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发表于 2007-10-17 15:47:08
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高压油管质量问题及解决办法
高压油管质量问题及解决办法0 W1 t% n' _( x- c- G, X
液压技术在近40年来有很大发展,已广泛应用于各个工业领域,尤其是在工程机械上,如各种装载机!挖掘机!推土机等"液压传动主要包括动力元件!执行元件!控制调节元件!辅助元件和工作介质"其中,液压辅助元件包括油箱!油管!管接头!滤油器!冷却器等"从液压传动工作原理看,这些元件是起辅助作用的,但对保证液压系统有效地工作以及提高系统的工作效率和使用寿命等影响极大"尤其是其中的液压软管!硬管!管接头等液压管路件的正常工作与否更会影响到整个液压系统的有效工作"本文将从液压管路件的相关知识入手,联系工程机械实际,分析常见的液压管路件故障问题,并提出相应的解决办法"1 工程机械中常用的液压管路件工程机械中常用的液压管路件有液压软管!液压硬管及管接头"各管路件又分为不同的种类,应用于不同的场合"
' P# U4 _& ?9 B0 u8 T1工程机械液压管路件常见故障
# C1 ~% d, b3 N# T7 i工程机械中液压管路件常见故障主要有液压胶管总成故障和液压钢管总成故障!管接头故障3种"液压胶管总成是液压胶管(钢丝缠绕!编织胶管,棉线胶管等)与管接头(芯子!外套!螺母或法兰芯)经专用设备扣压连接形成组合件,可直接与液压管路中其它部件装配连接"液压钢管总成一般由无缝钢管与管接头焊接而成,也有将卡套!螺母直接装配在钢管上的卡套
E1 k( r* \! r$ l式总成"# Z8 _5 w6 [5 X& {! ~. \! F
1.1 液压胶管总成故障的类型!原因及解决办法
7 L3 u' }2 `% m: I对液压胶管总成来说,扣压部位是整个总成的最薄弱部位,发生的质量问题多集中于此"此外,由于橡胶存在老化问题,当超过一定期限时,扣压部位也会发生渗漏"因此,液压胶管总成属于易损件,应定期更换,以免酿成事故"液压胶管总成常发生的故障类型有如下6类:扣
S( ?# w: @; X1 a& e压部位渗漏!胶管炸裂!胶管砂眼漏油!胶管总成接头处漏油!胶管外胶龟裂!胶管内壁清洁度"$ R$ X G# a& W: W1 r: Y
1.1.1 扣压部位渗漏0 x( v; x( K$ [5 _
由于扣压尺寸控制不好,橡胶老化将引起扣压部分渗漏"在实际操作中,橡胶管与芯子的配合尺寸和扣压量的选择至关重要"橡胶本身的伸缩变形造成其尺寸控制较难,目前国内!外技术都没有办法将其公差控制在较小的范围内"如沈阳ISR公司生产的19管,公称直径内孔为19?0.5mm,二层钢丝编织增强层外径为27.5?0.8mm"而根据国标或部标,选用的芯子外径为19?0.1mm,外套内孔为28.5?0.1mm,外径为37?0.1mm"要将管芯装配在一起,累积公差就有?1.4mm,而橡胶的最佳压缩比为0.42~0.5mm,若再考虑到扣压后芯子和外套的收缩变形,那么单靠控制其扣压量就希翼达到最佳压缩比是比较困难的"尽管从理论上来说容易控制,但在批量生产的实际操作中困难较大"主要原因有:
& }# s: D! ]! C5 u3 k# n& |( M' b& B/ o1)橡胶管原因2 }4 x& P7 X `/ n. Z; @& [8 I7 G
橡胶管尺寸精度不统一,即使同一批胶管,不同的部位,其内孔尺寸也不一致,这是由目前胶管的生产工艺决定的"现在的胶管生产工艺有有芯编织和无芯编织两种,均只能将尺寸控制在公差范围内而不能保持均匀一致性;内胶配方和生产不能保持其硬度和成形收缩比的一致性"
