浅谈汽车起重机水平液压缸常见故障及解决措施

液压气动与密封2013年第09期浅谈汽车起重机水平液压缸常见故障及解决措施生敏，李永奇，孙肇岩，王丽徐州徐工液压件有限公司，江苏徐州221004摘要汽车起重机水平液压缸是汽车起重机在进行吊载作业前、后完成支腿水平伸缩的执行元件在使用中因其承受载荷不大且不经常动作，故出现漏油现象时不易被引起重视。水平液压缸的失效将直接导致汽车起重机无法正常收展及起重工作。该文对汽车起重机水平液压缸常出现的故障进行分类及原因分析，总结出其失效模式。主要是从漏油方面，然后从多个角度分析故障产生的原因及解决措施。关键词汽车起重机；水平液压缸；失效模式；解决措施中图分类号TH137文献标识码A文章编号10080813201309006403DISCUSSIONONMALFUNCTIONANDSOLUTIONOFAUTOCRANESHORIZONTALHYDRAULICCYLINDERSHENG，LIYONGQI，SUNZHAOYAH，WANGLIXUZHOUXCMGHYDRAULICSCO，LTD，XUZHOU221004，CHINAABSTRACTTHEHORIZONTALHYDRAULICCYLINDEROFAUTOCRANEISANIMPLEMENTTOSPREADORRETRACTTHELEGSBEFOREANDAFTERTHELIFTINGUPLOADIOBBECAUSEOFTHELESSERLOADANDMOVEMENT，THEOILLEAKAGECANNOTBECATCHSERIOUSLYATTENTIONEASILYTHEFAILUREOFHORIZONTALHYDRAULICCYLINDERWILLDIRECTLYLEADTOTHATUNABLETOLIFTINGWORKOFANTOCRANE1HISPAPERSUMSUPTHEFAILUREMODESTHROUSHCLASSIFYTHEFAULTSANDANALYZECAUSESANDTHEN，FROMDIFFERENTPOINTS，ANALYZETHEREASONSANDSOLUTIONFORTHEFAILURESOFHORIZONTALHYDRAULICCYLINDER，MAINLYFROMTHEOILLEAKAGEKEYWORDSAUTOCRANE；HORIZONTALHYDRAULICCYLINDER；FAILUREMODE；SOLUTIONO引言汽车起重机广泛应用于建筑、电力建设、水利工程建设等多种工况。在起重机的正常工作过程中起重机水平液压缸以下简称液压缸用于起重机伸缩支腿，以便支腿支撑起起重机体使其车体离地作业。液压缸出现问题后将导致支腿无法正常收缩从而导致起重机无法正常工作。对液压缸的常见故障进行归纳总结，得到液压缸的失效模式对其进行研究从而减少液压缸的故障发生零件有其标准的失效模式由各个零件组装的液压缸依然可以对其故障分类分析。我们从常见质量反馈问题入手，结合其实际使用工况，在外渗漏、内泄漏、零件失效等层面对该类液压缸的常见故障进行分类、原因分析并尽可能地给出相应的排除措施及改进方案以解决市场上常反馈的液压缸质量问题，并实现以后对液压缸的设计从事后“救火”解决问题向事前“防火”提前预防的方式转变使对液压缸的失效模式的分析支撑起液压缸设计中设计失效模式及后果分析收稿日期2013一OL一04作者简介生敏1965一，男，江苏泰州人，高级工程师，硕士，主要从事流体传动与控制方面的技术研究与管理工作。64DFMEA的推广。1常见故障原因分析及解决措施水平液压缸的故障通常表现为漏油即外渗漏、内泄漏和零部件的失效3类从使用工况上分析对液压缸的要求为能承受伸缩臂时的推拉力，有一定的保压作用，卧式放置连接安全可靠。其主要受力形式如图1所示。图1受力示意图下面将从水平液压缸的3种故障表现形式对其进行研究11外渗漏液压缸的外渗漏如图2所示，指液压缸中工作液图2外渗漏示意图HVDRAULICSPNEUMATICSSEALSNO092013体从高、低压腔流到大气的泄漏。轻则影响液压缸外观质量重则直接导致液压缸内油液压力无法保证工作压力水平缸从而无法正常工作。外渗漏只是一种表现形式造成外渗漏的原因则各种各样，主要是因为缸筒与导向套间密封失效引起。缸简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首先0形圈失效引起外渗漏。常见失效有0形圈挤出、磨损、老化、变形等。如图3所示为0形圈挤出失效示意图图3O形圈挤出示葸图这是因为密封槽间隙设计过大导致周期性膨胀间隙过大在运动速度稍高的情况下边缘部分被挤出密封槽导致O形圈失去密封作用当导向套密封0形圈出现此种失效直接导致液压缸的漏油。此时我们经过调研验证可以更换密封件材料，采用弹性较大的材料；减小装配间隙，防止挤出；可以加装挡圈。此外0形圈磨损及变形的原因与其被挤出类似可以适度设计密封槽尺寸及配合间隙要严格保证密封槽的表面粗糙度。由经验可知，间隙过大容易挤出。