提高機(jī)械液壓缸壽命的方法分析

張晉瓊

（山西工程技術(shù)學(xué)院機(jī)電系，山西陽(yáng)泉 045000）

0 引言

目前，建設(shè)施工對(duì)機(jī)械設(shè)備的要求越來(lái)越高，這也促進(jìn)了液壓技術(shù)快速發(fā)展。同時(shí)液壓技術(shù)也出現(xiàn)了很多問(wèn)題，使得液壓系統(tǒng)容易損壞，使用壽命縮短。采取有效措施，提高液壓系統(tǒng)質(zhì)量和使用壽命，已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)部關(guān)注的重點(diǎn)。基礎(chǔ)元件對(duì)液壓系統(tǒng)的質(zhì)量和壽命起到?jīng)Q定性作用，其中最關(guān)鍵的就是機(jī)械液壓缸。現(xiàn)代載重車(chē)、運(yùn)輸車(chē)等大型設(shè)備，機(jī)械液壓缸對(duì)其性能發(fā)揮起著非常重大的作用。機(jī)械設(shè)備整體質(zhì)量和性能十分依賴(lài)液壓缸的質(zhì)量，因此，要提高大型工程機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量和性能，就必須提高機(jī)械液壓缸的使用壽命。

1 影響機(jī)械液壓缸使用壽命的因素分析

在機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，可能會(huì)導(dǎo)致液壓缸使用壽命降低的因素較多，嚴(yán)重影響機(jī)械設(shè)備正常使用。綜合來(lái)說(shuō)，影響機(jī)械液壓缸使用壽命的主要因素如下。

1.1 防塵圈設(shè)計(jì)不科學(xué)

防塵圈是機(jī)械液壓缸中非常關(guān)鍵的部位，對(duì)機(jī)械設(shè)備的整體性能起到關(guān)鍵作用。液壓缸在運(yùn)行過(guò)程中對(duì)環(huán)境的要求非常高，一旦進(jìn)入灰塵或其他雜質(zhì)，容易對(duì)液壓缸造成污染，導(dǎo)致使用壽面大大降低。因此，在設(shè)計(jì)和制造液壓缸過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員要特別注意防塵圈的設(shè)計(jì)，以加強(qiáng)液壓缸的防塵防污染能力。目前，在液壓缸止口處設(shè)計(jì)安裝防塵圈已經(jīng)得到大量應(yīng)用，對(duì)防止外部灰塵雜質(zhì)進(jìn)入液壓缸起到非常明顯的效果，提高了液壓缸使用性能。但是，目前很多機(jī)械液壓缸設(shè)備上的防塵圈質(zhì)量無(wú)法保障，有些設(shè)備容易出現(xiàn)防塵圈破損問(wèn)題，使得液壓缸內(nèi)環(huán)境受到污染，降低使用效果和壽命。液壓缸防塵圈一般采用聚氨酯（TPU）和丁腈橡膠（NBR）制造，這種材料特點(diǎn)是具有較好的耐油性和耐磨性，尤其在干燥環(huán)境下性能更優(yōu)。但是一些機(jī)械設(shè)備在施工作業(yè)過(guò)程中，其外部環(huán)境往往非常差，甚至需要在水中作業(yè)，這就導(dǎo)致液壓缸防塵圈容易遭受水或一些酸堿性物質(zhì)侵蝕，嚴(yán)重?fù)p壞防塵圈，無(wú)法保護(hù)液壓缸不受污染。

1.2 壓力密封選擇不合理

液壓缸的運(yùn)行原理是利用液體壓強(qiáng)以提供動(dòng)力，因此，壓力密封質(zhì)量?jī)?yōu)劣直接影響機(jī)械液壓缸的使用效果。壓力密封不僅能夠提高液壓缸的質(zhì)量穩(wěn)定性，大大降低液壓缸發(fā)生泄漏的概率，還能有效阻擋外部污染介質(zhì)，防止發(fā)生污染，提高液壓缸使用性能。一旦液壓缸壓力密封產(chǎn)生問(wèn)題，將直接導(dǎo)致其使用性能下降，液壓缸負(fù)荷能力會(huì)大大降低。但是，在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，不同的壓力密封在使用過(guò)程中都有一些局限性。例如，采用活塞密封的液壓缸非常靈活，能夠滿(mǎn)足不同壓力系數(shù)的要求，但是密封效果較差，容易出現(xiàn)內(nèi)泄漏，影響液壓缸使用壽命。

