液压缸内泄漏检测方法的改进-河北奥赛罗密封材料有限公司

　　摘要：对保压法检测液压缸内泄漏进行分析，利用密闭容器装置排除液压试验台和试压接头连接处的内泄漏对被试液压缸内泄漏的影响，通过压降和内泄漏量的转换计算，检测出被试液压缸的内泄漏量。

　　关键词：液压缸; 内泄漏; 压降; 检测方法

　　0 引言

　　液压缸是工程机械中的重要执行元件，其使用状况直接影响工程机械的工作性能和使用寿命。液压缸的泄漏是液压缸的常见故障，泄漏一般分为外泄漏和内泄漏。外泄漏重要仔细观察就很容易发现，而内泄漏难以直接观察看出[1-2]。内泄漏通常的检测方法主要有沉降法、量杯测量法和保压法等。前两种可以定量的反映液压缸的内泄漏量，保压法只是定性的反映内泄漏状况。但是在实际检测中，前两种的检测不仅过程比较繁琐，且定量精度不高，同时需要花费较长的检测时间，而保压法虽然时间较短，但不能定量[3-5]。因此，探索更简便的定量检测方法显得尤为重要。

　　1 保压法检测

　　保压法是直接通过压降来间接检测液压缸内泄漏状况的一种定性检测内泄漏的方法，操作简便，时间较短，检测原理如图 1所示。以检测无杆腔到有杆腔的内泄漏为例，在保证无外泄漏的情况下，电磁换向阀左位工作，液压缸无杆腔油压为试验压力，有杆腔油压为零，待活塞杆完全伸出到达最大行程位置，控制液控单向阀进行保压。在保压过程中，由于无杆腔没有油压，活塞体保持静止，若被试液压缸没有内漏，则保压压力没有变化，也就没有压降; 反之若存在压降，则被试液压缸存在内漏。

图1 保压法内泄漏检测系统原理图

　　在实际试验中，试验台和被试液压缸一定存在内漏，只是不同的试验台和被试液压缸的内漏量不同。利用该方法来判定被试液压缸的内泄漏量是否符合国家标准，往往依靠操作工人的经验来判定，也随之有了一些经验公式，但对于具体的内泄漏量多少、是否合格并无明确的判定标准[6]。

　　2 保压法检测的改进

　　2.1 改进方案设计

　　在保证液压缸无外泄漏的情况下，保压法观察到的压降来源于三个方面：一是液压试验台本身就是一个液压系统，包括各种液压阀，存在系统本身的内漏，尤其是使用时间较长的液压试验台的内漏量更大; 二是试压接头连接处的泄漏，包括接头内部液压阀的内漏; 三是被试液压缸的内漏。

　　若要准确确定液压缸的压降值，首先需要排除液压试验台和试压接头连接处的内泄漏，但是这两者自身的内泄漏在实际工作中是无法完全消除的。因此，需要在进行液压缸内泄漏试验之前，对液压试验台和试压接头连接处的内泄漏进行检测。

　　在液压试验台和试压接头连接处的内泄漏压降值确定后，对液压缸进行内泄漏测试。试验最终所得到的压降值减去液压试验台和试压接头连接处内泄漏所造成的压降值，即为液压缸的内泄漏引起的压降值。最后，通过压降与内泄漏量的转换计算得到准确的液压缸内泄漏量。

　　2.2 试验台内泄漏检测装置设计制作与应用

　　为模拟被试液压缸完全无内泄漏的试验状况，设计制作完全密闭的容器进行保压试验，密闭容器装置结构简图如图 2所示。图中两个油嘴分别连接两个试压接头，可以进油保压和排气，密封筒两端完全焊接密封，焊接挂耳是为了方便搬运。该装置结构与液压缸类似，但没有活塞与活塞杆等结构，完全不存在液压缸内泄漏问题，对其进行保压试验所得的压降值全部由液压试验台和试压接头连接处的内泄漏引起。

图2 试验台内泄漏检测装置

　　利用该装置对本公司的液压试验台进行内泄漏试验，测试结果如图3所示。从图3所得，对于该测试装置进行3 次保压测试，保压压力为22MPa(1MPa=10bar)，保压时间为5min，最终压降分别为0.8MPa、0.7MPa和0.8MPa。

