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试验机系统液压密封失效原因及预防

文章出处:自主原创   文章作者:万测编辑   发布时间:2016-11-23    点击数:   【
试验机系统液压密封失效原因及预防

1液压拉伸试验机对密封的基本要求及现状

通常液压万能试验机常常应用于高吨位的拉伸试验和弯曲试验,所以对液压密封圈提出了比常规密封圈更为苛刻的要求。

1)要求液压密封圈的泄漏量极小,具有良好的密封作用,并随液压油的压力增高而自动提高其密封作用,即使在高压及高温等恶劣工作环境下,液压密封圈的泄漏量也无明显的增加。

2)因液压密封圈长期浸泡在液压油中,极易溶胀、溶解或脆化变硬等,使之丧失密封作用,因此要求液压密封圈对液压油具有良好的相容性。

3)为避免或减少液压设备产生低压爬行等不良现象,要求液压密封圈具有较低的静摩擦阻力和动摩擦阻力,并且其摩擦系数应非常稳定。

4)液压密封圈应具有良好的弹性、耐热性、耐寒性、耐压性、耐磨性及一定的物理机械强度等,并且使用寿命长。

目前,笔者所维护的宝钢设备部检测中心液压拉伸及弯曲试验机,每年由于液压密封圈造成的停机故障5~6起,这个在液压试验机故障中占了30%一40%的比例。由于密封圈的失效,浪费了液压油液,污染环境,甚至由于油液的泄漏,会导致油温升高,油液粘度下降,润滑下降,缸体磨损加剧,损坏液压缸体,对机械设备十分不利。

2密封圈故障失效原因初探

1)由设计原因引起的故障及后果,试验机机械件间隙太大密封圈被挤人间隙,造成密封圈磨损;压力释放快,且带有空气造成液压缸剧烈的释压,损坏机械部件;机械液压部件安装尺寸、公差不正确造成受压不合适、易泄漏;安装密封圈密封槽太紧造成摩擦力大、易发热、损坏;安装密封圈密封槽太松造成磨损。

2)由于不适当原因引起的故障及后果,密封圈热过载,造成橡胶老化,溶化或者结疤化学损坏,造成密封膨胀大,收缩或变硬;密封圈太软,造成挤入间隙,密封圈塑性变形。

3)由于安装密封圈引起的故障及后果,密封圈安装不好,密封圈扭转,螺旋形的断裂而泄漏;安装密封圈的机械部分没有机械倒角,安装密封圈后被微切而泄漏;安装工具不合适,造成密封圈失效。

4)液压系统的污染引起的密封圈失效,污染颗粒(金属及其氧化物),或者缸体、活塞杆裂纹(拉伤),引起密封圈的泄漏;油中有水,在液压系统到达一定温度后水解密封圈(如水解生成的聚氨酯,融入液压油液中污染油缸);液压系统中含有固体颗粒,研磨磨损了液压钢的缸体、活塞及密封圈,导致密封圈失效。

3影响密封件失效的主要因素及其预防

根据笔者几年来的工作实践及其对现场失效密封圈的解体分析,现将影响密封件的失效主要因素及其预防措施总结如下:

1)选型和装配方法不当。选型不当和选用不合格的密封件(如局部变形、硬化、尺寸不合格等);装配时,强行压人造成密封件局部变形以及密封面被花键、螺纹等锐边处的毛刺划伤,安装旋密封圈和复杂结构密封装置时,最好采用压力机压装或用橡胶锤、铜锤轻轻敲打,以使密封件平行装人密封沟槽,保证同心;应避免密封件遭受过大拉伸以免引起塑性变形,应防止带人铁屑、砂土、棉纱等杂物;密封件经过孔口时,应将孔口堵死;轴上有螺纹、键槽、花键时,必须采用引导套装入,严禁强行压入或用锤子和锐器直接敲打。

选用时应根据密封的类型、工作介质种类、压力、温度以及被密封的两对偶件之间的相对运动速度合理选择密封圈的形状、种类和材料等。

装配前应检查密封件表面质量,密封件不得有飞边、毛刺、裂痕、切边、气孔、疏松等缺陷,密封件几何尺寸和精度应符合标准要求,橡胶密封件的胶料应符合设计所规定的性能要求,检查密封沟槽加工质量,密封沟槽的几何精度,表面粗糙度应符合规范要求,用适当的方法去除沟槽毛刺和尖角;检查密封圈和密封部位的洁净情况,必要时用清洗液清洗密封件和密封部位;给密封件中密封部位涂油,以利装配和保护密封件不受损伤;应仔细检查选用的密封件是否过期、老化、变形等。

装配后应检查密封件是否扭曲、划伤、偏心、装反,如有上述现象应纠正或折下重新装配。密封件安装前后和安装时任何一个环节疏忽都会造成密封失效。

2)系统的空气污染引起密封失效。液压系统是一个密闭系统,不允许有空气混入系统内,任何遗留在系统内的空气或气体都会导致严重的故障。由于空气有很大的可压缩性,随着油液的管道及元件内的压力、温度变化,空气在油液中的溶解度也会随之变化,部分空气会从油中析出,形成小气泡。当这些气泡随着液压油流到压力较高的部位时,因受到冲击将迅速破裂。

在极短时间间隔内,由克拉伯龙方程式PV=嘏r(P为压强;V为体积;n为物质的量;R为气体常数;T为绝对温度)理论,可知,当P突然增大,而y不变时,温度r会急剧升高,气泡将被加热到使气泡内的气体混合物产生自燃的程度。实验证明,一个直径25 iiRn的气泡,在几his内从大气压缩到50 MPa时,气泡中心的温度将升到2 500℃。这样,随着气泡的破裂,局部密封失效,另外高温使密封材料变质,产生坚硬的颗粒杂质引起故障。因此,在压力变化大的附近,密封件应选用耐高温的材料,如聚四氟乙烯(PIⅡ材料),可有效预防空气污染。另外气泡的破裂,使液压系统受到很大冲击,将从零件表面及管道上敲落或崩掉一点金属,形成“麻点”,这些剥落的金属随油液流到系统内,不但加速油液的氧化速度,还可能划伤密封元件,加速密封的失效。为防止空气污染,除增设排气阀外,还应尽量避免管道的狭窄和急弯,避免在大压力差下的剧烈节流。

3)液压系统的颗粒污染引起密封失效。液压系统中的颗粒污染不仅严重影响泵、阀、油缸和其他元件的正常工作与磨损情况,而且对密封件的损害极大。这种损害来自于固体颗粒的研磨现象。未经过滤的新油,它的颗粒污染度可以比系统所允许的级别高出20~50倍。液压系统中的颗粒污染来自于不同部位,即使用了高精密的过滤器,也不可能从系统中除去所有的颗粒,因为虽然整个液压系统是一个密封的系统,但系统在工作中,会产生一些新的颗粒,工作油液中污染颗粒主要由金属及其氧化物、大气、尘埃、橡胶、纤维等组成,其中危害最大且成份最多的是大气尘埃和研磨浆状物。尘埃本身主要是石英和钠长石,这些颗粒硬度较高,容易沉积在密封沟槽内。当密封配合面之间有相对运动而没有足够的润滑时,这些颗粒将会切开金属,使较硬的配合表面产生研磨磨损。另外,当颗粒高速冲击到密封和支承环表面时,还会形成腐蚀磨损。

 

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