液壓缸任意行程位置內(nèi)泄漏檢驗(yàn)方法研究

李志豐，胡思玉

（湖南省產(chǎn)商品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)研究院，湖南長(zhǎng)沙 410000）

0 引言

液壓缸是液壓系統(tǒng)的主要執(zhí)行元件之一，它能將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)擺動(dòng)的機(jī)械能，因此在機(jī)械行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。液壓缸的產(chǎn)品質(zhì)量狀況對(duì)主機(jī)的性能和壽命具有重要影響。液壓缸的泄漏可分為外泄漏和內(nèi)泄漏兩種，外泄漏主要是指液壓油從系統(tǒng)泄漏到環(huán)境中，內(nèi)泄漏是指由于存在高低壓側(cè)的壓力差以及密封件失效等原因，使液壓油在系統(tǒng)內(nèi)部由高壓側(cè)流向低壓側(cè)。外泄漏通過仔細(xì)觀察很容易發(fā)現(xiàn)，而內(nèi)泄漏則需要通過儀器精確測(cè)量。

由于泄漏易導(dǎo)致油溫升高，導(dǎo)致某個(gè)部件的動(dòng)作緩慢或者無法動(dòng)作，影響機(jī)械的平穩(wěn)性、可靠性和使用壽命。同時(shí)，泄漏出來的液壓油，對(duì)設(shè)備和環(huán)境也有很大的污染風(fēng)險(xiǎn)。

按照J(rèn)B/T 10205—2010《液壓缸》中性能要求的規(guī)定，對(duì)液壓缸進(jìn)行型式檢驗(yàn)與出廠檢驗(yàn)時(shí)都需測(cè)量其內(nèi)泄漏量，國(guó)標(biāo)GB/T 15622—2005《液壓缸試驗(yàn)方法》中規(guī)定的測(cè)量?jī)?nèi)泄漏的方法為：使被試液壓缸工作腔進(jìn)油，加壓至額定壓力或用戶指定壓力，測(cè)定經(jīng)活塞泄漏至未加壓腔的泄漏量。而該方法中對(duì)于具體如何測(cè)定經(jīng)活塞泄漏至未加壓腔的泄漏量以及測(cè)量時(shí)行程的位置并沒有詳細(xì)說明。因此，探索液壓缸任意行程位置內(nèi)泄漏的檢測(cè)方法顯得尤為重要。

1 內(nèi)泄漏常用的檢測(cè)方法

內(nèi)泄漏測(cè)量的常用方法有量杯檢測(cè)法、壓力降法等[1]。量杯檢測(cè)法檢測(cè)時(shí)須先將活塞移動(dòng)到端部或其他行程位置，將無桿腔或是有桿腔加壓至額定工作壓力或者用戶指定的壓力，用量杯在未加壓的一腔油口測(cè)量一定時(shí)間內(nèi)泄漏油的體積[2]，這種方法測(cè)量的結(jié)果是一段時(shí)間內(nèi)的平均內(nèi)泄漏量，不能直接實(shí)現(xiàn)液壓缸任意行程位置內(nèi)泄漏的檢測(cè)。

壓降法是通過壓力傳感器測(cè)量無桿腔單位時(shí)間的壓降值，根據(jù)壓力降和內(nèi)泄漏的關(guān)系，得出內(nèi)泄漏量。但是由于壓力降和內(nèi)泄漏關(guān)系式中變量較多，同時(shí)自身測(cè)試臺(tái)液壓系統(tǒng)也存在著微小泄漏，所以很難準(zhǔn)確測(cè)量出內(nèi)泄漏量[3-4]，也不能直接實(shí)現(xiàn)液壓缸任意行程位置內(nèi)泄漏的檢測(cè)。

一種可實(shí)現(xiàn)液壓缸任意行程位置內(nèi)泄漏檢驗(yàn)的方法，其原理如圖1 所示。以測(cè)量被試液壓缸從無桿腔泄漏至有桿腔液壓油量為例；被試液壓缸C 有桿腔的油口不接油管，換向閥中位工作，用加載液壓缸D 加載，使被液壓缸C 無桿腔壓力為額定工作壓力或用戶指定的壓力，并保持穩(wěn)定。用位移傳感器測(cè)量被試缸活塞桿位移S，同時(shí)用計(jì)時(shí)器計(jì)時(shí)，假設(shè)所用時(shí)間為t，若被試缸活塞面積為A，則內(nèi)泄漏流量Q=AS/t 。

