液壓缸任意行程位置內泄漏檢驗方法研究

李志豐，胡思玉

（湖南省產商品質量監督檢驗研究院，湖南長沙 410000）

0 引言

液壓缸是液壓系統的主要執行元件之一，它能將液壓能轉變為直線往復運動或回轉擺動的機械能，因此在機械行業得到了廣泛應用。液壓缸的產品質量狀況對主機的性能和壽命具有重要影響。液壓缸的泄漏可分為外泄漏和內泄漏兩種，外泄漏主要是指液壓油從系統泄漏到環境中，內泄漏是指由于存在高低壓側的壓力差以及密封件失效等原因，使液壓油在系統內部由高壓側流向低壓側。外泄漏通過仔細觀察很容易發現，而內泄漏則需要通過儀器精確測量。

由于泄漏易導致油溫升高，導致某個部件的動作緩慢或者無法動作，影響機械的平穩性、可靠性和使用壽命。同時，泄漏出來的液壓油，對設備和環境也有很大的污染風險。

按照JB/T 10205—2010《液壓缸》中性能要求的規定，對液壓缸進行型式檢驗與出廠檢驗時都需測量其內泄漏量，國標GB/T 15622—2005《液壓缸試驗方法》中規定的測量內泄漏的方法為：使被試液壓缸工作腔進油，加壓至額定壓力或用戶指定壓力，測定經活塞泄漏至未加壓腔的泄漏量。而該方法中對于具體如何測定經活塞泄漏至未加壓腔的泄漏量以及測量時行程的位置并沒有詳細說明。因此，探索液壓缸任意行程位置內泄漏的檢測方法顯得尤為重要。

1 內泄漏常用的檢測方法

內泄漏測量的常用方法有量杯檢測法、壓力降法等[1]。量杯檢測法檢測時須先將活塞移動到端部或其他行程位置，將無桿腔或是有桿腔加壓至額定工作壓力或者用戶指定的壓力，用量杯在未加壓的一腔油口測量一定時間內泄漏油的體積[2]，這種方法測量的結果是一段時間內的平均內泄漏量，不能直接實現液壓缸任意行程位置內泄漏的檢測。

壓降法是通過壓力傳感器測量無桿腔單位時間的壓降值，根據壓力降和內泄漏的關系，得出內泄漏量。但是由于壓力降和內泄漏關系式中變量較多，同時自身測試臺液壓系統也存在著微小泄漏，所以很難準確測量出內泄漏量[3-4]，也不能直接實現液壓缸任意行程位置內泄漏的檢測。

一種可實現液壓缸任意行程位置內泄漏檢驗的方法，其原理如圖1 所示。以測量被試液壓缸從無桿腔泄漏至有桿腔液壓油量為例；被試液壓缸C 有桿腔的油口不接油管，換向閥中位工作，用加載液壓缸D 加載，使被液壓缸C 無桿腔壓力為額定工作壓力或用戶指定的壓力，并保持穩定。用位移傳感器測量被試缸活塞桿位移S，同時用計時器計時，假設所用時間為t，若被試缸活塞面積為A，則內泄漏流量Q=AS/t 。

圖1 活塞沉降法

2 新型液壓缸任意行程位置內泄漏檢測方法

提出一種將被試液壓缸固定在任意行程位置的新方法，以和比重法配合使用為例，其工作原理如圖2 所示。

圖2 工作原理

該方法為通過加載液壓缸和回油溢流閥將待測液壓缸的活塞停在其缸體內的任意位置，在測量過程中，加載液壓缸自身的內泄漏會造成加載液壓缸和待測液壓缸的活塞產生向前的微小位移，而此位移會使待測液壓缸排入比重儀的油量增大，通過位移傳感器測量加載液壓缸的活塞位移量，將此位移量與待測液壓缸的缸體內腔橫截面積相乘，即可得到誤差排油量，用總排油量減去誤差排油量即可得到待測液壓缸在一定時間內的真實內泄漏量，使得測量結果準確可靠，從而在待測液壓缸的活塞停在其缸體內的任意位置時，均能夠實現其內泄漏量的精準測量。

具體測試過程為：

（1）安裝調整：將待測液壓缸的活塞桿與加載液壓缸的活塞桿連接固定，通過對待測液壓缸控制回路的換向閥、調速閥的調整，使待測液壓缸停在需要測試泄漏量的位置，通過調節加載液壓缸連接的回油溢流閥，使加載液壓缸的加載力大于待測液壓缸測試時的出力，保證待測液壓缸停在其缸體內的任意位置。

（2）測量。向待測液壓缸的一腔體內注入高壓油，壓力為測試泄漏量所規定壓力，另一腔體的油口打開并連接至比重儀，同時開始計量加載時長，用比重儀計量從打開的油口溢出的總油量，用位移傳感器測量加載液壓缸的活塞位移量。

（3）計算。計算待測液壓缸的內泄漏量，內泄漏量=（L-DS）/T。其中，L 為油口溢出的總油量，D 為加載液壓缸的活塞位移量，S為待測液壓缸的缸體內腔橫截面積，T 為加載時長。

上述方法中采用比重儀來檢測液壓缸從打開的油口溢出的總油量L。內泄漏的體積可通過油品的質量和密度計算得出，再通過高精度的比重儀來測量質量，考慮到液壓油清潔度和溫度對液壓油密度的影響，需要在檢測前對液壓油密度進行標定。通過比重儀就可以精確地測量液壓油在某一溫度和清潔度下的密度。利用PLC 將比重儀加上自動計時和數據存儲的功能，那么整個裝置就可以實現內泄漏的在線連續檢測，比采用量杯進行檢測更加準確[5]。這種將被試液壓缸固定在任意行程位置配合比重法來檢測內泄漏的方法，更適合短行程液壓缸任意行程位置的內泄漏檢測。如果是長行程液壓缸，則存在著檢驗效率問題。不過，這一控制方式與其他檢測方法配合使用，也可以解決這個問題。

3 結論

綜上所述，這種將被試液壓缸停在任意行程位置的控制方式，可以與不同檢驗方法配合使用，實現液壓缸任意行程位置的內泄漏檢驗，具有檢測精度高、自動化程度高的特點。這對于今后液壓缸內漏漏檢驗方法的改進、液壓缸產品質量的提升，都具有重要意義。