关于液压缸内泄漏的原因分析及理论研究

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)徐州徐工液压件有限公司 作者:生敏

  液压缸是液压系统的重要组成部分,是其主要的执行元件之一,因其结构简单,工作可靠,在现代化大型机械系统中得到了非常广泛的应用。而对于液压缸来说,其质量的好坏又直接影响着整机的工作效率,同时内泄漏又是其最突出的质量问题,至今仍没有得到很好的解决,因此该文将针对液压缸内泄漏问题,从泄漏原因、理论计算两方面再结合间隙式活塞密封结构,进行分析与研究,并提出相应的措施。真空技术网(http://www.chvacuum.com/)认为其思路和方法可以为分析其他类密封结构的液压缸提供一定的借鉴,同时也可以为液压缸的间隙设计和实际使用提供一定的参考依据。

  引言

  随着国内液压行业的快速发展,作为液压系统中实现直线往复运动的液压缸也取得了良好的发展态势,并占稳了一定的市场。与此同时各主要应用机械对液压缸的性能要求也变得越来越严格,因为其性能的优劣直接影响到整机的使用情况,关系到整机的工作可靠性及其市场竞争力。为此,各液压元件生产厂家对液压缸质量问题的研究也投入了越来越多的人力和财力,但作为液压缸主要难题之一的内泄漏问题,至今仍是没有得到十分有效的解决。

  同时,整个行业对此方面的探索,也是层出不穷,针对此种情况,本文将在此对其产生原因及理论研究进行一定程度的剖析。

1、内泄漏的危害及产生原因

  作为液压系统的执行元件,严格控制内泄漏量对液压缸使用极其重要,因为一旦在工作过程中,液压缸产生内泄漏情况:如果在伸缩运动过程中,轻则会影响其工作效率,重则直接导致整机无法正常工作;而如果是在保压过程时,轻则会导致活塞杆缓慢回缩,严重时会造成如吊重急落、主机倾翻等重大事故。因此有必要对其进行深入的研究,而影响液压缸内泄漏的因素是多方面的,如由于磨损、变形等造成的密封间隙的改变,密封件的磨损老化,气体、水及颗粒状杂质对液压油的污染,液压缸工作温度和密封两端压力差的极化,结构设计的合程度以及零部件的加工装配精度等等。

2、理论分析

  在此,以间隙式密封结构的液压缸为例。其活塞与缸筒配合结构如图1所示。

间隙式活塞密封结构

图1 间隙式活塞密封结构

  2.1、内泄漏的计算方法

  根据流体在环形缝隙中流量的计算公式,可有:间隙式密封结构液压缸的内泄漏量:

关于液压缸内泄漏的原因分析及理论研究

  由(1)式分析,易知,对于基本参数已定的液压缸来说,影响其内泄量的主要因素有间隙δ 、液压油动力粘度μ 、压差Δp 以及相对速度u0 ,其中尤以间隙δ 影响最大。

  而对于这些变量,本文将从弹性变形、工作温度、混入气体以及液压冲击等方面进行分析。

3、改善措施

  通过以上对液压缸内泄漏原因及其理论的分析,可以找到泄漏量与各主要影响因素之间的大致关系,从而提出如下几方面的改善措施:

  (1)液压缸在设计初期,应考虑油压造成的缸筒变形,可以适当的减小密封设计间隙或者加大缸筒壁厚;

  (2)缸筒材料的选择,在考虑生产能力及经济成本的前提下,尽量提高材料的弹性模量;

  (3)选择液压油时,不仅要考虑液压缸工作时的温度范围,并且增加排气孔等装置,严格控制液压油的含气量及水分;

  (4)尽可能增加改善缓冲装置,减缓速度变化强度,尤其是对动作频繁的液压缸,以此减小其冲击造成的压力增大;

  (5)根据速度方向与压差方向的关系,在主机上使用时适当地调整活塞伸出与缩回的速度大小。

4、结束语

  本文通过间隙式密封结构和环形缝隙流量公式的结合,从弹性变形、温度、含气量、液压冲击等方面进行了简要的分析,从而得出一些初步的改善对策,可以为以后进一步的研究,打下一定的基础。同时也可为液压缸的密封结构设计,主机上的合理应用提供些许依据。

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