1.3 制造毛刺未處理干凈

機(jī)械產(chǎn)品在生產(chǎn)制造過(guò)程中通常會(huì)有一些毛刺殘留在設(shè)備上，進(jìn)行總成裝配或者零部件清洗入庫(kù)前，都要將這些毛刺清理干凈。部分生產(chǎn)制造商毛刺清理時(shí)處理不干凈，使得設(shè)備上仍然存在一些過(guò)度尖角，然后直接進(jìn)行設(shè)備組裝。這樣組裝的液壓缸在使用過(guò)程中會(huì)嚴(yán)重?fù)p害密封件，還有可能劃傷一些配合工作面，影響其性能。例如，若未清理干凈液壓缸中的活塞或者導(dǎo)向套上的毛刺，工作時(shí)就會(huì)損傷缸筒內(nèi)壁，刮落的物質(zhì)就成了污染雜質(zhì)，還會(huì)加劇外界物質(zhì)滲透進(jìn)入缸內(nèi)，產(chǎn)生污染。

1.4 裝配前未清洗干凈

機(jī)械液壓缸對(duì)內(nèi)部環(huán)境的清潔度要求非常高，然而部分廠家裝配液壓缸前未嚴(yán)格清洗缸筒內(nèi)孔，或者使用的清洗液存在一定污染，導(dǎo)致液壓缸內(nèi)部會(huì)有很多殘留雜質(zhì)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出液壓缸的生產(chǎn)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重影響液壓缸的質(zhì)量。另外，液壓缸外部鏈接的金屬油管通常采用軋制35鋼無(wú)縫鋼管制作而成，這種鋼材長(zhǎng)期存放容易導(dǎo)致內(nèi)孔生銹，一些廠家制造液壓缸時(shí)沒(méi)有對(duì)其進(jìn)行仔細(xì)檢查，對(duì)生銹鋼材未進(jìn)行除銹處理或者除銹不徹底，直接對(duì)其進(jìn)行焊接，這也會(huì)造成液壓缸內(nèi)部污染。

2 提高液壓缸使用壽命的基本措施

工作人員需要研究分析各種具體問(wèn)題，制定出科學(xué)合理的預(yù)防措施，提高機(jī)械液壓缸的使用性能和壽命。

2.1 提高液壓缸的設(shè)計(jì)水平

液壓缸使用壽命與生產(chǎn)商的設(shè)計(jì)水平有著密切關(guān)系，隨著科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展，液壓缸工藝設(shè)計(jì)也在不斷進(jìn)步。但是，有些廠商為節(jié)約成本，不愿意對(duì)生產(chǎn)設(shè)計(jì)工藝進(jìn)行升級(jí)，導(dǎo)致其使用壽命無(wú)法提高。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，使用壽命更高的機(jī)械液壓缸更受市場(chǎng)歡迎，能夠?yàn)槠髽I(yè)謀取更大的市場(chǎng)份額和經(jīng)濟(jì)效益。因此，相關(guān)企業(yè)要組織設(shè)計(jì)人員不斷學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的液壓缸設(shè)計(jì)理念和工藝，再結(jié)合目前市場(chǎng)需求和企業(yè)技術(shù)能力進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)人員必須要對(duì)國(guó)家和行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)非常熟悉，嚴(yán)格參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)活塞以及導(dǎo)向套的密封溝槽。選用質(zhì)量合格的密封件，確保整個(gè)液壓缸裝置系統(tǒng)都能滿(mǎn)足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。另外，在設(shè)計(jì)液壓缸密封方案時(shí)，設(shè)計(jì)人員要充分考慮液壓缸的實(shí)際使用環(huán)境，可以采取先進(jìn)的混合式密封的設(shè)計(jì)理念，來(lái)有效提高液壓缸的密封性能，防止被外部雜質(zhì)污染，有效提高機(jī)械液壓缸使用壽命。

2.2 重視液壓缸內(nèi)部配件質(zhì)量

機(jī)械液壓缸運(yùn)行必須依靠一些配件結(jié)構(gòu)進(jìn)行輔助，生產(chǎn)商選擇相關(guān)配件時(shí)既要考慮適用性，又要考慮市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)因素。因此，設(shè)計(jì)人員要對(duì)相關(guān)配件進(jìn)行專(zhuān)業(yè)測(cè)試調(diào)研，選擇質(zhì)量過(guò)硬、效率高、成本較低的內(nèi)部配件，從而提高液壓缸的使用壽命。如果商家不重視液壓缸內(nèi)部配件質(zhì)量，使用質(zhì)量較差的配件，液壓缸在使用過(guò)程中就會(huì)對(duì)內(nèi)部配件造成損害，容易出現(xiàn)各種故障，導(dǎo)致機(jī)械設(shè)備無(wú)法正常使用。經(jīng)常對(duì)設(shè)備進(jìn)行維修，需要花費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，對(duì)生產(chǎn)進(jìn)度和工作質(zhì)量也會(huì)產(chǎn)生不良影響，嚴(yán)重的甚至威脅使用者的生命財(cái)產(chǎn)安全，不利于企業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展。因此，生產(chǎn)商在設(shè)計(jì)生產(chǎn)階段重視內(nèi)部配件質(zhì)量，不僅能夠提高液壓缸使用壽命，降低顧客后期維護(hù)成本，還能夠有效提高企業(yè)形象和口碑，為企業(yè)創(chuàng)造更多的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2.3 嚴(yán)格管控制造過(guò)程

