液壓缸是工程機(jī)械實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動的動力源。它將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)構(gòu)所需的機(jī)械能,大多數(shù)是以直線運(yùn)動形式獲得力和位移的。液壓缸若按用途和結(jié)構(gòu)型式來分類,其種類繁多。若按壓力等級來區(qū)分,工程機(jī)械上常用的僅為兩大類:即中低壓液壓缸和高壓液壓缸。液壓缸的壓力等級大小由密封結(jié)構(gòu)和液壓缸本身的材質(zhì)、壁厚及加工工藝等決定,這些已在設(shè)計(jì)制造時(shí)確定。對用戶來說最關(guān)注的是液壓缸的工作狀況,即有無內(nèi)外泄露現(xiàn)象,能否達(dá)到最大容積效率及工作壽命等等。實(shí)際應(yīng)用中液壓缸失效型式往往表現(xiàn)為內(nèi)泄露和外泄露,而這些與液壓缸中的密封件及其裝配工藝等有關(guān)。下面就國內(nèi)外液壓缸的裝配與密封工藝作一介紹,供同行間相互交流。
1.中低壓液壓缸
壓力在16Mpa以下的液壓缸被稱為中低壓液壓缸,它廣泛用于推土機(jī)、裝載機(jī)、平地機(jī)及起重機(jī)等工程機(jī)械中。這類液壓缸的密封件國內(nèi)外常采用耐油橡膠作為材質(zhì),如丁腈橡膠、夾布橡膠和三元尼龍橡膠等。液壓缸的密封分內(nèi)、外兩部分:外密封部分包括缸筒與缸蓋間的靜密封件和缸蓋導(dǎo)向套與活塞桿間的動密封件,二者的作用是保證液壓缸不產(chǎn)生外泄露;內(nèi)密封部分包括活塞與缸筒內(nèi)徑之間的動密封件和活塞與活塞桿連接處的靜密封件。這些密封的性能狀態(tài)是決定液壓缸能否達(dá)到設(shè)計(jì)能力的關(guān)鍵。
16Mpa級工程液壓缸常見的缸蓋結(jié)構(gòu)型式有焊接法蘭連接、內(nèi)卡鍵連接、螺紋連接和卡簧連接等4種。下面就密封件裝配時(shí)的有關(guān)要求介紹如下:
(1)缸筒與缸蓋的密封
為保證缸筒與缸蓋之間的靜密封性能,除選擇合理的靜配合間隙、合適的O型圈外,最好在O型圈的受擠壓側(cè)裝配尼龍背襯,這樣可提高密封圈的承壓能力,增加法蘭螺栓或缸蓋螺釘?shù)念A(yù)緊力,防止工作中因振動產(chǎn)生松動,導(dǎo)致靜密封面相對錯(cuò)動而磨損,造成密封件損壞。
(2)活塞桿與缸蓋導(dǎo)向套內(nèi)孔的密封
①活塞桿與缸蓋導(dǎo)向套的間隙達(dá)不到原設(shè)計(jì)要求。因長期使用,導(dǎo)向部分磨損失圓、拉傷、間隙增大或間隙油膜密封破壞等是造成活塞桿漏油的主要因素。在此狀態(tài)下,即使換上新的密封件,仍會產(chǎn)生液壓油從活塞桿處外泄露的癥狀。
②裝配的所有密封件其材質(zhì)均須符合標(biāo)準(zhǔn)。Y形、V形、U形、Yx形等密封件其外觀質(zhì)量不得有凹凸、雜質(zhì)、氣泡、劃傷和毛刺飛邊等缺陷,防塵圈裝入活塞桿時(shí)不得啃傷,否則應(yīng)更換新件。
③活塞桿表面鍍鉻層不得有脫落或嚴(yán)重凸凹不平處,活塞桿彎曲變形量應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求:即活塞桿表面直線度為1000mm內(nèi)小于0.3mm,可用儀器測量檢查。施工現(xiàn)場檢查時(shí),可用未裝密封件的缸蓋導(dǎo)向套涂液壓油裝入活塞桿上,然后全行程往復(fù)滑動和轉(zhuǎn)動,手感無間隙為合適。