图3 试验台内泄漏测试压降变化图

　　2.3 液压缸内泄漏与压降的转换分析

　　液压油存在一定的可压缩性，其数学表达式如下：

表达式1

　　式中 K——液压油弹性模量，一般纯油 K= (1.4~2.0) ×103MPa，混入空气后，一般取K=(0.7~1.4) ×103MPa;

　　V——油液体积，L;

　　Δp——压力增量，MPa;

　　ΔV——油液体积变量，L/min;

　　t——时间，min。

　　一般在保证无外泄漏的情况下，被试液压缸活塞杆完全伸出，达到液压缸的最大的行程，然后开始保压。对此进行以下分析[7]：

　　(1) 若液压系统(包括试压接头连接处和被试液压缸)无泄漏，但使用油泵继续增压供油，存在压力增量Δp的情况下，油液受压缩，体积会存在减小变量ΔV;

　　(2) 若液压系统(包括试压接头连接处和被试液压缸)无泄漏，但使用液控单向阀切断供油保压，压力不变，因此没有压力增量，油液体积也就没有变化，此表达式也就没有意义;

　　(3)若在液压系统(包括试压接头连接处)使用液控单向阀保压的情况下，但试压台、试压接头连接处和被试液压缸存在内泄漏，油液体积就会产生减小变量ΔV，压力就会降低，即存在负增量-Δp。同时，液压缸处于最大行程状况，活塞杆无法移动，这样就可以排除油缸回缩产生的体积变化。

　　根据式(1)，被试液压缸的内泄漏引起的压降Δp2的数学表达式如下：

表达式2

　　式中K——液压油弹性模量，MPa;

　　V——油液体积，L;

　　Δp——压力增量，MPa;

　　ΔV——油液泄漏量，L/min;

　　t——时间， min。

　　此外，为了排除试压系统(包括试压接头连接处)内漏，制作密闭容器检测装置检测试验台系统内泄漏压降为Δp1，则试验总压降的数学表达式如下：

表达式3

　　被试液压缸内泄漏量

表达式4

　　2.4 改进方案的应用

　　利用该方法对本公司所生产的一种叉车倾斜液压缸进行内泄漏测试，在保证无外泄漏的情况下，其中三根液压缸测试结果如表 1所示。该液压缸的缸筒内径为 80mm，行程为 104mm，保压时间为5min。油液体积V=π/4 × 0.82 × 1.04dm3=0.523L， K=1000MPa，Δp 分别为1.6MPa、1.5MPa 和 1.8MPa，Δp1=0.7MPa，t=5min。根据内泄漏计算公式(4)进行计算，结果表明液压缸内泄漏量均小于国家标准 JB/T 10205-2010 所要求的内泄漏量，满足使用要求。

表1 液压缸内泄漏测试结果

　　3 结论

　　通过对保压法检测液压缸的内泄漏进行分析，利用密闭容器装置排除液压试验台和试压接头连接处的内泄漏对被试液压缸内泄漏的影响，采用压降和内泄漏量的切换计算，得到被试液压缸的内泄漏量。该方法在实际内泄漏试验中已得到应用，取得较好的效果。

　　【参考文献】

　　[1] 生敏，尹立松，等. 关于液压缸内泄漏的原因分析及理论研究[J]. 液压气动与密封， 2015， (3): 61-63.

　　[2] 周海强，陈道良. 摆动液压缸内部结构改进设计[J].液压气动与密封， 2007， (6): 32-34.

　　[3] 周俊中.液压缸内泄漏检测方法的改进[J]. 润滑与密封，2009，(9): 117-119.

　　[4] 闫跃山，唐欢.液压缸内泄漏复合检测系统的研究[J].设计与研究， 2014， (3): 35-36.

　　[5] 周恩涛，李娜，等. 液压缸内泄漏分析方法的研究[J].润滑与密封， 2005， (2): 96-99.

　　[6] 吴英武，宋锦春.一种 AGC伺服液压缸内泄漏的实验测试方法[J]. 自动控制与检测， 2014， (8): 48-51.

　　[7] 赵平. 液压缸内泄漏性能评定方法探讨[J]. 液压与气动，2001，(7): 42-44.

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