液压油缸防水密封系统研究和优化分析

液压油缸防水密封系统研究和优化分析

张记超刘丽刘梅红潘立东

徐州徐工液压件有限公司江苏徐州221004

摘要：本文介绍了液压缸需要防水的工况，防水密封系统的分类及结构形式，对液压缸设计时防水密封的选用及解决不同工况下液压缸锈蚀具有一定的指导作用。

关键词：液压油缸；防水；密封系统；研究；优化

Theresearchandselectionofthebaffleringforhydrauliccylinderseal

ZHANGJi-chao，LIU-Li，LiuMei-hong，PanLi-dong

（XuzhouXCMGHydraulicsCo.，Ltd.Xuzhou，Jiangsu221004）

Abstract：Thispaperintroducestheconditionofthehydrauliccylinder，theclassificationandthestructureformofwaterproofsealingsystem，andtheselectionofwaterproofandsealingwaterforhydrauliccylinderdesignandthetreatmentofhydrauliccylinderrustunderdifferentoperatingconditionshavecertainguidingfunction.

Keywords：hydrauliccylinder，waterproof，Sealingsystem，research，optimize

0引言

由于锈蚀会造成液压油缸内泄和外漏，造成设备运转事故，增加维护成本，降低美学价值，影响企业生产及产品的市场竞争力。而解决锈蚀问题，防水系统的选择是解决问题的关键所在；潮湿、海水甚至泥浆环境下容易造成水浸入油缸内部，污染内部环境，出现外漏或内泄失效，防水密封系统可以弥补液压缸这一缺点。本文对常用的防水密封的结构形式、材料、组合形式进行了总结对比，给出了不同工况下的防水结构，并对不同结构形式、不同组合防水密封系统进行了使用工况的推荐。

1液压油缸工况分类及防水密封系统简介

液压油缸工况根据作业环境一般分为：城市，粉尘，颗粒，地下泥浆，盐碱地及综合类；按作业气候分类一般为：干燥、潮湿、高温、低温及强风。

防水密封系统主要是针对各种工况防止外部环境的水分浸入油缸内部，腐蚀污染各部零件及密封件，造成清洁度不达标，从而降低密封及油缸使用寿命，一般有防尘圈、O形圈、纳污环组成，目前我们又研发一种带反装Y圈的新结构。

图1液压油缸及防水密封分布示意图

2液压油缸防水密封系统结构优化的必要性

2.1水造成油缸内部锈蚀的危害

目前液压油缸密封配置的选择多是从抗压性能、导向性能、工艺性能、材料性能及性价比方面考虑的，针对防水性能往往存在考虑上的欠缺，但水引起的锈蚀在液压油缸中是致命的问题，必须纳入工程技术人员设计的考虑范围。

雨水、湿汽等通过油缸零部件的对外通道、缝隙等进入油缸内部，污染油液，使油液变质的同时让油缸内部的零件出现更快的锈蚀，部件间的运行将这些锈蚀变成金属屑、细微颗粒等杂质。在内部配合表面及密封件运动表面上产生研磨作用，擦伤零件，破坏密封，导致失效产生泄漏，甚至使相对运动阻滞，加速零件的磨损，造成活塞杆拉伤及缸筒的损伤。

2.2.防水密封系统研究优化的必要性

工作在环境恶劣、条件复杂场所的液压油缸锈蚀机率更大，危害更多，对出现故障的油缸，更换的零部件会再次因锈蚀产生故障，但解决锈蚀的问题除选用耐蚀性的材料外最主要的还是尽量减少造成锈蚀的内因——防水处理，所以必须要研发出适合工况的优质、配套的防水密封系统，堵住源头，防止包含水在内的各种杂质进入油缸内部。

3液压油缸防水密封系统的研究、优化

在设计、制造液压缸的过程中，发现部分液压油缸使用一段时间后出现外漏现象特别多，按常规方案修复后，问题依然出现，多次拆检发现：主因竟然是水导致锈蚀造成的，研究过程如下。