d" X. M1 t3 v7 n" l9 ?2)芯子!外套尺寸的影响# \' Z: W' n6 v- D% f
芯子外径和外套内径尺寸是影响扣压量的关键尺寸,目前国内生产工艺都是根据外套的收缩量来控制扣压量的"而芯子和外套的尺寸公差引入的扣压量误差却为0.3mm"
4 c) W) C7 ?" u4 S) c% o. K3)芯子!外套收缩变形的影响. ^; P! Q: k& m/ T% Q' P- n+ I
芯子!外套材质不同,其机械性能的差异所引起的扣压后变形收缩量也不一样"如果外套硬度低,扣压后塑性变形的内应力小,锁紧力就小;外套硬度高,就可能会将钢丝增强层扣断,扣压后内孔收缩后呈多边形(目前均采用多瓣式哈夫扣压机扣压),因而造成锁紧力不均,对密封极为不利"如果芯子硬度不一致,也会造成扣压后其收缩变形量不同,硬度高,变形小,易
* e6 U( j$ f- `5 v' b' b造成钢丝断裂;硬度低,变形大,芯子尾端与胶管配合处呈鞍形,橡胶实际压缩量小,容易造成渗漏"另外,因芯子!外套的内外径尺寸的偏心也会造成扣压时变形量不均匀,对密封性能也是极为不利的"所以,改进胶管生产工艺!有效控制芯子和外套的材料及扣压量等措施均可有效控制扣压部分的渗漏"
. g' E3 G- k& v1.1.2 胶管炸裂5 J7 `. y+ K3 @/ J: H2 B2 B
胶管炸裂有两种现象,首先是炸口位置:一是炸口位置在胶管两端离外套25cm之内,二是炸口在距外套25cm之外;其次是炸口形状:一是炸口无规则状;二是炸口较规则,呈线形"根据胶管炸口的距离和形状可以判断胶管总成故障为胶管总成制造原因!胶管自身原因两类"
' X7 N- X. z/ v4 ~5 f: c如果胶管炸裂处在离外套25cm之内,这属于胶管总成的制造原因"扣压量太大,会使钢丝被扣断;系统压力过高,外套处是总成的最薄弱环节,也会引起炸裂;胶管使用工况较为恶劣,工作时伸缩频次较快,在工作时同时有伸缩变形应力和扭曲应力,都会影响胶管的使用寿命"
3 W5 |3 e7 K6 ^" _5 U因此控制扣压量及系统压力,改变工况等都可以较好地削弱胶管总成的制造原因造成的破坏"例如某机械厂50型装载机铲斗升降臂油缸所用的19-L1152BZ油管,铲斗在工作时,油管不仅要承受弯曲应力,同时还要承受扭曲应力,因此其故障频率高"后经技术改进,将胶管长度加长为1252mm,减少了弯曲和扭曲应力的影响程度,降低了故障频次,在一定程度上1 }- Z) \( F/ D
降低了故障的概率"但要彻底解决还得改善工况,改变连接钢管空间位置,从而改善软管的使用工况"如果胶管炸裂处在离外套25cm之外,这属于胶管本身的原因"一是胶管制造原因,二是胶管设计安装位置不合理"如炸裂口处呈规则线状,则是胶管质量原因,如钢丝生产编织时的接头处或钢丝的机械强度不够,也有的是胶管的选用不当所造成的"如炸裂口处呈无规则状,可能是胶管总成安装后弯曲半径过小或弯曲扭曲疲劳所引起,亦或是胶管受到外力机械损伤所致"例如30F型装载机系统改进时,选用一根25/2S-1500C=45F胶管总成替代原有的25管(25二层钢丝编织胶管,工作压力为14Mpa;25/2S二层钢丝缠绕管,工作压力为18Mpa),25/2S管在工作一个月以后陆续出现胶管炸裂现象,炸口位置发生在两个地方:一是在距外套20~30cm处,一是在中间位置"炸口形状沿钢丝缠绕方向成直线形"因25二层钢丝编织胶管工作压力达不到设计压力才选用25/2S二层钢丝缠绕管,但设计人员不了解25/2S二层钢丝缠绕管的实际性能和使用要求:工作时不能小于最小弯曲半径360mm,不能在动压情况下使用"因而设计时只考虑了其工作压力是否满足使用要求"况且25/2S二层钢丝缠绕管因其结构的局限性,二层钢丝缠绕,层与层之间的约束力小,只能使用在静压和胶管基本不动的情况下"所以胶管总成发生故障就难以避免了"最后重新生产了一种25二层钢丝编织胶管,增加钢丝层的强度,将工作压力提高到21Mpa,才最终解决了问题"