圖1 活塞沉降法

2 新型液壓缸任意行程位置內(nèi)泄漏檢測(cè)方法

提出一種將被試液壓缸固定在任意行程位置的新方法，以和比重法配合使用為例，其工作原理如圖2 所示。

圖2 工作原理

該方法為通過加載液壓缸和回油溢流閥將待測(cè)液壓缸的活塞停在其缸體內(nèi)的任意位置，在測(cè)量過程中，加載液壓缸自身的內(nèi)泄漏會(huì)造成加載液壓缸和待測(cè)液壓缸的活塞產(chǎn)生向前的微小位移，而此位移會(huì)使待測(cè)液壓缸排入比重儀的油量增大，通過位移傳感器測(cè)量加載液壓缸的活塞位移量，將此位移量與待測(cè)液壓缸的缸體內(nèi)腔橫截面積相乘，即可得到誤差排油量，用總排油量減去誤差排油量即可得到待測(cè)液壓缸在一定時(shí)間內(nèi)的真實(shí)內(nèi)泄漏量，使得測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠，從而在待測(cè)液壓缸的活塞停在其缸體內(nèi)的任意位置時(shí)，均能夠?qū)崿F(xiàn)其內(nèi)泄漏量的精準(zhǔn)測(cè)量。

具體測(cè)試過程為：

（1）安裝調(diào)整：將待測(cè)液壓缸的活塞桿與加載液壓缸的活塞桿連接固定，通過對(duì)待測(cè)液壓缸控制回路的換向閥、調(diào)速閥的調(diào)整，使待測(cè)液壓缸停在需要測(cè)試泄漏量的位置，通過調(diào)節(jié)加載液壓缸連接的回油溢流閥，使加載液壓缸的加載力大于待測(cè)液壓缸測(cè)試時(shí)的出力，保證待測(cè)液壓缸停在其缸體內(nèi)的任意位置。

（2）測(cè)量。向待測(cè)液壓缸的一腔體內(nèi)注入高壓油，壓力為測(cè)試泄漏量所規(guī)定壓力，另一腔體的油口打開并連接至比重儀，同時(shí)開始計(jì)量加載時(shí)長(zhǎng)，用比重儀計(jì)量從打開的油口溢出的總油量，用位移傳感器測(cè)量加載液壓缸的活塞位移量。

（3）計(jì)算。計(jì)算待測(cè)液壓缸的內(nèi)泄漏量，內(nèi)泄漏量=（L-DS）/T。其中，L 為油口溢出的總油量，D 為加載液壓缸的活塞位移量，S為待測(cè)液壓缸的缸體內(nèi)腔橫截面積，T 為加載時(shí)長(zhǎng)。

上述方法中采用比重儀來檢測(cè)液壓缸從打開的油口溢出的總油量L。內(nèi)泄漏的體積可通過油品的質(zhì)量和密度計(jì)算得出，再通過高精度的比重儀來測(cè)量質(zhì)量，考慮到液壓油清潔度和溫度對(duì)液壓油密度的影響，需要在檢測(cè)前對(duì)液壓油密度進(jìn)行標(biāo)定。通過比重儀就可以精確地測(cè)量液壓油在某一溫度和清潔度下的密度。利用PLC 將比重儀加上自動(dòng)計(jì)時(shí)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的功能，那么整個(gè)裝置就可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)泄漏的在線連續(xù)檢測(cè)，比采用量杯進(jìn)行檢測(cè)更加準(zhǔn)確[5]。這種將被試液壓缸固定在任意行程位置配合比重法來檢測(cè)內(nèi)泄漏的方法，更適合短行程液壓缸任意行程位置的內(nèi)泄漏檢測(cè)。如果是長(zhǎng)行程液壓缸，則存在著檢驗(yàn)效率問題。不過，這一控制方式與其他檢測(cè)方法配合使用，也可以解決這個(gè)問題。

3 結(jié)論

綜上所述，這種將被試液壓缸停在任意行程位置的控制方式，可以與不同檢驗(yàn)方法配合使用，實(shí)現(xiàn)液壓缸任意行程位置的內(nèi)泄漏檢驗(yàn)，具有檢測(cè)精度高、自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)。這對(duì)于今后液壓缸內(nèi)漏漏檢驗(yàn)方法的改進(jìn)、液壓缸產(chǎn)品質(zhì)量的提升，都具有重要意義。