淺析800T框架式壓力機漏油故障

郭超

（徐工汽車制造有限公司，江蘇 徐州 221000）

1 前言

1.1 壓力機組成及部件介紹

800T框架式壓力機為組合式框架預緊機構，主要由機身、油缸、移動工作臺、動力機構、電氣系統等部分組成（如圖1、2）。機身由上梁、滑塊、底座、立柱、拉桿、鎖緊螺母及安裝在立柱上的導軌等組成。底座、立柱、上梁通過拉桿、鎖母預緊構成組合框架；立柱內側布置四條可調斜楔式四角八面導軌作為滑塊的導向；3個主油缸布置在上梁內；3個液壓墊缸布置在底座內；緩沖缸兩個布置在上梁內，整機強度高、剛性好，是徐工汽車有限公司駕駛室薄板件的主要生產設備之一。

1.2 問題描述

當前，徐工汽車有限公司共有框架式壓力機16臺，主要用于汽車駕駛室薄板件的沖壓生產。該車間采用兩班制，機器運轉12時/天，新壓力機于2016年10月投產運行1.7萬小時后，發現其中一臺壓力機主油缸漏油，系統壓力消減，滑塊運行緩慢等現象。

2 原因分析

2.1 故障排查

結合壓力機工況及實踐工作經驗，初步排除油液污染和裝配因素，造成泄露。根據設備故障檢修理論，初步判定壓力機主油缸密封件老化或損傷造成液壓油的泄露。為確定具體原因，對設備進行拆機檢查。因壓力缸上聯結的滑塊重約30t，拆除和安裝均存在較大困難。為提高檢修安全系數和維修效率，結合現場工況，決定采用機械千斤頂輔助依次拆解模具、滑塊、導向套、活塞桿等零部件。檢查拆卸后的零部件，發現活塞桿單側面有磨損嚴重，導向套存在鑄造工藝缺陷，如圖3、圖4所示。

圖3 活塞桿磨損情況圖

圖4 導向套鑄造缺陷圖

2.2 故障原因

該型號壓力機是徐工汽口有限公司駕駛室薄板件的主要生產設備之一，主要承擔駕駛室各類薄板件的生產。而組成駕駛室的各類薄板件尺寸大小各異，因此壓力機上安裝的薄板類零件模具外型尺寸也有較大差別。在安裝模具時很難將模具安裝在壓力機工作臺的絕對中央位置，這導致了壓力機上的3個液壓缸負載不均，暴露了液壓系統中“三缸不同步”的問題，加快了活塞桿的磨損，造成活塞桿單側面嚴重磨損的因素如下。

（1）當活塞桿與被驅動滑塊以及油缸活塞桿與導向套剛性連接以后，由于多種因素導致活塞桿和導向套產生同軸度的誤差，負載對活塞桿與導向套的在軸線上產生一個角度。這時導向套密封圈上的變形不同，從而促使導向套與密封圈內表面沿周向產生的摩擦力不同，導致磨損量大小不等。液壓缸內混入較硬的介質，如砂粒、金屬屑等卡在密封圈和活塞桿之間，導致活塞桿磨損；隨著工作次數的增加，最終造成密封件單側面磨損的結果，產生油缸外泄現象。

（2）壓力機主液壓缸導向套鑄件毛坯材料為HT250。灰口鑄鐵雖有一定的強度，但塑性和韌性很低，因導向套密封槽位置倒角尺寸較小；又因毛坯在鑄造過程中存在夾砂缺陷，經機加工后該缺陷并又沒有完全暴露；在活塞桿作往復運行中，由于接觸應力的作用產生損傷，該夾砂缺陷暴露，砂粒及磨粒隨油液混入油缸內部，故進入缸內的砂粒會卡在密封圈和活塞桿之間，導致活塞桿磨損(圖5)。

圖5 改進前導向套零件圖

3 改進方案

針對上述故障分析，我們采取了以下改進方法：

（1）改變密封方式曾考慮過選用Y型密封圈與其他組合密封件，如滑環式組合密封圈/格來圈/雷型圈等，經過多次選型分析對比，因摩擦阻力過大，桿徑為Φ315mm尺寸局限等因素，最終選擇活塞桿專用最新型號為2K型斯特封。該密封由一個O型圈及特康密封圈組合而成。O型圈為施力元件，提供足夠的密封力，并對特康密封圈起補償作用。它將迫使特康密封圈緊貼密封表面，既使在密封件產生彈性變形時仍能產生足夠大的表面接觸應力，達到良好導向密封效果。改進后的導向套零件如圖6所示。

圖6 改進后導向套零件圖

（2）改變壓力機液壓缸導向套材料灰口鑄鐵(HT250)因具有良好的減震性能、潤滑性能、導熱性能、鑄造性能，價格便宜，因此應用極為廣泛。壓力機主液壓缸的導向套正是采用這種材料加工而成。灰鑄鐵雖有一定的強度，但塑性和韌性很低，加工后的導向套零件，倒角尺寸過小，極易產生損傷。鑄件因工藝缺陷導致的夾砂缺陷，在零件生產中如沒能及時發現，也會給整機系統帶來危害。本文中液壓缸漏油等現象，正是因此而發生。為保證生產進度和修復后液壓缸工作的可靠性，我們對液壓缸的導向套材料進行更改：由原來的灰口鑄鐵(HT250)改為球墨鑄鐵(QT450-10)為鑄件材料，設計并加工適合該液壓缸的導向套零件，予以更換。

4 對比分析

液壓缸的密封圈起到隔離兩腔/防止泄漏的作用，是需要定期更換的易損件。當前，雖尚無一種密封圈可以達到完全密封的效果，但經過對壓力機液壓缸導向套與材料的更改及密封方式的改進后，使密封件產生彈性變形所形成的彈性接觸力起到導向密封作用。在低磨擦阻力狀況下，密封性能可靠，使用壽命延長，于2017年9月修復使用后，至今滲漏油現象再無發生。實踐證明該改進維修方案科學合理、操作方便，在提高產品質量同時降低了成本，保障設備運行的良好穩定性，減少了環境污染，為公司創造了有利的經濟效益。

5 結語

在本次框架式壓力機主油缸漏油故障排除過程中，盡管我們遇到很多困難，但維修后的最終的效果直接體現了我們此次探索的價值。800T框架式壓力機主油缸漏油故障的解析對共同使用該類設備的用戶有積極影響，對公司生產力的提高也起到積極作用。