液压缸活塞密封圈非均匀磨损的机理研究及解决方案

　　1 引 言

　　液压缸是液压系统中的主要执行元件。目前液压缸的工作压力可高达 70MPa。随着液压系统向大型化、高压化发展，液压缸的泄漏问题越来越受到重视。据有关资料统计，在工程机械所有故障中，液压缸漏油故障约占30%。液压缸漏油会严重影响设备的平稳性、可靠性和使用寿命。准确地分析泄漏产生的原因，可以帮助我们及时排除液压系统的泄漏故障。

　　活塞缸在液压传动中使用非常广泛，活塞外表面密封圈在工作过程中，起到隔离两腔、防止泄漏的作用。由于工作时密封圈始终与缸筒内表面摩擦，因而是需要定期更换的易损件。密封圈的磨损正常情况下应是沿周向的均匀磨损，但在工程中经常出现密封圈产生单边、局部的非均匀磨损，导致活塞缸短时间内就因泄漏而更换密封圈，直接影响活塞缸的效率以及使用该活塞缸装置的工作效率。

　　通过分析和研究密封圈产生非均匀磨损的机理，可以找出问题所在。改进活塞缸的相关结构，解决其产生非均匀磨损的问题，对减小泄漏、提高活塞缸的效率，具有十分重要的意义。

　　2 活塞密封圈非均匀磨损的机理

　　活塞缸工作时，活塞在缸筒内作往复直线运动。在活塞外表面与缸筒内表面完全同心的情况下，密封圈产生的是均匀磨损。在不考虑其它影响因素的情况下，即使活塞与缸筒在制造、装配时不能做到完全同心，但由于装在活塞外表面密封圈弹性变形后的弹性力作用，缸筒会对密封圈产生沿周向均匀分布的径向力 F，见图 1（a），这个径向力 F 可以确保活塞与缸筒同心，使活塞在缸筒内以同心的轨迹做往复运动，见图 1（b），这时密封圈产生的是一种均匀磨损。

　　活塞与缸筒是否同心，除了受自身同轴度精度的影响外，还与活塞杆有关。活塞与活塞杆作为一个整体在缸筒内作往复直线运动，由于制造工艺的要求，活塞与活塞杆一般是分开制造，然后通过适当的连接方式将二者固接在一起。活塞与活塞杆的连接形式很多，目前采用的基本都属于刚性连接，见图 2。

　　由于制造、装配的误差，活塞与活塞杆连接后，多种影响因素也可能导致活塞与缸筒产生同轴度误差，这些影响因素包括：

　　（1）活塞杆连接外表面与活塞内表面的同轴度误差，见图 2 中 A 处；

　　（2）活塞杆外表面与缸盖内表面的同轴度误差，见图2 中 B 处；

　　（3）缸筒内表面与缸盖外表面的同轴度误差，见图 2中 C 处。

　　同时，当活塞杆与被驱动负载连接以后，负载对活塞与缸筒的同轴度也会产生影响。