探討如何提高機械液壓缸使用壽命初探

周建軍

（浙江科力車輛控制系統有限公司，浙江 江山 324100）

近年來，隨著大中型機械設備在生產作業過程中的應用日益推廣，其使用壽命和運作效率也越來越受到生產廠家和顧客普遍關注，而影響機械設備使用壽命的關鍵部件液壓缸，由于國內生產廠家的產品質量參差不齊，需要進行全面整改。

1 液壓缸污染的危害

液壓缸的質量問題一方面是由于生產廠家的制造工藝水平，另一方面是由于后期操作使用不當所引發的。調查數據表明，目前液壓缸使用壽命下降的一個關鍵因素就是其工作介質遭受到不同程度的污染。介質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致其工作性能下降、內泄漏量增大、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，當密封裝置因磨損而失效時，缸的內、外泄漏量增大，導致在一定負載下無法正常工作。

此外，化學試劑和水污染通常帶來液壓缸金屬生銹，降低了機械操作的靈敏度。

2 液壓缸污染的主要原因

造成液壓缸污染的原因有很多，這里僅從設計和制造兩個方面對其進行歸類介紹：

2.1 設計方面的原因

2.1.1 選用防塵圈設計不合理

液壓缸污染是影響其使用壽命的一個重要原因，因此在設計和制造過程中，技術人員應加大對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入系統。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環境下使用。由于大中型施工機械設備作業的外部環境條件相對比較惡劣，一旦經常性遇水或遭受不同程度酸堿性物質侵蝕，防塵圈會很快失效。因此，目前采用防塵圈進行防塵的設計存在一定的弊端。

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動力，壓力密封質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污染液壓缸內部環境；另一方面，壓力密封能夠降低發生內泄漏的幾率，保證液壓缸工作性能。壓力密封質量出現問題時，液壓缸的使用性能下降，液壓缸的負荷能力就會降低。不同的壓力密封都存在著一定的使用局限性，例如，活塞密封雖然表現靈活，可以適應不同壓力系數的需要，但是密封效果不好，存在內泄漏現象。

2.2 制造方面的原因

2.2.1 制造毛刺未清除干凈

機械產品在加工過程中經常會留下一些毛刺，一般在安排工藝時，總成裝配或零部件清洗入庫前都要進行去除毛刺。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不僅會損傷密封件，還會使相關的配合工作面造成損傷、劃痕。例如，當導向套或活塞存在加工毛刺未清除干凈時，就會使缸筒內壁造成損傷，從而加劇了外界物質進入到缸筒內產生污染。

2.2.2 裝配前未清洗干凈

有的工廠在液壓缸裝配前，未對缸筒內孔進行清洗，或者清洗液本身就已經受到嚴重污染，這樣，當裝配完成后，工作系統中就會存在大量的殘留雜質，這些雜質的允許量往往大大超出了液壓缸相關標準所要求控制的最高限度。還有，缸體外設的金屬油管，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銷商存貨時間較長導致內孔生銹，有的工廠在液壓缸制造過程常因疏忽而未對其內孔進行除銹處理或者除銹不夠徹底即行焊接作業，這也是造成液壓缸污染的一個常見方面。

3 提高液壓缸使用壽命的基本舉措

由于導致液壓缸使用壽命降低的原因有很多，所以其預防措施也相對較多，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方案。具體需要從以下幾點做起：

3.1 嚴格按照液壓缸的使用說明進行操作使用

大中型機械設備操作的外部環境差，污染難以避免。對此，需要機械操作人員針對具體的作業環境，制定相應的降低污染方案。首先，可以嘗試在液壓缸內部安裝相應的空氣過濾設備，過濾空氣中的過多雜質和水分等污染物。其次，研發新型工作介質，提高液壓缸的內部抗污染能力，當然，由于液壓缸使用場合有所不同，操作維護人員應首先使用適合本機械的工作介質。例如根據慣例，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。

3.2 提高液壓缸的設計水平

液壓缸的使用壽命與其設計是否合理密切相關，必須由具有深厚設計理論基礎和豐富實踐工作經驗的專業技術人員進行產品設計。設計師對國家或行業相關標準必須非常熟悉。例如活塞或導向套的密封溝槽設計及密封件的選用，都要參照有關標準。倒角過渡設計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缺點，設計人員可以綜合考慮，充分利用混合式密封的設計理念，以提高產品的密封性能，降低受污染程度。

3.3 合理選擇液壓缸的內部配件

液壓缸的操作使用需要相應的配件設施進行輔助，設計人員需要綜合考慮到經濟因素和適用因素，選擇高效率、低成本的內部配件。內部配件質量不過關，就會在使用過程中高頻率出現故障，而其因質量問題出現經常性的維修既浪費大量的人力、物力和財力，也常影響到正常的生產，有時甚至會對人民的生命和財產安全構成嚴重威脅。為此，在設計制造之初，生產廠家就需要進行科學全面的考慮，以降低顧客后期維護成本，提高企業自我形象，贏得顧客信賴和更加廣闊的市場。另外，擁有一批穩定的原材料合格供應商，對維持產品質量的穩定也至關重要。

3.4 提高加工制造方面

3.4.1 材料應進行熱處理

缸筒、活塞桿、活塞、導向套及缸底等重要零部件在粗加工之后、精加工之前應進行調質熱處理，使其硬度達到設計要求，提高它們材料的抗拉強度和使用性能。

3.4.2 活塞桿表面鍍鉻后，應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，而且考驗了鍍層的結合力。另外，由于磨削表面的微觀不平，波谷可貯存潤滑油，提高了耐磨性，延長了使用壽命。

3.4.3 嚴格清除機械構件的毛刺、飛邊，尤其是密封溝槽、尖棱處的棱邊，組裝前必須進行清洗。

3.4.4 缸筒內孔加工采用"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度和應力腐蝕性能。

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

結語

綜上所述，液壓缸的使用壽命與制造和使用這兩個方面密切相關，全面提高液壓缸的使用壽命，一方面需要使用操作人員嚴格按照使用規范操作，避免違規操作，另一方面也需要生產廠家改進生產工藝，從源頭提高產品質量。

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

［2］張紅平.淺談提高液壓缸使用壽命的幾點措施［J］.科技情報開發與經濟，2010，20（13）：193.