液压缸活塞密封圈非均匀磨损的探讨

　　液压缸是液压系统中的主要执行元件。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。

　　通过分析和研究密封圈产生非均匀磨损的机理，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。

　　1 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。

　　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。活塞与活塞杆连接后（见图 1），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 1 中“A”处；（2） 活塞杆外表面与缸盖内表面的同轴度误差，见图1中“B”处；（3）缸筒内表面与缸盖外表面的同轴度误差，见图 1 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。

　　正是由于这些叠加产生的误差，使活塞与缸筒不同轴，从而导致密封圈产生非均匀磨损。

　　要解决上述同轴度误差，首先要保证相关零件的加工精度，如保证活塞杆的直线度, 活塞密封沟槽的加工精度，以及活塞杆与活塞的同轴度；其次在安装时要避免液压缸轴心线与负载运动方向的偏离。最后, 在液压缸装配时, 也应尽量保证缸筒与缸盖，缸盖与活塞杆的同心。

　　以常见的半环式连接结构为例子，来分析密封圈产生非均匀磨损的机理。

　　当活塞与活塞杆刚性连接以后，由于制造、装配、使用的原因，上述分析的三种原因使活塞轴线与缸筒轴线产生一个角度，见图 2（a）。这时密封圈上的变形不等，产生了沿周向非均匀分布的径向力，见图 2（b）。非均匀分布的径向力使作用在密封圈上的正压力不等，从而使密封圈与缸筒内表面沿周向产生的摩擦力不等，导致磨损量大小不等，最终造成密封圈沿周向产生非均匀磨损的结果。

　　2 减小非均匀磨损的方法

　　在活塞与活塞杆之间采用柔性连接方式，可以减小密封圈的非均匀磨损。

　　如图 3 所示，活塞与活塞杆之间采用较大的间隙，活塞两端面与两个压板之间亦留有较大间隙，在活塞与活塞杆之间配置 O 型密封圈，其弹性系数要小于活塞外表面密封圈的弹性系数。O 型密封圈有两个作用：一是在活塞和活塞杆之间起密封作用；二是通过弹性压缩，减小因为活塞杆与活塞连接以后的误差对活塞外表面与缸筒内表面同轴度的影响。