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密封件技術：密封件損壞對液壓設備影響
- 作者：和興火花機
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機械加工行業(yè)中，液壓傳動應用非常廣泛，如各類半自動液壓機床等。這些機床在使用過程中，經(jīng)常出現(xiàn)諸如沖擊、爬行等故障，診斷維修時，往往在液壓控制元件(如各類泵、閥)上找不到故障原因，致使維修工作陷入困境。而最終此類故障還是常在執(zhí)行元件上找到原因，即油缸活塞密封元件嚴重磨損所致。該類現(xiàn)象尤以“O”形密封圈見多。
實例1：某一CB3463-1程控六角轉塔半自動車床，在使用過程中，出現(xiàn)了轉塔刀架進給速度無法調(diào)整的故障現(xiàn)象，截止閥2關閉后仍有爬行、前沖，并且一直到油缸底部才能停止，機床無法正常使用。
檢測與維修：檢查所有液壓控制元件，尤其是調(diào)速元件均沒發(fā)現(xiàn)任何問題。更換了部分調(diào)速閥，故障仍未消除。后經(jīng)過拆檢油缸發(fā)現(xiàn)活塞“O”形密封圈嚴重磨損，使油缸兩腔液壓油互竄所致。分析其原因，由于“O”形密封圈磨損后，油缸有桿腔與無桿腔間隙增大互通，當關閉調(diào)速閥3或截止閥2時，就等于切斷了油缸有桿腔的回油路。從理論上講，壓力油進入油缸無桿腔時，在活塞上形成一個推力F無，使活塞產(chǎn)生向有桿腔移動的趨勢，因為油缸有桿腔回油關斷，腔內(nèi)油液迅速形成背壓，使活塞兩端受力平衡而靜止不動，此時F有=F無，而無腔油液壓力因活塞受力面積不同而不同，即P有>P無。在實踐中，因油缸兩腔形成間隙互通，油缸腔內(nèi)壓力油有從高壓區(qū)向低壓區(qū)流動的趨勢，流動一產(chǎn)生，腔內(nèi)壓力P有降低，P無升高，作用在活塞兩端的推力F無>F有，活塞失去平衡向有桿腔移動尋覓新的平衡點。如此往復，活塞一直移動到有外力阻擋才能停止。上述現(xiàn)象的產(chǎn)生給機床的維修工作帶來了很大影響，更換油缸活塞“O”形密封圈后，機床故障消除，運行恢復正常。
實例2：某一CE7120液壓仿形車床，在工作中出現(xiàn)仿形刀架引刀下行轉縱向進給切削時沖刀，致使打刀、廢活現(xiàn)象頻發(fā)，機床無法正常工作。
檢測與維修：檢查各液壓控制元件均無故障，維修工作一時進入盲區(qū)。拆檢刀架縱向油缸，發(fā)現(xiàn)活塞油封“O”形密封圈外圓已經(jīng)磨平，同時發(fā)現(xiàn)活塞外圓尺寸不合要求(屬機床制造原因)，直徑方向小于標準尺寸0.8mm，活塞和油缸體間隙很大，導致縱向油缸兩腔互通竄油。維修時，更換了合格的活塞以及“O”形密封圈后機床沖刀故障排除。分析其原因是在仿形刀架引刀下行到位的瞬間，刀架整體受一個沖力F’，該力分解后有一個水平推力F’1作用于縱向油缸活塞桿上，與此同時，電磁閥34E1-25B工作，縱向油缸有桿腔接通壓力油，無桿腔接通調(diào)速閥回油路，活塞有桿腔受力F由兩部分完成，一為F’1，另一為F1=A1P1，其中A1為無桿腔的受力面積，那么F=F’1+F1。正常情況下，活塞在力F的作用下開始向無桿腔移動，由于液壓油的不可壓縮性，無桿腔內(nèi)液壓油壓力急驟升高給活塞形成背壓，活塞受力平衡按調(diào)速閥調(diào)定速度平穩(wěn)走刀。該瞬間因有%F’1的作用，縱向油缸腔內(nèi)壓力P2就會大于P1。實際中，油缸兩腔因間隙竄通，在P2>P1的瞬間，液壓油有從高壓區(qū)無桿腔向低壓區(qū)有桿腔流動的趨勢，流動一旦產(chǎn)生，P2降低，P1升高，F(xiàn)1增大，活塞受力失去平衡，活塞帶動刀架快速向無桿腔方向移動。而瞬間過后，因仿形刀架下行結束，作用在縱向油缸活塞上的水平推力F’1自行消失，活塞快速移動結束，刀架走刀趨于平穩(wěn)，沖刀現(xiàn)象結束。
