
JB/T1666-1997《履帶式推土機 型式試驗方法》 JB/SQ9.1-87《履帶式推土機 產品質量分等》 |
& Y" I/ t/ s$ ~) e& V- F- E
1初始油溫50±ffice:smarttags" /> 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。 3計算沉降量：h1-h2 |
( M! c5 T& ^* S# T
推土鏟沉降量≤ |
|
2 | 1 {% r6 x0 M7 i
JB/T3698.2-1998《輪胎式裝載機技術條件》 | 9 S# U3 r8 ?4 J& k* W; {
2 a+ O! R6 Y, k# Y9 s
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)動機熄火后測量液壓缸的位移量 | 7 z H. A- t: N3 u9 {
鏟斗液壓缸≤ 動臂液壓缸≤ |
| : |& _0 ~# a! Z7 d
3 |
7 j" J, d I2 Q- H5 y
GB/T9139.2-1996《液壓挖掘機技術條件》 |
2 Z- B6 s0 Z$ |& _) X& {9 ^* V
1初始油溫50± 2鏟斗裝滿物料（標準載荷） 3反鏟挖掘機動臂液壓缸、鏟斗液壓缸全伸 4正鏟挖掘機鏟斗放平，工作裝置提升至最高位置 5發(fā)動機熄火后測量液壓缸的位移量 |
動臂液壓缸≤ |
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。
8 @) Y) D ?, @' ~, L⒈經(jīng)驗診斷法
! o+ k0 s" d( R. c! W/ b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：
( i* \# t: _/ a8 }" c% }“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。
“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，而通過調節(jié)安全閥壓力仍不發(fā)生變化時，則是液壓缸內泄造成的。
! I1 l7 S0 g V, S; M# y9 T⒉相關分析法
液壓系統(tǒng)的內泄漏與液壓元件有著相互牽連的關系，根據(jù)它們之間的相互關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：
圖2 液壓系統(tǒng)關聯(lián)示意圖
" |9 j( M3 w: {! w; c3 V5 T V: B液壓系統(tǒng)中每一個液壓元件的內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，則可以說明內泄漏發(fā)生在鏟斗液壓缸和過載閥中。通過這種相關分析法，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。
⒊試驗方法
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。
/ M5 G" K7 Y$ U5 `' t6 V9 t7 |⑴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
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，表明液壓缸內泄。如果a油口有液壓油流出，則是過載閥泄漏。
! L l' y9 ~1 Y; a4 ]2 j3 f: j) k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伸出，通過工作裝置承載，使液壓缸無桿腔產生壓力，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，表明液壓缸內泄。如果d油口有液壓油流出，則平衡閥泄漏。
* S7 ]% _% z7 |2 L8 i8 q) c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伸出，通過工作裝置承載，使液壓缸無桿腔產生壓力，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，液壓缸內泄。
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行檢查。針對故障產生的原因應采取相應的維修方法。
⒈密封件的檢查與維修
活塞密封是防止液壓缸內泄的主要元件。對于唇形密封件應重點檢查唇邊有無傷痕和磨損情況，對于組合密封應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)密封件和導向支承環(huán)存在缺陷，應根據(jù)被修液壓缸密封件的結構形式，選用相同結構形式和適宜材質的密封件進行更換，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。
⒉缸筒檢查與維修
液壓缸缸筒內表面與活塞密封是引起液壓缸內泄的主要因素，如果缸筒內產生縱向拉痕，即使更換新的活塞密封，也不能有效地解決故障，缸筒內表面主要檢查尺寸公差和形位公差是否滿足技術要求，有無縱向拉痕，并測量縱向拉痕地深度，以便采取相應地解決方法。
如果缸筒存在微量變形和淺狀拉痕時，可采用強力珩磨工藝修復缸筒。強力珩磨工藝可修復比原公差超差2.5倍以內的缸筒。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要求。
如果缸筒內表面磨損嚴重，存在較深縱向拉痕時，最好是按照實物進行測繪，由專業(yè)生產廠按缸筒制造工藝重新生產進行更換。也可采用熱噴涂、流鍍和粘接等表面修復技術修復缸筒。
熱噴涂缸筒內表面修復是將熔融狀態(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要求。熱噴涂缸筒表面修復有火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂和粉末爆炸噴涂等方法。
流鍍缸筒內表面修復是通過電—化學沉積獲得規(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壁上得到電子，還原成為金屬原子，沉積在在液壓缸內壁上，獲得所需整體尺寸、形狀公差和粗糙度滿足技術要求的鍍層。
粘接缸筒內表面修復是通過TS311減磨修補劑修復缸筒。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。修復過程中，首先用工業(yè)純丙酮清洗缸筒內表面，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、導向套的檢查與維修
活塞桿與導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生縱向拉痕時，將直接導致密封件的失效。因此，應重點檢查活塞桿表面粗糙度和形位公差是否滿足技術要求，如果活塞桿彎曲應按照實物進行測繪，依據(jù)活塞桿加工工藝，由專業(yè)生產廠進行制造。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。
導向套應重點檢查導向套內表面與活塞桿相對運動表面，如果產生不均勻的磨損，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)生產廠按液壓閥制造工藝重新生產進行更換。也可運用磨料進行閥芯與閥座配磨方法進行修復。
參考文獻
⑴張仁杰. 液壓缸設計制造與維修. 機械工業(yè)出版社,1989年
⑵李思鼎…工程機械液壓系統(tǒng)內泄漏故障的診斷及預防.建筑機械,1998(3)
⑶蔡祖光.液壓缸常用密封件的泄漏與預防.液壓與氣動.1998(3)
⑷胡岸法…強力珩磨修復缸筒,工程機械 1999(10)