密封件的损坏对液压设备维修的影响

机械加工行业中，液压传动应用非常广泛，如各类半自动液压传动车床等。这些机床在使用过程中，经常出现诸如冲击、爬行等故障，诊断维修时，往往在液压控制元件(如各类泵、阀)上找不到故障原因，致使维修工作陷入困境。而最终此类故障还是常在执行元件上找到原因，即油缸活塞密封元件严重磨损所致。该类现象尤以“O”形密封圈见多。

1.油缸 2.截止阀 3.调速阀
图1 CB3463-1程控六角转塔半自动车床转塔刀架液压原理

图2 CE7120仿形车床刀架液压原理

实例1：某一CB3463-1程控六角转塔半自动车床，在使用过程中，出现了转塔刀架进给速度无法调整的故障现象，截止阀2(图1)关闭后仍有爬行、前冲，并且一直到油缸底部才能停止，机床无法正常使用。

检测与维修：检查所有液压控制元件，尤其是调速元件均没发现任何问题。更换了部分调速阀，故障仍未消除。后经过拆检油缸发现活塞“O”形密封圈严重磨损，使油缸两腔液压油互窜所致。分析其原因，由于“O”形密封圈磨损后，油缸有杆腔与无杆腔间隙增大互通，当关闭调速阀3或截止阀2时，就等于切断了油缸有杆腔的回油路。从理论上讲，压力油进入油缸无杆腔时，在活塞上形成一个推力F_无，使活塞产生向有杆腔移动的趋势，因为油缸有杆腔回油关断，腔内油液迅速形成背压，使活塞两端受力平衡而静止不动，此时F_有=F_无，而无腔油液压力因活塞受力面积不同而不同，即P_有>P_无。在实践中，因油缸两腔形成间隙互通，油缸腔内压力油有从高压区向低压区流动的趋势，流动一产生，腔内压力P_有降低，P_无升高，作用在活塞两端的推力F_无>F_有，活塞失去平衡向有杆腔移动寻觅新的平衡点。如此往复，活塞一直移动到有外力阻挡才能停止。上述现象的产生给机床的维修工作带来了很大影响，更换油缸活塞“O”形密封圈后，机床故障消除，运行恢复正常。

实例2：某一CE7120液压仿形车床，在工作中出现仿形刀架引刀下行转纵向进给切削时冲刀，致使打刀、废活现象频发，机床无法正常工作。

检测与维修：检查各液压控制元件均无故障，维修工作一时进入盲区。拆检刀架纵向油缸，发现活塞油封“O”形密封圈外圆已经磨平，同时发现活塞外圆尺寸不合要求(属机床制造原因)，直径方向小于标准尺寸0.8mm，活塞和油缸体间隙很大，导致纵向油缸两腔互通窜油。维修时，更换了合格的活塞以及“O”形密封圈后机床冲刀故障排除。分析其原因是在仿形刀架引刀下行到位的瞬间，刀架整体受一个冲力F(图2)，该力分解后有一个水平推力F₁作用于纵向油缸活塞杆上，与此同时，电磁阀34E₁-25B工作，纵向油缸有杆腔接通压力油，无杆腔接通调速阀回油路，活塞有杆腔受力F由两部分完成，一为F₁，另一为F₁=A₁P₁，其中A₁为无杆腔的受力面积，那么F=F₁+F₁。正常情况下，活塞在力F的作用下开始向无杆腔移动，由于液压油的不可压缩性，无杆腔内液压油压力急骤升高给活塞形成背压，活塞受力平衡按调速阀调定速度平稳走刀。该瞬间因有%F₁的作用，纵向油缸腔内压力P₂就会大于P₁。实际中，油缸两腔因间隙窜通，在P₂>P₁的瞬间，液压油有从高压区无杆腔向低压区有杆腔流动的趋势，流动一旦产生，P₂降低，P₁升高，F₁增大，活塞受力失去平衡，活塞带动刀架快速向无杆腔方向移动。而瞬间过后，因仿形刀架下行结束，作用在纵向油缸活塞上的水平推力F₁自行消失，活塞快速移动结束，刀架走刀趋于平稳，冲刀现象结束。

以上两例故障的排除方法已在多次实践中得到了验证，维修工作取得良好效果。

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