探讨如何提高机械液压缸使用寿命初探

周建军

（浙江科力车辆控制系统有限公司，浙江 江山 324100）

近年来，随着大中型机械设备在生产作业过程中的应用日益推广，其使用寿命和运作效率也越来越受到生产厂家和顾客普遍关注，而影响机械设备使用寿命的关键部件液压缸，由于国内生产厂家的产品质量参差不齐，需要进行全面整改。

1 液压缸污染的危害

液压缸的质量问题一方面是由于生产厂家的制造工艺水平，另一方面是由于后期操作使用不当所引发的。调查数据表明，目前液压缸使用寿命下降的一个关键因素就是其工作介质遭受到不同程度的污染。介质污染造成的液压缸磨损主要有切削磨损、疲劳磨损及粘着磨损等几种形式。液压缸磨损的后果是导致其工作性能下降、内泄漏量增大、损伤或破坏密封装置，而液压缸的工作性能主要决定于密封装置的可靠性，当密封装置因磨损而失效时，缸的内、外泄漏量增大，导致在一定负载下无法正常工作。

此外，化学试剂和水污染通常带来液压缸金属生锈，降低了机械操作的灵敏度。

2 液压缸污染的主要原因

造成液压缸污染的原因有很多，这里仅从设计和制造两个方面对其进行归类介绍：

2.1 设计方面的原因

2.1.1 选用防尘圈设计不合理

液压缸污染是影响其使用寿命的一个重要原因，因此在设计和制造过程中，技术人员应加大对污染防范的处理力度。首先，在液压缸止口安装了防尘圈，用以阻挡外部灰尘进入系统。然而这种方法虽然降低了液压缸免遭污染的程度，但一旦出现防尘圈破损就没有保证了。目前防尘圈的制造材料主要有聚氨酯（TPU）和丁腈橡胶（NBR）两种，它们都具有一定的耐油和耐磨性能，但需要保证在干燥的作业环境下使用。由于大中型施工机械设备作业的外部环境条件相对比较恶劣，一旦经常性遇水或遭受不同程度酸碱性物质侵蚀，防尘圈会很快失效。因此，目前采用防尘圈进行防尘的设计存在一定的弊端。

2.1.2 压力密封选择不合理

液压缸的使用原理是利用液体压强动力，压力密封质量的高低将直接影响液压缸的使用功效。一方面，压力密封能够阻挡外部介质污染液压缸内部环境；另一方面，压力密封能够降低发生内泄漏的几率，保证液压缸工作性能。压力密封质量出现问题时，液压缸的使用性能下降，液压缸的负荷能力就会降低。不同的压力密封都存在着一定的使用局限性，例如，活塞密封虽然表现灵活，可以适应不同压力系数的需要，但是密封效果不好，存在内泄漏现象。

2.2 制造方面的原因

2.2.1 制造毛刺未清除干净

机械产品在加工过程中经常会留下一些毛刺，一般在安排工艺时，总成装配或零部件清洗入库前都要进行去除毛刺。毛刺清除得不彻底就存在过渡尖角，这在液压缸装配或者工作时不仅会损伤密封件，还会使相关的配合工作面造成损伤、划痕。例如，当导向套或活塞存在加工毛刺未清除干净时，就会使缸筒内壁造成损伤，从而加剧了外界物质进入到缸筒内产生污染。

2.2.2 装配前未清洗干净

有的工厂在液压缸装配前，未对缸筒内孔进行清洗，或者清洗液本身就已经受到严重污染，这样，当装配完成后，工作系统中就会存在大量的残留杂质，这些杂质的允许量往往大大超出了液压缸相关标准所要求控制的最高限度。还有，缸体外设的金属油管，一般都直接采用轧制35钢无缝钢管制作，这种型材往往由于经销商存货时间较长导致内孔生锈，有的工厂在液压缸制造过程常因疏忽而未对其内孔进行除锈处理或者除锈不够彻底即行焊接作业，这也是造成液压缸污染的一个常见方面。