间隙过小容易变形磨损我们就在具体的液压缸密封沟槽设计中按照这两个指标进行折中设计力求将O形圈失效风险降低到最低便可达到目的。0形圈老化是密封件寿命问题，属于个别工况、环境经常移动作业的场合所以我们可以针对这种特殊工况作业的液压缸采用特殊的密封材料虽然略微增加了成本。但是大大减少了液压缸故障。其次缸筒质量和导向套密封槽的表面加工粗糙将很大程度影响密封件的寿命。应从设计、加工和装配三个环节上给予保证。即应防止密封圈在装配过程中被刮伤或就位后压缩量不足同时缸筒和导向套密封槽的表面加工质量都应按要求进行控制。另外。导向套轴封含油也是很严重的故障，原因是防尘渗水。水渗入孔封密封槽底导致生锈，轴封失效，存的油无法回油造成轴封含油。如图4所示位置，可通过更换较复杂结构的防尘来防止渗水同时可以在液压缸外部安装防水防尘护罩，保证环境的清洁。1斯特封槽底锈蚀，轴封含油图4导向套密封样式图如图4导向套密封样式图所示轴封右端为斯特封常见相关故障为斯特封磨损失效，导致密封失效漏油。原因主要是杆体不平、加工精度低、公差设计取值不适显然这些会造成密封磨损导致漏油。所以在杆体外圆尺寸精度选择较高的8级公差精度等级再配以高水平的加工工艺过程则能解决斯特封失效的问题。除了以上密封失效引起的外渗漏焊接质量不良导致的外渗漏问题也是主要的原因之一。水平液压缸中耳环与杆体、缸底与缸体、杆堵与杆体、阀座与缸体的连接采取的都是焊接的连接方式。通常在各个零部件的连接焊缝中出现焊缝砂眼。这直接导致液压缸的外渗漏漏油。这种故障通常是加工工艺水平和焊缝尺寸、坡VI形状、焊接材料等所决定的。解决此项问题的方法只有提高加工工艺，合理设计焊缝。经过焊接工艺评定、无损探伤验证及经验数据，若采取角度为4O的U型焊缝连接耳环、缸底、缸体、杆体对应间的连接则大大降低故障的发生率。12内泄漏液压缸的内泄漏如图5所示，指液压缸中液压油有少量液体从高压腔流向低压腔的泄漏在对液压缸保压性能要求比较高的场合比如水平液压缸，内泄漏的影响至关重要一定要严格控制泄漏量。防止内泄漏满足保压的需求。引起内泄漏的密封问题主要发生在液压缸活塞上的密封处。活塞孔封磨损、孔封含油、格莱圈断裂、格莱圈磨损、格莱圈有压痕等等。经验证明，原因类似。可将排除措施按照原因固化，提高设计效率。主要从以下几个方面进行优化设计密封沟槽尺寸精度；缸筒内径尺寸公差；缸筒杆体同轴度；液压油固体颗粒污染度等级；孔用组合密封；密封材料。另外，杆堵与杆体焊缝失效，也会引起内泄漏焊下转第69页65HYDRAULICSPNEUMATICSSEALSNO092013过这种台阶结构。使得缓冲压力存在多次的变化，减小了最大缓冲压力的峰值。这种缓冲柱塞比圆柱形柱塞缓冲效果要好峰值较低适用于较高速度的缓冲。对于圆锥形缓冲柱塞它和缓冲孔之间行成的环形间隙是可变的缓冲开始时环形缝隙较大，随着活塞的运动环形缝隙逐渐变小。所以减小了最大缓冲压力的峰值在设计的时候其缓冲行程和圆锥角是最重要的结构参数要根据工况来确定。和圆柱型缓冲装置相比具有较好的对中性能，可以避免因为对中问题而引起的缓冲失效的情况4结论通过对液压缸内缓冲过程进行了分析，得知，当缓冲柱塞是一个抛物线锥体时可实现液压缸的等减速上接第65页缝失效，当小腔为高压腔时，油液通过失效的焊缝进入杆体内部，引起杆体含油，并且继续通过内芯管进入大腔，即低压腔，形成内泄见图6。小腔高压腔图5液压缸内泄示意图图6焊缝漏油示意图13零件失效除了外渗漏与内泄漏，各个零部件常见故障有1杆小头脱落、活塞脱落，原因是防松设计不合理更改活塞防松采用内六角锥端紧定螺钉紧定活塞与杆小头的螺纹连接2活塞拉伤、缸体拉伤、杆体拉伤，油液固体颗粒污染是造成拉伤的主要原因3杆体锈蚀、杆体脱铬，电镀质量差、单层镀层导致杆体锈蚀，改进为杆体外圆表面采用复合镀；4杆体、油管料裂，杆小头断裂，这些问题在零件选材上应该慎重考虑。不采取普通45钢。油管采取使用20冷轧管杆体采用强度较高的Q345系列钢2结论现将该类液压缸常见故障概述如表1。通过对该类液压缸的故障分析可以将故障分类，进而固化其失效模式，然后推广到其他各种液压缸上面，建立统一的失效模式数据库。固化改进措施形成缓冲效果。并以圆柱形缓冲柱塞为例，推导了缓冲过程的数学模型。之后对液压缸几种常见的内缓冲形式进行了对比，对液压缸缓冲的设计与研发，有着一定的指导意义。参考文献11刘庆教，李永奇测试与传感技术在超高压液压缸设计中的应用J】液压与气动，2012，11刘波液压缸缓冲结构和缓冲过程的研究【D杭州浙江大学，20043章一明液压缓冲器设计参数研究J华东冶金学院学报，1994，34张卫华，李承颖液压缸的一种缓冲装置LI液压与气动，2008，95】王秀君超高压液压缸缓冲性能建模的可行性探讨J工程机械文摘，2012，9一一一标准以便供以后进行产品设计时查询。这样不仅能够大大缩短产品设计周期，提升产品质量，还能将以后产品出现问题再处理的工作方式向先事前预防设计的DFMEA的设计理念转变解决了问题的同时还优化了设计流程。这种思路值得推广。表1液压缸常见故障及解决措施参考文献1】王亚萍，韩桂华，焦卫兵液压泄漏防治技术M