探討如何提高機(jī)械液壓缸使用壽命初探

周建軍

（浙江科力車輛控制系統(tǒng)有限公司，浙江 江山 324100）

近年來，隨著大中型機(jī)械設(shè)備在生產(chǎn)作業(yè)過程中的應(yīng)用日益推廣，其使用壽命和運(yùn)作效率也越來越受到生產(chǎn)廠家和顧客普遍關(guān)注，而影響機(jī)械設(shè)備使用壽命的關(guān)鍵部件液壓缸，由于國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，需要進(jìn)行全面整改。

1 液壓缸污染的危害

液壓缸的質(zhì)量問題一方面是由于生產(chǎn)廠家的制造工藝水平，另一方面是由于后期操作使用不當(dāng)所引發(fā)的。調(diào)查數(shù)據(jù)表明，目前液壓缸使用壽命下降的一個(gè)關(guān)鍵因素就是其工作介質(zhì)遭受到不同程度的污染。介質(zhì)污染造成的液壓缸磨損主要有切削磨損、疲勞磨損及粘著磨損等幾種形式。液壓缸磨損的后果是導(dǎo)致其工作性能下降、內(nèi)泄漏量增大、損傷或破壞密封裝置，而液壓缸的工作性能主要決定于密封裝置的可靠性，當(dāng)密封裝置因磨損而失效時(shí)，缸的內(nèi)、外泄漏量增大，導(dǎo)致在一定負(fù)載下無法正常工作。

此外，化學(xué)試劑和水污染通常帶來液壓缸金屬生銹，降低了機(jī)械操作的靈敏度。

2 液壓缸污染的主要原因

造成液壓缸污染的原因有很多，這里僅從設(shè)計(jì)和制造兩個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行歸類介紹：

2.1 設(shè)計(jì)方面的原因

2.1.1 選用防塵圈設(shè)計(jì)不合理

液壓缸污染是影響其使用壽命的一個(gè)重要原因，因此在設(shè)計(jì)和制造過程中，技術(shù)人員應(yīng)加大對(duì)污染防范的處理力度。首先，在液壓缸止口安裝了防塵圈，用以阻擋外部灰塵進(jìn)入系統(tǒng)。然而這種方法雖然降低了液壓缸免遭污染的程度，但一旦出現(xiàn)防塵圈破損就沒有保證了。目前防塵圈的制造材料主要有聚氨酯（TPU）和丁腈橡膠（NBR）兩種，它們都具有一定的耐油和耐磨性能，但需要保證在干燥的作業(yè)環(huán)境下使用。由于大中型施工機(jī)械設(shè)備作業(yè)的外部環(huán)境條件相對(duì)比較惡劣，一旦經(jīng)常性遇水或遭受不同程度酸堿性物質(zhì)侵蝕，防塵圈會(huì)很快失效。因此，目前采用防塵圈進(jìn)行防塵的設(shè)計(jì)存在一定的弊端。

2.1.2 壓力密封選擇不合理

液壓缸的使用原理是利用液體壓強(qiáng)動(dòng)力，壓力密封質(zhì)量的高低將直接影響液壓缸的使用功效。一方面，壓力密封能夠阻擋外部介質(zhì)污染液壓缸內(nèi)部環(huán)境；另一方面，壓力密封能夠降低發(fā)生內(nèi)泄漏的幾率，保證液壓缸工作性能。壓力密封質(zhì)量出現(xiàn)問題時(shí)，液壓缸的使用性能下降，液壓缸的負(fù)荷能力就會(huì)降低。不同的壓力密封都存在著一定的使用局限性，例如，活塞密封雖然表現(xiàn)靈活，可以適應(yīng)不同壓力系數(shù)的需要，但是密封效果不好，存在內(nèi)泄漏現(xiàn)象。

2.2 制造方面的原因

2.2.1 制造毛刺未清除干凈

機(jī)械產(chǎn)品在加工過程中經(jīng)常會(huì)留下一些毛刺，一般在安排工藝時(shí)，總成裝配或零部件清洗入庫(kù)前都要進(jìn)行去除毛刺。毛刺清除得不徹底就存在過渡尖角，這在液壓缸裝配或者工作時(shí)不僅會(huì)損傷密封件，還會(huì)使相關(guān)的配合工作面造成損傷、劃痕。例如，當(dāng)導(dǎo)向套或活塞存在加工毛刺未清除干凈時(shí)，就會(huì)使缸筒內(nèi)壁造成損傷，從而加劇了外界物質(zhì)進(jìn)入到缸筒內(nèi)產(chǎn)生污染。

2.2.2 裝配前未清洗干凈

有的工廠在液壓缸裝配前，未對(duì)缸筒內(nèi)孔進(jìn)行清洗，或者清洗液本身就已經(jīng)受到嚴(yán)重污染，這樣，當(dāng)裝配完成后，工作系統(tǒng)中就會(huì)存在大量的殘留雜質(zhì)，這些雜質(zhì)的允許量往往大大超出了液壓缸相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)所要求控制的最高限度。還有，缸體外設(shè)的金屬油管，一般都直接采用軋制35鋼無縫鋼管制作，這種型材往往由于經(jīng)銷商存貨時(shí)間較長(zhǎng)導(dǎo)致內(nèi)孔生銹，有的工廠在液壓缸制造過程常因疏忽而未對(duì)其內(nèi)孔進(jìn)行除銹處理或者除銹不夠徹底即行焊接作業(yè)，這也是造成液壓缸污染的一個(gè)常見方面。