3 提高液压缸使用寿命的基本举措

由于导致液压缸使用寿命降低的原因有很多，所以其预防措施也相对较多，工作人员需要具体问题具体分析，选择具有可操作性的科学方案。具体需要从以下几点做起：

3.1 严格按照液压缸的使用说明进行操作使用

大中型机械设备操作的外部环境差，污染难以避免。对此，需要机械操作人员针对具体的作业环境，制定相应的降低污染方案。首先，可以尝试在液压缸内部安装相应的空气过滤设备，过滤空气中的过多杂质和水分等污染物。其次，研发新型工作介质，提高液压缸的内部抗污染能力，当然，由于液压缸使用场合有所不同，操作维护人员应首先使用适合本机械的工作介质。例如根据惯例，煤矿液压支架用的立柱和千斤顶（一种特殊用途液压缸）就使用乳化液作为工作介质。

3.2 提高液压缸的设计水平

液压缸的使用寿命与其设计是否合理密切相关，必须由具有深厚设计理论基础和丰富实践工作经验的专业技术人员进行产品设计。设计师对国家或行业相关标准必须非常熟悉。例如活塞或导向套的密封沟槽设计及密封件的选用，都要参照有关标准。倒角过渡设计采用圆角过渡以消除尖棱。另外，选择不同的密封方案都有其优缺点，设计人员可以综合考虑，充分利用混合式密封的设计理念，以提高产品的密封性能，降低受污染程度。

3.3 合理选择液压缸的内部配件

液压缸的操作使用需要相应的配件设施进行辅助，设计人员需要综合考虑到经济因素和适用因素，选择高效率、低成本的内部配件。内部配件质量不过关，就会在使用过程中高频率出现故障，而其因质量问题出现经常性的维修既浪费大量的人力、物力和财力，也常影响到正常的生产，有时甚至会对人民的生命和财产安全构成严重威胁。为此，在设计制造之初，生产厂家就需要进行科学全面的考虑，以降低顾客后期维护成本，提高企业自我形象，赢得顾客信赖和更加广阔的市场。另外，拥有一批稳定的原材料合格供应商，对维持产品质量的稳定也至关重要。

3.4 提高加工制造方面

3.4.1 材料应进行热处理

缸筒、活塞杆、活塞、导向套及缸底等重要零部件在粗加工之后、精加工之前应进行调质热处理，使其硬度达到设计要求，提高它们材料的抗拉强度和使用性能。

3.4.2 活塞杆表面镀铬后，应将镀后抛光改为镀后磨光的方法。这虽然需要增加磨前的镀层厚度，但能很好的清除镀铬缺陷，而且考验了镀层的结合力。另外，由于磨削表面的微观不平，波谷可贮存润滑油，提高了耐磨性，延长了使用寿命。

3.4.3 严格清除机械构件的毛刺、飞边，尤其是密封沟槽、尖棱处的棱边，组装前必须进行清洗。

3.4.4 缸筒内孔加工采用"粗镗-半精镗-精镗-滚压"的工艺，能使其表面粗糙度小于RaO.2μm，显著地提高了抗疲劳强度和应力腐蚀性能。

3.4.5 摩擦副表面的粗糙度一般应控制在RaO.4μm-Ra0.8μm之间。

结语

综上所述，液压缸的使用寿命与制造和使用这两个方面密切相关，全面提高液压缸的使用寿命，一方面需要使用操作人员严格按照使用规范操作，避免违规操作，另一方面也需要生产厂家改进生产工艺，从源头提高产品质量。

［1］连伟才，苏晓生.探讨提高机械液压缸寿命的措施［J］.机电工程技术，2006（8）：121-123.

［2］张红平.浅谈提高液压缸使用寿命的几点措施［J］.科技情报开发与经济，2010，20（13）：193.