工程機械液壓缸的裝配與密封

      液壓缸是工程機械實現機構運動的動力源。它將液壓能轉變為機構所需的機械能，大多數是以直線運動形式獲得力和位移的。液壓缸若按用途和結構型式來分類，其種類繁多。若按壓力等級來區分，工程機械上常用的僅為兩大類：即中低壓液壓缸和高壓液壓缸。液壓缸的壓力等級大小由密封結構和液壓缸本身的材質、壁厚及加工工藝等決定，這些已在設計制造時確定。對用戶來說最關注的是液壓缸的工作狀況，即有無內外泄露現象，能否達到最大容積效率及工作壽命等等。實際應用中液壓缸失效型式往往表現為內泄露和外泄露，而這些與液壓缸中的密封件及其裝配工藝等有關。下面就國內外液壓缸的裝配與密封工藝作一介紹，供同行間相互交流。

1．中低壓液壓缸

      壓力在16Mpa以下的液壓缸被稱為中低壓液壓缸，它廣泛用于推土機、裝載機、平地機及起重機等工程機械中。這類液壓缸的密封件國內外常采用耐油橡膠作為材質，如丁腈橡膠、夾布橡膠和三元尼龍橡膠等。液壓缸的密封分內、外兩部分：外密封部分包括缸筒與缸蓋間的靜密封件和缸蓋導向套與活塞桿間的動密封件，二者的作用是保證液壓缸不產生外泄露；內密封部分包括活塞與缸筒內徑之間的動密封件和活塞與活塞桿連接處的靜密封件。這些密封的性能狀態是決定液壓缸能否達到設計能力的關鍵。

16Mpa級工程液壓缸常見的缸蓋結構型式有焊接法蘭連接、內卡鍵連接、螺紋連接和卡簧連接等4種。下面就密封件裝配時的有關要求介紹如下：

（1）缸筒與缸蓋的密封

為保證缸筒與缸蓋之間的靜密封性能，除選擇合理的靜配合間隙、合適的O型圈外，最好在O型圈的受擠壓側裝配尼龍背襯，這樣可提高密封圈的承壓能力，增加法蘭螺栓或缸蓋螺釘的預緊力，防止工作中因振動產生松動，導致靜密封面相對錯動而磨損，造成密封件損壞。

（2）活塞桿與缸蓋導向套內孔的密封

①活塞桿與缸蓋導向套的間隙達不到原設計要求。因長期使用，導向部分磨損失圓、拉傷、間隙增大或間隙油膜密封破壞等是造成活塞桿漏油的主要因素。在此狀態下，即使換上新的密封件，仍會產生液壓油從活塞桿處外泄露的癥狀。

②裝配的所有密封件其材質均須符合標準。Y形、V形、U形、Yx形等密封件其外觀質量不得有凹凸、雜質、氣泡、劃傷和毛刺飛邊等缺陷，防塵圈裝入活塞桿時不得啃傷，否則應更換新件。

③活塞桿表面鍍鉻層不得有脫落或嚴重凸凹不平處，活塞桿彎曲變形量應符合設計要求：即活塞桿表面直線度為1000mm內小于0.3mm，可用儀器測量檢查。施工現場檢查時，可用未裝密封件的缸蓋導向套涂液壓油裝入活塞桿上，然后全行程往復滑動和轉動，手感無間隙為合適。

（3）缸蓋與活塞桿裝配

裝配前應用汽油或清洗油（嚴禁用柴油或煤油）清洗所有裝配件，并將缸蓋內外環槽的殘留物用稠布或無毛的棉布擦干凈后，方可裝入密封件，并應在密封件和導向套的接觸表面上涂液壓油（嚴禁干裝配）。缸蓋裝入活塞桿時最好采用工裝從水平方向或垂直方向進行裝配，在保證二者同心后，才用硬木棒輕輕打入。有條件時也可加工一導向錐套，然后用螺母旋入或用硬木打入，這樣既保護了油封表面，又保證缸蓋能順利裝入缸筒內。

（4）活塞密封件裝配

      裝配前必須檢查導向環的背襯是否磨損，若磨損應更換，這樣導向環可保證活塞與缸筒內孔間有正常間隙。導向環也稱耐磨環，常由錫青銅、聚四氟乙烯、尼龍1010、MC尼龍及聚甲醛等具有耐油、耐磨、耐熱且摩擦系數小的材料制成。非金屬材料導向環的切口寬度隨導向部分直徑的增大而增加，一定要留有膨脹量，以防止在高壓高溫工作時出現嚴重拉缸現象，導致缸筒報廢。

活塞內孔與活塞桿頭部的配合間隙一般較小，若間隙過大時，應更換或選配活塞進行裝配。活塞頭部的卡鍵連接處應能轉動靈活，無軸向間隙。采用螺紋連接的要有足夠的預緊力矩，并用開口銷、鎖簧或徑向緊固螺釘鎖住，但開口銷及緊固螺釘外伸部分不應過長，以免與缸底作緩沖作用的內孔部分產生碰撞而導致使用過程中出現拉缸或活塞頭脫落等嚴重故障。

（5）缸筒與活塞桿總成裝配

       裝配好的活塞、活塞桿、缸蓋及密封件組成一個整體總成后，如何使活塞頭部能正確，安全無損地裝入清洗干凈的缸筒內是保證液壓缸工作不內泄的重要環節。不同的活塞結構和缸蓋連接方式，其裝配工藝不同。