3 提高液壓缸使用壽命的基本舉措

由于導(dǎo)致液壓缸使用壽命降低的原因有很多，所以其預(yù)防措施也相對(duì)較多，工作人員需要具體問題具體分析，選擇具有可操作性的科學(xué)方案。具體需要從以下幾點(diǎn)做起：

3.1 嚴(yán)格按照液壓缸的使用說明進(jìn)行操作使用

大中型機(jī)械設(shè)備操作的外部環(huán)境差，污染難以避免。對(duì)此，需要機(jī)械操作人員針對(duì)具體的作業(yè)環(huán)境，制定相應(yīng)的降低污染方案。首先，可以嘗試在液壓缸內(nèi)部安裝相應(yīng)的空氣過濾設(shè)備，過濾空氣中的過多雜質(zhì)和水分等污染物。其次，研發(fā)新型工作介質(zhì)，提高液壓缸的內(nèi)部抗污染能力，當(dāng)然，由于液壓缸使用場(chǎng)合有所不同，操作維護(hù)人員應(yīng)首先使用適合本機(jī)械的工作介質(zhì)。例如根據(jù)慣例，煤礦液壓支架用的立柱和千斤頂（一種特殊用途液壓缸）就使用乳化液作為工作介質(zhì)。

3.2 提高液壓缸的設(shè)計(jì)水平

液壓缸的使用壽命與其設(shè)計(jì)是否合理密切相關(guān)，必須由具有深厚設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)和豐富實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)師對(duì)國(guó)家或行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)必須非常熟悉。例如活塞或?qū)蛱椎拿芊鉁喜墼O(shè)計(jì)及密封件的選用，都要參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。倒角過渡設(shè)計(jì)采用圓角過渡以消除尖棱。另外，選擇不同的密封方案都有其優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)人員可以綜合考慮，充分利用混合式密封的設(shè)計(jì)理念，以提高產(chǎn)品的密封性能，降低受污染程度。

3.3 合理選擇液壓缸的內(nèi)部配件

液壓缸的操作使用需要相應(yīng)的配件設(shè)施進(jìn)行輔助，設(shè)計(jì)人員需要綜合考慮到經(jīng)濟(jì)因素和適用因素，選擇高效率、低成本的內(nèi)部配件。內(nèi)部配件質(zhì)量不過關(guān)，就會(huì)在使用過程中高頻率出現(xiàn)故障，而其因質(zhì)量問題出現(xiàn)經(jīng)常性的維修既浪費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，也常影響到正常的生產(chǎn)，有時(shí)甚至?xí)?duì)人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。為此，在設(shè)計(jì)制造之初，生產(chǎn)廠家就需要進(jìn)行科學(xué)全面的考慮，以降低顧客后期維護(hù)成本，提高企業(yè)自我形象，贏得顧客信賴和更加廣闊的市場(chǎng)。另外，擁有一批穩(wěn)定的原材料合格供應(yīng)商，對(duì)維持產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定也至關(guān)重要。

3.4 提高加工制造方面

3.4.1 材料應(yīng)進(jìn)行熱處理

缸筒、活塞桿、活塞、導(dǎo)向套及缸底等重要零部件在粗加工之后、精加工之前應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理，使其硬度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，提高它們材料的抗拉強(qiáng)度和使用性能。

3.4.2 活塞桿表面鍍鉻后，應(yīng)將鍍后拋光改為鍍后磨光的方法。這雖然需要增加磨前的鍍層厚度，但能很好的清除鍍鉻缺陷，而且考驗(yàn)了鍍層的結(jié)合力。另外，由于磨削表面的微觀不平，波谷可貯存潤(rùn)滑油，提高了耐磨性，延長(zhǎng)了使用壽命。

3.4.3 嚴(yán)格清除機(jī)械構(gòu)件的毛刺、飛邊，尤其是密封溝槽、尖棱處的棱邊，組裝前必須進(jìn)行清洗。

3.4.4 缸筒內(nèi)孔加工采用"粗鏜-半精鏜-精鏜-滾壓"的工藝，能使其表面粗糙度小于RaO.2μm，顯著地提高了抗疲勞強(qiáng)度和應(yīng)力腐蝕性能。

3.4.5 摩擦副表面的粗糙度一般應(yīng)控制在RaO.4μm-Ra0.8μm之間。

結(jié)語

綜上所述，液壓缸的使用壽命與制造和使用這兩個(gè)方面密切相關(guān)，全面提高液壓缸的使用壽命，一方面需要使用操作人員嚴(yán)格按照使用規(guī)范操作，避免違規(guī)操作，另一方面也需要生產(chǎn)廠家改進(jìn)生產(chǎn)工藝，從源頭提高產(chǎn)品質(zhì)量。

［1］連偉才，蘇曉生.探討提高機(jī)械液壓缸壽命的措施［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2006（8）：121-123.

［2］張紅平.淺談提高液壓缸使用壽命的幾點(diǎn)措施［J］.科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2010，20（13）：193.