(3)缸蓋與活塞桿裝配
裝配前應(yīng)用汽油或清洗油(嚴(yán)禁用柴油或煤油)清洗所有裝配件,并將缸蓋內(nèi)外環(huán)槽的殘留物用稠布或無毛的棉布擦干凈后,方可裝入密封件,并應(yīng)在密封件和導(dǎo)向套的接觸表面上涂液壓油(嚴(yán)禁干裝配)。缸蓋裝入活塞桿時(shí)最好采用工裝從水平方向或垂直方向進(jìn)行裝配,在保證二者同心后,才用硬木棒輕輕打入。有條件時(shí)也可加工一導(dǎo)向錐套,然后用螺母旋入或用硬木打入,這樣既保護(hù)了油封表面,又保證缸蓋能順利裝入缸筒內(nèi)。
(4)活塞密封件裝配
裝配前必須檢查導(dǎo)向環(huán)的背襯是否磨損,若磨損應(yīng)更換,這樣導(dǎo)向環(huán)可保證活塞與缸筒內(nèi)孔間有正常間隙。導(dǎo)向環(huán)也稱耐磨環(huán),常由錫青銅、聚四氟乙烯、尼龍1010、MC尼龍及聚甲醛等具有耐油、耐磨、耐熱且摩擦系數(shù)小的材料制成。非金屬材料導(dǎo)向環(huán)的切口寬度隨導(dǎo)向部分直徑的增大而增加,一定要留有膨脹量,以防止在高壓高溫工作時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重拉缸現(xiàn)象,導(dǎo)致缸筒報(bào)廢。
活塞內(nèi)孔與活塞桿頭部的配合間隙一般較小,若間隙過大時(shí),應(yīng)更換或選配活塞進(jìn)行裝配?;钊^部的卡鍵連接處應(yīng)能轉(zhuǎn)動靈活,無軸向間隙。采用螺紋連接的要有足夠的預(yù)緊力矩,并用開口銷、鎖簧或徑向緊固螺釘鎖住,但開口銷及緊固螺釘外伸部分不應(yīng)過長,以免與缸底作緩沖作用的內(nèi)孔部分產(chǎn)生碰撞而導(dǎo)致使用過程中出現(xiàn)拉缸或活塞頭脫落等嚴(yán)重故障。
(5)缸筒與活塞桿總成裝配
裝配好的活塞、活塞桿、缸蓋及密封件組成一個(gè)整體總成后,如何使活塞頭部能正確,安全無損地裝入清洗干凈的缸筒內(nèi)是保證液壓缸工作不內(nèi)泄的重要環(huán)節(jié)。不同的活塞結(jié)構(gòu)和缸蓋連接方式,其裝配工藝不同。
①法蘭連接的缸筒。當(dāng)缸筒內(nèi)孔端部倒角處無啃碰傷,活塞表面已涂上液壓油,并且缸筒內(nèi)孔與活塞同心時(shí),既可裝入活塞組件。缸蓋靜密封處切口的背襯應(yīng)涂潤滑脂或工業(yè)凡士林,并保證背襯不彈出脫位,要按規(guī)定力矩并均勻?qū)ΨQ地緊固缸蓋連接螺栓。
②內(nèi)卡鍵連接的缸蓋。裝配時(shí)必須將缸筒內(nèi)表面卡鍵填平,為保證缸筒內(nèi)圓表面不卡阻,活塞密封件不損壞,常用兩種方法:
工廠內(nèi)作業(yè)或在有條件的情況下,應(yīng)加工3塊卡環(huán),用其填平卡鍵槽,待活塞及缸蓋導(dǎo)向套裝入缸筒內(nèi)后,再將3塊卡環(huán)取出,然后裝入卡鍵。需待缸蓋導(dǎo)向套復(fù)位后再裝上定位擋圈、卡簧等件。
在施工現(xiàn)場或無加工條件的情況下,可剪切一條石棉(用橡皮板吧!—錄者注)板板條(與卡鍵槽等寬),用其填平卡鍵槽,其余同上敘方法。此法快、方便,且能保證裝配質(zhì)量。
③內(nèi)螺紋連接的缸蓋。由于缸筒端面內(nèi)孔的內(nèi)螺紋易對密封件造成損壞,故裝配時(shí)必須加工一薄壁開口導(dǎo)向套,用其固定于活塞頭部,使活塞能順利裝入缸筒內(nèi),既保護(hù)了密封件,也提高了裝配質(zhì)量。
2.高壓液壓缸