機(jī)械液壓缸在生產(chǎn)制造過(guò)程中需要進(jìn)行精細(xì)化管理，任何一個(gè)細(xì)節(jié)處理不好都會(huì)影響其使用壽命。首先，生產(chǎn)使用的材料要進(jìn)行預(yù)熱處理。制造機(jī)械液壓缸需要使用缸筒、活塞、活塞桿、導(dǎo)向套以及缸底等重要零部件，這些零部件在進(jìn)行粗加工后應(yīng)進(jìn)行調(diào)制熱處理，確保零部件的硬度能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，然后再進(jìn)行精加工，這樣能夠有效提升液壓缸材料的抗拉強(qiáng)度和使用性能。其次，對(duì)活塞桿進(jìn)行鍍鉻后，采用鍍后磨光的方法取代原來(lái)的鍍后拋光，雖然這種方法在一定程度上提高了鍍鉻層的厚度，但能夠有效降低鍍鉻工藝的各種缺陷，提高活塞桿鍍鉻層的結(jié)合力。磨光鍍鉻層表面存在微觀波谷，在運(yùn)行過(guò)程中可以?xún)?chǔ)存一些潤(rùn)滑油，能夠提高活塞桿的耐磨性，從而提高其使用壽命。另外在生產(chǎn)制造過(guò)程中，一定要嚴(yán)格清理構(gòu)件設(shè)備的毛刺、飛邊，尤其是密封溝槽、尖棱處的棱邊，必須保證組裝前滿(mǎn)足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。最后，缸筒內(nèi)孔加工采用“粗鏜—半精鏜—精鏜—滾壓”工藝，能使其表面粗糙度小于0.2 μm，摩擦副表面的粗糙度一般應(yīng)控制在0.4～0.8 μm，這樣能夠顯著提高構(gòu)件抗疲勞強(qiáng)度和應(yīng)力腐蝕性能。

2.4 加強(qiáng)日常使用中的污染防護(hù)

要提高機(jī)械液壓缸的使用壽命，除了加強(qiáng)生產(chǎn)制造方面外，日常使用中定期檢查維護(hù)也很重要。首先，要為液壓缸選擇合適的防塵塞。機(jī)械液壓缸投用后會(huì)大量接觸外界環(huán)境，因此，防塵塞是機(jī)械液壓缸不可或缺的配件。工作人員要充分分析其工作環(huán)境，選擇的防塵塞必須能夠發(fā)揮良好的防塵效果，減少外部雜質(zhì)對(duì)液壓缸的污染，提高其使用壽命。其次，在一些污染較為嚴(yán)重的工作環(huán)境，工作人員可以在液壓缸之外，增加過(guò)濾污染物的工序來(lái)提高過(guò)濾效果，保護(hù)液壓缸不受污染。例如，部分地區(qū)空氣質(zhì)量較差，經(jīng)常出現(xiàn)嚴(yán)重霧霾天氣，這時(shí)就可以通過(guò)增加空氣濾清器來(lái)除去雜質(zhì)。另外，在液壓缸進(jìn)油口處添加過(guò)濾裝置，可以有效減少進(jìn)油阻力，增加過(guò)流面積，有效防止顆粒污染物進(jìn)入缸體內(nèi)部。

3 結(jié)語(yǔ)

目前，很多工程項(xiàng)目都需要機(jī)械設(shè)備輔助才能完成，因此機(jī)械設(shè)備的性能就需要得到保障，其中最重要的元件就是機(jī)械液壓缸。提高機(jī)械液壓缸的使用壽命，能夠提升機(jī)械設(shè)備的整體質(zhì)量和使用性能，一定要引起重視。影響機(jī)械液壓缸效能的因素眾多，有關(guān)工作人員需要通過(guò)優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、科學(xué)選用配件等方式，提高機(jī)械液壓缸的使用壽命，使其為工程建設(shè)發(fā)揮更大作用。