以上兩例故障的排除方法已在多次實踐中得到了驗證，維修工作取得良好效果。
實例1：某一CB3463-1程控六角轉塔半自動車床，在使用過程中，出現(xiàn)了轉塔刀架進給速度無法調(diào)整的故障現(xiàn)象，截止閥2關閉后仍有爬行、前沖，并且一直到油缸底部才能停止，機床無法正常使用。
檢測與維修：檢查所有液壓控制元件，尤其是調(diào)速元件均沒發(fā)現(xiàn)任何問題。更換了部分調(diào)速閥，故障仍未消除。后經(jīng)過拆檢油缸發(fā)現(xiàn)活塞“O”形密封圈嚴重磨損，使油缸兩腔液壓油互竄所致。分析其原因，由于“O”形密封圈磨損后，油缸有桿腔與無桿腔間隙增大互通，當關閉調(diào)速閥3或截止閥2時，就等于切斷了油缸有桿腔的回油路。從理論上講，壓力油進入油缸無桿腔時，在活塞上形成一個推力F無，使活塞產(chǎn)生向有桿腔移動的趨勢，因為油缸有桿腔回油關斷，腔內(nèi)油液迅速形成背壓，使活塞兩端受力平衡而靜止不動，此時F有=F無，而無腔油液壓力因活塞受力面積不同而不同，即P有>P無。在實踐中，因油缸兩腔形成間隙互通，油缸腔內(nèi)壓力油有從高壓區(qū)向低壓區(qū)流動的趨勢，流動一產(chǎn)生，腔內(nèi)壓力P有降低，P無升高，作用在活塞兩端的推力F無>F有，活塞失去平衡向有桿腔移動尋覓新的平衡點。如此往復，活塞一直移動到有外力阻擋才能停止。上述現(xiàn)象的產(chǎn)生給機床的維修工作帶來了很大影響，更換油缸活塞“O”形密封圈后，機床故障消除，運行恢復正常。
實例2：某一CE7120液壓仿形車床，在工作中出現(xiàn)仿形刀架引刀下行轉縱向進給切削時沖刀，致使打刀、廢活現(xiàn)象頻發(fā)，機床無法正常工作。
檢測與維修：檢查各液壓控制元件均無故障，維修工作一時進入盲區(qū)。拆檢刀架縱向油缸，發(fā)現(xiàn)活塞油封“O”形密封圈外圓已經(jīng)磨平，同時發(fā)現(xiàn)活塞外圓尺寸不合要求(屬機床制造原因)，直徑方向小于標準尺寸0.8mm，活塞和油缸體間隙很大，導致縱向油缸兩腔互通竄油。維修時，更換了合格的活塞以及“O”形密封圈后機床沖刀故障排除。分析其原因是在仿形刀架引刀下行到位的瞬間，刀架整體受一個沖力F’，該力分解后有一個水平推力F’1作用于縱向油缸活塞桿上，與此同時，電磁閥34E1-25B工作，縱向油缸有桿腔接通壓力油，無桿腔接通調(diào)速閥回油路，活塞有桿腔受力F由兩部分完成，一為F’1，另一為F1=A1P1，其中A1為無桿腔的受力面積，那么F=F’1+F1。正常情況下，活塞在力F的作用下開始向無桿腔移動，由于液壓油的不可壓縮性，無桿腔內(nèi)液壓油壓力急驟升高給活塞形成背壓，活塞受力平衡按調(diào)速閥調(diào)定速度平穩(wěn)走刀。該瞬間因有%F’1的作用，縱向油缸腔內(nèi)壓力P2就會大于P1。實際中，油缸兩腔因間隙竄通，在P2>P1的瞬間，液壓油有從高壓區(qū)無桿腔向低壓區(qū)有桿腔流動的趨勢，流動一旦產(chǎn)生，P2降低，P1升高，F(xiàn)1增大，活塞受力失去平衡，活塞帶動刀架快速向無桿腔方向移動。而瞬間過后，因仿形刀架下行結束，作用在縱向油缸活塞上的水平推力F’1自行消失，活塞快速移動結束，刀架走刀趨于平穩(wěn)，沖刀現(xiàn)象結束。
以上兩例故障的排除方法已在多次實踐中得到了驗證，維修工作取得良好效果。
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