: _5 m" |6 x( g* i1.1.3 胶管砂眼漏油) O, \, ?7 d/ B, b; Z6 r) Z
砂眼漏油的现象一般表现为胶管外胶鼓泡后渗漏或呈线性喷射"胶管砂眼漏油多是由胶管质量原因引起的"如内胶含有杂质,局部有损伤或脱模时都会产生缺陷"但有时外胶鼓泡并不一定是砂眼,只有进行解剖分析才能得出正确结论"例如内胶因疲劳而破裂,液压油就会从破裂处渗出,沿着增强钢丝层渗透扩散,在外胶的薄弱处形成油泡,形成和砂眼漏油一样的! x% K0 o* S* h1 z0 b
现象"这需要从提高胶管质量着手解决问题"
' d% Q+ R; e. X4 f8 l* }, m- F1.1.4 胶管总成接头处漏油- n, X" p* d& L! x' @) m( O: ^$ ~7 a% ~
接头处渗漏主要是由于胶管总成接头与液压系统其它部位连接的过渡接头尺寸精度不符造成的"例如卡套式胶管总成与24b内锥管接头连接时常会由于卡套装配不好或内锥管接头质量问题引起配合处渗漏"例如C型胶管总成与扩口式管接头配合连接时,总成接头为60b锥,扩口式管接头为60b外锥,两者角度公差均为?30c,假设两者尺寸恰好是分别处于上下极限,则实际是线密封配合,如装配时拧紧力不够或工作中的振动过大都易造成渗漏"
! |6 S' ?+ B9 t |- [所以,合理设计连接装配尺寸!提高装配精度是非常必要的"+ a* \, b1 C5 F1 R: ~ E
1.1.5 胶管外胶龟裂
/ x) X/ b$ g: }3 c. Q& ^胶管的内胶是耐油密封层,中间是钢丝增强层,外胶层只是一层保护层,似乎其作用微不足道,但起着保护!美观作用"工程机械室外作业较多,胶管的外胶应具备抗紫外线的能力,否则日晒雨淋,胶管的外胶会老化龟裂,影响美观,让用户误以为胶管已损坏"针对特殊用途的胶管应选用不同的胶料配方,以满足需要"如龙岩工程机械有限公司一批发往青藏高原的装载机,专门加了一层锡箔护在胶管外表面以抵御高原紫外线,就很好地解决了这一问题"
* y/ F6 \4 R9 S0 a1.1.6 胶管内壁清洁度
7 D) X4 t+ x, g7 M5 w6 C5 }+ k& p胶管在断料后,在断口处会积聚大量的橡胶粉末,有芯编织的胶管内壁会残留脱模用的硅油和滑石粉,硅油和橡胶粉末混合在一起很难清除"另外,管接头上的毛刺铁屑或其它脏物如果进入液压系统会污染液压油,造成系统其它部件发生严重故障"采用新开发的海绵!压缩空气的办法可以很好解决上述问题,同时要防止生产过程中的其他二次污染,如车间环境的清洁,测试液的清洁等"+ X# X; a# o; [1 M g- s
1.2 液压钢管总成常见故障类型!原因及解决办法% M7 Q O8 E) h e. H
因钢管安装时可弯曲程度较小,故对钢管总成的位置精度要求较高,故钢管总成常见故障为空间位置精度不符,不能安装连接"工程机械恶劣的工作条件,如振动,对焊接处焊缝和与胶管总成!管接头等连接密封处易松动而发生渗漏"* i! q: Z4 K+ K
1.2.1 空间位置精度不符' O; c: I; K( t
这类问题一般在装配连接时就可发现,可得到及时纠正,对整辆工程机械质量不会发生太大影响"对钢管总成的测绘设计!钢管的弯制!焊接时的工装夹具等需要提出较高要求,以保证产品的空间位置精度"如果尺寸有误差,安装时强制借位,会使钢管总成产生内应力,当机械工作时,其振动会造成焊缝或接头密封处渗漏"* M0 q q9 U* {& F
1.2.2 钢管总成渗漏" z) s7 N! t8 y# G! ^2 J
钢管总成渗漏问题多发生在焊缝处和接头处"一般钢管或接头的砂眼!裂纹引起的渗漏在产品测试时就可发现,也有一些也会在使用一段时间后发生"1 n" U, j' \" p2 c' C: g6 Z+ S6 X) I
