摘要：本文介绍了工程机械液压油缸在使用过程中出现导向套漏油现象引发的质量问题，对导向套渗漏部位进行了归类，通过介绍液压缸导向套相关结构及密封元件，解析了液压缸动密封渗漏的特点及原因分析，并提出了改进措施
关键词：液压缸；导向套；密封件；活塞杆；渗漏
Analysis and solution of dynamic sealing leakage in guide sleeve of
Hydraulic Cylinder
Chen Xiang-bing，Zhang Ji-chao，Geng Yan-chao，Huang Zhen-hua，Guo Yan-bing
（Xuzhou XCMG Hydraulics Co.，Ltd.Xuzhou，Jiangsu 221004）
Abstract：This paper introduces the quality problems caused by the leakage of guide sleeve in the process of using hydraulic cylinder of engineering machinery，classifies the leakage parts of guide sleeve，analyzes the characteristics and causes of the leakage of hydraulic cylinder dynamic seal by introducing the related structure and sealing elements of the hydraulic cylinder guide sleeve，and puts forward the improvement measures
Keywords：hydraulic cylinder，guide sleeve，seal，piston rod，leakage
1、引言
液压缸是液压系统执行元件，在工程机械中广泛使用。当前，大型工程繁重，对于工程机械的安全性、稳定性、可维修性要求日益提高。但在液压缸正常使用过程中，由于各种原因会发生漏油、内泄、抖动、发响等故障，需要花费较大的人力、物力、财力进行油缸失效模式的分析及故障维修，造成客户设备停用，延缓工期，使得产品加工实际成本升高。
液压缸导向套动密封渗漏故障是工程机械液压系统领域比较常见，也是液压缸失效故障模式中的一种。为此针对液压缸导向套动密封漏油原因进行了分析和整理。
2、液压缸结构及工况介绍
液压缸通常由缸筒、导向套、活塞杆、活塞、压盖密封件等组件，导向套承载着油缸静密封和动密封元件，受外负载影响较大，在液压缸使用过程中起着至关重要的作用。
导向套动密封漏油是指液压缸在工作时，导向套与活塞杆连接处渗漏，导致油液沿着导向套与活塞杆密封处渗出或者在活塞杆表面形成一片片大面积的油膜印、一圈一圈的油环，进而导致液压缸不能正常工作，此种现象称为导向套动密封漏油。
图1 液压缸简图
3、故障过程分析
针对油缸导向套动密封失效模式，对可能导致液压缸导向套渗漏的各种可能性进行分析，明确问题发生的基本原因，
图3 导向套外圆漏油现象
3.1、设计选型复核
3.1.1、 密封件工作压力、工作温度、沟槽尺寸复核
由于图纸是源头，在源头查找设计问题，分析复核技术参数及引用标准是否符合油缸作业工况许可、用户需求。导向套密封沟槽尺寸：轴密封（Y圈）槽底精度一般为φdH9，粗糙度Ra1.6。槽底尺寸精度及粗糙度偏大或者偏小，直接影响导向套密封寿命及密封效果
3.1.2 、防尘圈和Y圈的材质复核
防尘圈和轴密封（Y圈）的材质要求是否符合主机工况许可。由于主机作业工况不同，液压缸导向套密封随着赤道不同，密封材质也随着变化。根据温度需求，一般热带地区密封为耐高温材质，严寒地区密封材质一般为耐低温材质。
3.2、活塞杆质量复核
3.2.1、活塞杆表面粗糙度复核
活塞杆表面粗糙度图纸要求Ra≤0.2，可采用粗糙度仪进行测量，查看活塞杆表面粗糙度实测值是否符合图纸要求。若实际测量值过大。活塞杆在来回伸缩过程中，会造成会导向套密封的拉伤
图4 粗糙度仪测量杆外圆粗糙度
2.2.2、活塞杆外圆尺寸复核
活塞杆外圆尺寸一般图纸要求φDf9，查看活塞杆外圆尺寸是否超差，若尺寸过大，造成活塞杆与导向套密封间隙配合过紧，造成密封失效。若尺寸过小，致使导向套密封件过盈量不足，无法形成油膜，进而使得导向套密封漏油。
图5 测量活塞杆外圆尺寸
2.2.3、活塞杆杆小头处倒角复核
由于导向套内侧装有各种密封件，检查该活塞杆过密封处倒角符合是否有毛刺，手感是否圆滑、尖锐。
图6 检查活塞杆杆小头处倒角复核
2.2.4、活塞杆表面质量复核
要求活塞杆表面无磕碰、划伤、凹平面、大面积拉伤
2.3、导向套沟槽尺寸及密封要求复核
2.3.1导向套内孔沟槽尺寸符合
