液压油缸制造技术与使用寿命

作者：马明东 13904129294近期，应一盾构机制造厂客户约请我临时作为客户 厂家的技术顾问，随客户主管人员，去国内一家盾构机液压 油缸制造厂验点，此液压油缸制造厂无论从规模到加工设备 及车间环境都是一流的，还有很多设备是进口的。在该会议室，厂家代表向我方吹嘘说他厂的油缸产品出 口到几个国家，并拿出该厂所生产的液压油缸零件给我方观 看，我看后是无可挑剔的，就拿油缸活塞来讲，安装密封件 的沟槽侧壁面上的光洁度，每道环内侧根部的小圆 R 角及外 径上的小倒角，都是十分精致，真像是一件艺术品。到了机加工车间，看到进口 CNC 车床加工车零件时， 使用的是自磨车刀，典型的买得起马、备不起鞍。表面文章 做的很到位，但骨子里还是小个体户那做法，无章可循。可到了车间的装配线上看到所要装配的液压缸活塞，产 品与那个在会议室让我们看的活塞，之间质量差异也太大 了，装配线上待装配的活塞上的沟槽光洁度太低，只能说这 家企业是没有懂液压的技术人员，更没有一个懂液压油缸工 作原理的人，这样粗制滥造的活塞就是装配上世界最好的密 封件，也要很快的烂掉的。我出于为扶持中国民族企业奉献技术，向此厂家的有关人员讲解液压缸使用与制造技术，说明活塞是液压缸中最关 键的零件及国外的制造技术。为了保证活塞内孔与外径上的各沟槽的同轴度及精度， 活塞从坯料到成品是一次机加工完成的。加工设备是一台对 置的双主轴 CNC 车床。一台机械手已抓好一件待精加工的 毛坯件，在机床上一工件车加工完成后，机床门自动打开， 机械手把待加工的缸头坯件送到左面主轴卡盘部位上，液压 卡盘自动夹紧，机械手又移动到对面的卡盘上，把已加工好 的缸头件取出放到指定位置上，机床门自动关上后，机床马 上高速转动起来，分成粗加工与精加工工序，各式车刀把活 塞零件这面能加工的沟、柄、内孔及螺纹都加工好后，车刀 架后退，左、右主轴（卡盘）都移动到中位，两个卡盘是面 对面的，空置的右面卡盘夹持已加工好的活塞工件面，左主 轴卡盘自动松开，两个主轴（卡盘）各自退回原位，右面的 主轴又高速旋转起来，各式刀具把左主轴没有加工好的面都 一次加工完毕，机床门再次打开时，活塞全部加工完毕。只 有这种先进的机械加工方法才能保证液压油缸的高等级精 度，采用这种加工技术的活塞各台阶精度及同轴度保证在 0.002mm 以内，件上的螺纹及安装密封的沟柄壁面光洁度达 到九级。油缸活塞外径上的每个沟槽的两侧面及底面光洁度要 求特殊光滑，光洁度要求达到 0.8，导向带沟槽的宽度必需 与导向带紧密配合，活塞上的导向带沟槽两侧壁面光洁度不 够时，在油缸工作时，压力油作用在导向带一端侧面上把导 向带推向活塞沟槽端面，即发生挤压摩擦现象，导向带不管 是那种材料的，硬度远远小于活塞上的沟槽端面，沟槽的端 面上的波峰会对导向带侧面造成一次磨损，。主密封格来圈安放在活塞沟槽内时是要有不少于 0.2mm 间隙的，沟槽的宽度总是要大于密封件总宽度 0.2mm 以上。 留有间隙的目的是让压力油流入到密封件侧面，密封件在压 力油的挤压作用下，发生形变的，密封件就要与活塞挡壁发 生摩擦磨损，挡壁面越光滑、密封件寿命越长活塞是在低压下高速移动，随着压力升高，移动速度变 慢，当达到最高压力时，活塞基本上是固定在缸筒内某一位 置不再移动。国际上长寿命油缸质量标准是运行 2 万米，也就是活塞 在油缸筒内往复移动次数的总行程要达到 2万米时仍然也无 内泄。盾构机上应用这种长寿命的推进油缸要达到推进 10 公里时，才达到维修期，这就要求活塞的表面精度及材料的 鲁棒性。长寿命的液压油缸内的活塞都是采用是双金属活塞，活 塞表面是耐磨铜层，基体是锻钢，双金属活塞一旦因受外力 造成活塞表面与缸内径臂面发生金属摩擦时，不会造成油缸 内臂拉伤现象。活塞在缸筒内移动，因种种外在因素影响，往往不是按 设计者要求的直线运动，作者马明东 13904129294，有时会 呈抛物线形式的运行壮态，这种情况下，就要把活塞制作成 豉腰型式而不是柱面活塞，豉腰型式的活塞会减少对油缸臂 面的摩擦拉伤。导向带是决定长寿命液压油缸另一重要因素。导向带材 质、导向带与活塞沟槽配合精度、导向带与缸筒配合松紧度、 导向带装配工艺、导向带与油液的相容性，这些每一因素都 与油缸使用寿命有着密不可分的关系！活塞上的导向带硬度标准达到时，不管受到多大的侧向 力，都不会发生活塞倾翻现象，与决不会造成拉缸现象。格来圈的含铜粉量以及含那种材质的铜粉、格来圈材质 密实度（硬度）、格来圈的侧面泄油槽形式、格来圈的装配 工艺，与是决定油缸寿命因素。