1)钢管总成渗漏发生在焊缝处3 x: J/ `1 M# G# X8 w% s# a: S( x, a0 I
钢管总成焊接处渗漏的主要原因是由焊接质量问题引起的"无缝钢管的材质一般为20#钢,管接头的材质多用35#或45#钢,两种含碳量不一致的材料焊接在一起,焊接应力大,两种材料难于熔合,易产生气孔!砂眼或发生脱焊现象"目前主要采用的焊接方法是手工电弧焊!二氧化碳气体保护焊和钎焊,因此,改善渗漏问题最为关键的就是焊接前需对焊接部位进行除锈!除油,开出焊接坡口等处理环节,如有条件还可以进行预热等"
D ? q1 E# T6 s5 v4 o% @2)钢管总成渗漏发生在接头处钢管总成与其它零部件的密封常采用卡套式!扩口式!法兰式等几种密封形式"管接头处渗漏的原因有多种,如螺纹连接的松动造成密封失效,密封配合处的机械损伤,或总成与其它零部件的配合精度都会造成渗漏"例如,/O0形圈沟槽太深,密封圈的老化,机械振动引起的配合处松动,扩口式锥形密封面的磕碰伤等都会引起密封失效"所以,钢管总成一定要注意保护好配合密封面,避免在生产!运输!装配时造成对密封面的机械损伤"
3 ]# p$ m- D6 M8 ^5 R; t0 t! z/ a+ l1.2.3 钢管总成的清洁度 f2 U& C' o9 r w; D* ?
正如胶管总成一样,液压系统对钢管总成的清洁度也有较高要求"钢管总成的清洁度比胶管总成更难达到要求"影响钢管总成清洁度的主要是毛刺!铁屑和锈蚀"其中最难处理的是锈蚀问题"对于钢管的表面,一般可以通过表面镀锌或磷化处理,也可根据要求喷涂油漆,就可达到要求"但钢管的内壁比外表更粗糙,也更容易生锈,即使涂上防锈油,时间一长,油液蒸发,同样生锈"可采取的办法是:对内径\19mm的钢管,采用喷砂的方法除锈;对内<19mm的钢管,先用稀酸进行酸洗,然后清洗干净钢管,烘干后上防锈油,并对端口进行密封包装,可以较好地保持清洁度"
0 W( z% }! R3 m9 N2 Z& M7 P7 L: `1.3 管接头常见故障- v( [, f& p% c3 { r3 _
管接头的常见故障,除了上述胶管总成和钢管总成中已提及的问题外,还有管接头开裂和配合精度引起渗漏两个方面的故障"
6 n. H: | {. U. q! c5 e# U8 N1 Q! F1.3.1 管接头开裂
! }% z a3 U( t C管接头开裂是最为普遍的问题"夹砂!杂质等材料缺陷以及毛坯的强度!组织形态等都会引起材料的开裂"铸件毛坯本身的气孔!砂眼严重,会直接影响管接头的性能"当选材不当时,也易造成管接头开裂"如薄壁零件选用冷拉毛坯,其金相组织沿轴线呈拉长状,径向承受强度较弱,装配拧紧时易造成开裂"例如某厂生产的Z14卡套式焊端直通管接头,材料选用的是冷拉六角钢,用户直接将接头焊接在油缸上,在测试时即发现接头配合螺纹处出现纵轴向裂纹"开裂的数量不多,偶尔出现一两个,不到1%,但返工割下重新装配费时费力"而将材料进行探伤未发现材料有裂纹"后将库存的1200多只接头全部用特殊设计的内锥压头(不损伤配合面)进行挤压,发现有8只开裂,这才找到开裂的原因是接头配合处径向强度不够,后改用锻压毛坯,改善其金相组织,问题得以解决,再也没有发生过开裂的现象"
! d4 z/ ^, {8 p4 |4 _2 O0 I1.3.2 配合精度引起渗漏3 r/ ?3 R- r: i
管接头的尺寸精度问题容易引起连接配合处漏油,即使管接头的尺寸精度符合要求而忽略了其与钢管总成,胶管总成或其它部件的配合精度,也会发生问题"因此应合理设计!生产和严格控制其尺寸精度问题,以减少和防止渗漏的发生": B( r6 l! N& ?% B7 V
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发表于 2007-9-12 20:14:04