测量导向套内孔各密封（支撑环、斯特封、Y圈、防尘圈）槽底直径、宽度尺寸，重点测量轴密封（Y圈）槽底尺寸
检查导向套与活塞杆接触处导向套尺寸，是否过大
图9导向套内孔沟槽有轻微锈蚀
4、原因分析及问题定位
油缸在往复伸缩工作时，活塞杆与导向套密封件及支撑环直接接触，液压油经导向套斯特封缓冲压力后，通过Y圈的压缩和内部压力产生过盈量与活塞杆进行密封。
4.1、活塞杆直径超差：与图纸要求的尺寸相比，若实际尺寸是变小，轴密封（Y圈）过盈量不足，密封实际压缩量减少，压缩率降低，密封能力会随之下降；
3.2、密封槽底超差：若支撑环槽底超差，使得活塞杆和支撑环之间配合间隙加大，活塞杆运动时发生的径向窜动会加大，会导致Y圈压缩率一侧过大，另一侧不足，在不足的一侧，密封能力下降。轴密封（Y圈）槽底超差，直径变大，也会使得Y圈密封压缩率不足，密封能力下降。
如杆径φ150mm：Y圈理论压缩率：
上限 2/10=20%，
下限[2-（0.1+0.05+0.143）/2]/10=18.5%。若实际压缩量超过这个范围，密封能力会随之下降。
图10导向套内孔密封的装配图
4.3、密封槽底锈蚀：油缸活塞杆外圆过小、导向套内孔密封槽底尺寸过大，随着油缸使用过程中时间的延长，活塞杆表面的水汽会沿活塞杆杆面逐渐进入导向套内部，轴密封（Y圈）压缩率不足，密封件接触压力降低，防水能力下降，造成Y圈槽底锈蚀，使得Y圈在断面上部密封性能下降，液压油沿沟槽底部渗出，造成杆面油膜加厚。
4.4、若活塞杆表面出现轻微磕碰和凹平面现象。在导向套密封经过活塞杆时，会有部分油液通过凹坑渗漏过去，随着活塞杆往复伸缩次数的增加，越过轴密封（Y圈）的液压油会越积越多，最后导致油缸出现渗油现象。
4.5、若活塞杆表面出现杆体拉伤，则随着油缸在运行过程中，对导向套密封损坏，导致导向套沿着活塞杆漏油
5、解决措施及建议
通过问题定位和机理分析可知，由于活塞杆尺寸超差、Y圈槽底以及支撑环槽槽底尺寸超差、活塞杆表面轻微磕碰和凹平面等各种原因导致导向套动密封漏油。针对该渗油问题，做以下改进措施及建议：
5.1、针对活塞杆尺寸超差问题。要求操作者严格按照图纸要求全检活塞杆外圆尺寸并做记录，不合格品不允许使用。
5.2、针对轴密封（Y圈）槽底以及支撑环槽底尺寸超差问题。要求导向套供应商按照图纸要求全检导向套各尺寸，并把检验记录随产品一起交由检验员送检，进货检验员对导向套的沟槽尺寸全部复检，不合格品不允许使用。
5.3、针对活塞杆表面出现的轻微磕碰伴有凹平面问题，要求优化活塞杆转运架，表面用聚氨酯垫片防护。并要求装配工和装配检验在装配前全检活塞杆表面质量，确认无误后，方可装配。
5.4、重新优化密封配置，从设计角度优化防尘圈的选型结构，防尘圈改用防水能力更强的防尘圈，更好的阻绝水分顺着活塞杆进入导向套内孔，确保导向套内孔各密封槽槽底不会出现锈蚀情况，从而解决液压缸渗油问题。
5.5、修复措施：
5.5.1、密封件：若密封出现拉伤，缺口，损坏时建议更换新密封
5.5.2、导向套：若槽底出现锈蚀，转清洗机清洗锈蚀，在确保干净无绣后，方可使用。若出现导向套槽底尺寸超差及拉伤现象，建议更换导向套
5.5.3、活塞杆：根据活塞杆表面磕碰情况，若出现轻微磕碰及凹平面，当条件允许，建议返回厂家，上抛光机重新修抛，当条件不允许，可采用手持式抛光轮修复，修至无手感。若活塞杆出现中等拉伤，油液渗漏肉眼明显可识别，建议剥铬重镀或抛光机修复。若活塞杆严重拉伤时，严重影响活塞杆强度，建议活塞杆报废处理，重新加工活塞杆
6、小结
导向套动密封处渗漏的故障原因多种多样，这种故障的发生，与油液清洁度、油温、压力、速度、材料及加工等都息息相关，是液压领域相对复杂的问题，是完全无法避免。本文总结了液压缸导向套动密封渗漏故障分析与解决措施，对分析导向套动密封漏油有一定的指导和学习借鉴作用。我们一直在优化各种密封配置及液压缸结构，严格控制各种零件的加工精度及油液清洁度，以确保油缸的可靠性，对降低液压缸导向套动密封漏油起到积极的作用
参考文献：
[1]李壮云，液压元件与系统[M]，机械工业出版社，1999
[2]雷天觉等，新编液压工程手册[M]，北京，北京理工大学出版社，1998
[3]黄振华等，液压缸活塞杆杆体拉伤故障分析及解决措施[J]，工程机械文摘，2017（09）：34-35
[4]液压缸导向套静密封渗漏原因分析与解决措施[J]，航天制造技术，2016（3）
作者简介：
陈向兵（1986-），男，甘肃会宁人，徐州徐工液压件有限公司，助理工程师，学士，主要从事液压油缸产品设计与研究。
论文作者:陈向兵,
论文发表刊物:《基层建设》2018年第26期
论文发表时间:2018/11/16
标签：活塞杆论文; 导向论文; 液压缸论文; 尺寸论文; 漏油论文; 表面论文; 拉伤论文; 《基层建设》2018年第26期论文;