隨著社會生產(chǎn)力的發(fā)展,提高壓力等級已顯得非常重要,高壓小型化日益受到人們的重視。高壓系統(tǒng)和智能化控制系統(tǒng)要求液壓缸具有無內(nèi)外泄露、起動阻力較低、靈敏度高及工作時(shí)液壓缸無爬行和滯后現(xiàn)象等特性。目前國內(nèi)已引進(jìn)了以美國霞板、德國寶色(現(xiàn)為寶色霞板—錄者注)和洪格爾等密封件為代表的滑環(huán)密封技術(shù),并廣泛用于挖掘機(jī)、裝載機(jī)及起重機(jī)等工程機(jī)械的高壓液壓缸中。正確裝配是保證密封系統(tǒng)性能和使用壽命的前提,現(xiàn)就其裝配工藝介紹如下:
(1)活塞上的密封件
活塞密封裝置由矩形滑環(huán)(也稱格萊圈)和彈性圈加4-5道導(dǎo)向環(huán)(也稱摩擦環(huán)、支撐環(huán)或斯萊圈)共同組成。它適用于重載用活塞上的密封,具有良好的密封性、抗擠出和抗磨性能,抗腐蝕性也強(qiáng)。其中的格萊圈等密封件必須按照下列裝配工藝進(jìn)行安裝,才能保證密封效果。
①將彈性圈用專用錐套推入清潔干凈的活塞溝槽中。
②把格萊圈浸入液壓油(或機(jī)油)內(nèi),并用文火均勻加溫到80℃左右,至手感格萊圈有較大的彈性和可延伸性時(shí)為止。
③用導(dǎo)向錐套將加熱的格萊圈裝入活塞槽彈性圈上。
④用內(nèi)錐形彈性套筒將格萊圈冷卻收縮定形。若格萊圈變形過大且不宜收縮時(shí),則應(yīng)將活塞及格萊圈一起放入80℃左右的熱油液中浸泡約5-10min,取出后須定形收縮至安裝尺寸后方可進(jìn)行裝配。
斯萊圈應(yīng)能在活塞導(dǎo)向槽內(nèi)轉(zhuǎn)動靈活,其開口間隙應(yīng)留有足夠的膨脹量,一般視活塞直徑大小而定(2-5mm為宜),裝入缸筒前應(yīng)將各開口位置均勻錯(cuò)開。
(2)缸蓋的密封件
缸蓋的密封件是由雙斯特封加2-3道斯萊圈及防塵圈等組成。斯特封也稱為階梯滑環(huán),它裝配正確與否直接影響外密封效果。裝配過程中應(yīng)注意工具,零件和密封件的清潔,須采用潤滑裝配,避免鋒利的邊緣(應(yīng)覆蓋一切螺紋),工具要平滑、無毛口,以免損壞密封件。裝配次序?yàn)椋?/div>
①先將O形彈性圈裝入缸蓋內(nèi)槽內(nèi)。
②再將已經(jīng)在油中加熱的斯特封彎曲成凹形,裝在O形彈性圈的內(nèi)槽內(nèi),并將彎曲部分在熱狀態(tài)下展開入槽(用一字旋具木柄壓入定形),注意:斯特封的臺階應(yīng)向高壓側(cè)。
③用一根錐芯軸插入缸蓋內(nèi)孔,使斯特封定形,以便于裝入活塞桿上。
④采用定位導(dǎo)向錐套將裝有防塵圈、斯特封及斯萊圈的缸蓋裝在活塞桿上,此方法是保證斯特封唇口不啃傷的關(guān)鍵?;钊盎钊麠U組件與缸筒的裝配,可參考中低壓液壓缸的裝配。
日產(chǎn)挖掘機(jī)的液壓缸,其活塞密封方式與歐美國家相似,缸蓋密封機(jī)構(gòu)略有不同。導(dǎo)向部分是采用雙金屬薄壁復(fù)合套的結(jié)構(gòu),支承剛度大大提高,且雙金屬復(fù)合套內(nèi)表面的鉬、鎳及銅合金還特別耐磨。油封采用NOK的Y形圈,材質(zhì)為聚合耐油耐磨橡膠,背襯的材料為復(fù)合填充四氟乙烯。因而改善了密封性能,提高了壓力等級。這種結(jié)構(gòu)比錫青銅及斯萊圈導(dǎo)向效果好得多,且壽命更長。
只要按照上述工藝認(rèn)真裝配密封件及液壓缸,就可使液壓缸因密封件產(chǎn)生故障的頻率大大降低,可確保工程機(jī)械的可靠運(yùn)轉(zhuǎn)
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