①法蘭連接的缸筒。當缸筒內孔端部倒角處無啃碰傷，活塞表面已涂上液壓油，并且缸筒內孔與活塞同心時，既可裝入活塞組件。缸蓋靜密封處切口的背襯應涂潤滑脂或工業凡士林，并保證背襯不彈出脫位，要按規定力矩并均勻對稱地緊固缸蓋連接螺栓。

②內卡鍵連接的缸蓋。裝配時必須將缸筒內表面卡鍵填平，為保證缸筒內圓表面不卡阻，活塞密封件不損壞，常用兩種方法：

工廠內作業或在有條件的情況下，應加工3塊卡環，用其填平卡鍵槽，待活塞及缸蓋導向套裝入缸筒內后，再將3塊卡環取出，然后裝入卡鍵。需待缸蓋導向套復位后再裝上定位擋圈、卡簧等件。

在施工現場或無加工條件的情況下，可剪切一條石棉（用橡皮板吧！—錄者注）板板條（與卡鍵槽等寬），用其填平卡鍵槽，其余同上敘方法。此法快、方便，且能保證裝配質量。

③內螺紋連接的缸蓋。由于缸筒端面內孔的內螺紋易對密封件造成損壞，故裝配時必須加工一薄壁開口導向套，用其固定于活塞頭部，使活塞能順利裝入缸筒內，既保護了密封件，也提高了裝配質量。

2.高壓液壓缸

      隨著社會生產力的發展，提高壓力等級已顯得非常重要，高壓小型化日益受到人們的重視。高壓系統和智能化控制系統要求液壓缸具有無內外泄露、起動阻力較低、靈敏度高及工作時液壓缸無爬行和滯后現象等特性。目前國內已引進了以美國霞板、德國寶色（現為寶色霞板—錄者注）和洪格爾等密封件為代表的滑環密封技術，并廣泛用于挖掘機、裝載機及起重機等工程機械的高壓液壓缸中。正確裝配是保證密封系統性能和使用壽命的前提，現就其裝配工藝介紹如下：

（1）活塞上的密封件

       活塞密封裝置由矩形滑環（也稱格萊圈）和彈性圈加4-5道導向環（也稱摩擦環、支撐環或斯萊圈）共同組成。它適用于重載用活塞上的密封，具有良好的密封性、抗擠出和抗磨性能，抗腐蝕性也強。其中的格萊圈等密封件必須按照下列裝配工藝進行安裝，才能保證密封效果。

①將彈性圈用專用錐套推入清潔干凈的活塞溝槽中。

②把格萊圈浸入液壓油（或機油）內，并用文火均勻加溫到80℃左右，至手感格萊圈有較大的彈性和可延伸性時為止。

③用導向錐套將加熱的格萊圈裝入活塞槽彈性圈上。

④用內錐形彈性套筒將格萊圈冷卻收縮定形。若格萊圈變形過大且不宜收縮時，則應將活塞及格萊圈一起放入80℃左右的熱油液中浸泡約5-10min，取出后須定形收縮至安裝尺寸后方可進行裝配。

斯萊圈應能在活塞導向槽內轉動靈活，其開口間隙應留有足夠的膨脹量，一般視活塞直徑大小而定（2-5mm為宜），裝入缸筒前應將各開口位置均勻錯開。

（2）缸蓋的密封件

       缸蓋的密封件是由雙斯特封加2-3道斯萊圈及防塵圈等組成。斯特封也稱為階梯滑環，它裝配正確與否直接影響外密封效果。裝配過程中應注意工具，零件和密封件的清潔，須采用潤滑裝配，避免鋒利的邊緣（應覆蓋一切螺紋），工具要平滑、無毛口，以免損壞密封件。裝配次序為：

①先將O形彈性圈裝入缸蓋內槽內。

②再將已經在油中加熱的斯特封彎曲成凹形，裝在O形彈性圈的內槽內，并將彎曲部分在熱狀態下展開入槽（用一字旋具木柄壓入定形），注意：斯特封的臺階應向高壓側。

③用一根錐芯軸插入缸蓋內孔，使斯特封定形，以便于裝入活塞桿上。

④采用定位導向錐套將裝有防塵圈、斯特封及斯萊圈的缸蓋裝在活塞桿上，此方法是保證斯特封唇口不啃傷的關鍵。活塞及活塞桿組件與缸筒的裝配，可參考中低壓液壓缸的裝配。

      日產挖掘機的液壓缸，其活塞密封方式與歐美國家相似，缸蓋密封機構略有不同。導向部分是采用雙金屬薄壁復合套的結構，支承剛度大大提高，且雙金屬復合套內表面的鉬、鎳及銅合金還特別耐磨。油封采用NOK的Y形圈，材質為聚合耐油耐磨橡膠，背襯的材料為復合填充四氟乙烯。因而改善了密封性能，提高了壓力等級。這種結構比錫青銅及斯萊圈導向效果好得多，且壽命更長。

     只要按照上述工藝認真裝配密封件及液壓缸，就可使液壓缸因密封件產生故障的頻率大大降低，可確保工程機械的可靠運轉