3.1研究一：活塞杆与导向套配合面进水及解决办法

经过针对常规因素引起锈蚀的排查后发现活塞杆与导向套配合面进水是导致问题形成的主因。分析导向套密封配置结构形式，发现凡是此种反馈多的油缸，其防尘圈均选用的是单唇口形式（如图2）。现在将防尘圈改为防水密封圈（如图3）运用在生产批量较大的油缸上，使用效果很好。

图2图3

3.2研究二：缸筒与导向套间进水及解决办法

夏季，失效问题又再次陆续出现，分析后得出：夏季雨水多，雨水沿缸筒与导向套之间的间隙或顺螺纹浸入，对此采用设计合理沟槽、间隙及加装防水O圈的方式（如图4），为更好解决活塞杆拉伤问题，在防尘圈后加装有杂质浸没功能的纳污环，进行二次过滤（如图5），并验证了其使用效果，至今此类液压缸无锈蚀原因引起的三包和现场反馈

图4图5

3.3研究三：地下泥砂浆工况下的防水系统研究

随着产品使用范围的扩大，设计时采取事先预防的设计理念，针对盾构机、连续墙等地下泥浆、砂石环境用液压油缸进行防水防污设计研究，经多次摸索、试验、实地验证，找出一种满足该工况的防水系统（如图6），通过选择适合的密封材质及验证出合理的沟槽、间隙尺寸及粗超度，达到既能防止水和泥浆浸入油缸内部，又不会使活塞杆存在干摩擦造成软拉伤现象，批量生产后效果很好，解决了液压缸泥浆环境工作的难题。

图6

3.4防水密封系统研究优化及应用

结合所掌握的密封特性并查阅相关资料，在实际生产应用中对防水密封系统使用性、加工性，耐用性及经济性等方面作出综合评价，选出最合理的防水密封系统，并根据工况及主机需要将常用的防水密封系统结构优化为以下几种：

1、防水防尘圈2、防水防尘圈+纳污环。3、防水防尘圈+防水O圈。4、防水防尘圈+防水O圈+纳污环。5、防水防尘圈+防水O圈+纳污环+反装Y圈。在有砂石、粉尘颗粒、粘土泥浆较多的环境下，防水防尘圈会更换为骨架防尘圈+挡圈的结构。

4防水密封系统的推荐选用

选用防水密封系统时，除了考虑防水系统本身的性能外还要兼顾液压油缸的结构形式和安装难易程度，根据不同的工况，确定防水系统的最佳结构，达到防止锈蚀的目的同时力争结构合理，易于装配，降低成本。推荐使用防水密封系统选用标准如下：

1、防尘圈：此结构一般常见用于城市比较干燥的环境下，此时水汽少，浸入机会少；

2、防尘圈+纳污环：多用于有细小粉尘的环境，防尘圈阻挡不住的细小粉尘有第二道防线纳污环来处理；

3、防尘圈+防水O圈：多见于多雨、多水的城市环境，防止水汽及雨水从导向套与缸筒的间隙浸入；

4、防尘圈+防水O圈+纳污环：强风、粉尘及潮湿的环境下多用此结构；

5、防尘圈+防水O圈+纳污环+反装Y圈：封闭的地下泥浆，潮湿盐碱地及综合类的恶劣环境下多用此组合。

5总结

本文对液压缸防水密封系统的常用结构形式、防水性能、使用环境进行了优化总结，给出不同种类防水密封系统的推荐使用工况。对液压缸需要防水设计时具有一定的参考意义，另外对液压缸内油液变质、油水分离等现象的维修提供解决思路。

参考文献：

[1]雷天觉.新编液压工程手册[M].北京：北京理工大学出版社，1998.

[2]王福山、工程机械液压缸泄漏故障的诊断及维修《工程机械》2001（5），

作者简介：

张记超（1988-），男，河南省鹤壁市人，徐州徐工液压件有限公司，助理工程师，学士，主要从事于液压油缸的设计研发工作。