工程机械液压油缸支承衬套材料的选择

液压油缸是工程机械的主要执行部件,许多动作由油缸完成。工程机械液压油缸支承衬套材料对油缸质量影响很大,常用作支承衬套的非金属材料有尼龙1010和聚甲醛。

一、支承衬套的装配部位和装配间隙

1.支承衬套镶在导向套(材料为球墨铸铁)内径凹槽处,对活塞杆起导向及支承作用,其内径与活塞杆外径的最佳设计间隙为0.08-0.16mm。小于0.08mm时,活塞杆运动阻力大,油缸发颤,支承衬套磨损加快,严重时伴有异响,失去支承作用;间隙超过0.16mm时,则易与活塞杆发生偏磨,衬套单边受力,导致油缸泄漏,活塞杆带油。

2.支承衬套外径与油缸缸筒内径接触,最佳设计间隙为0.1-0.19mm。小于0.1mm时,活塞杆运动阻力增大,不能保持匀速运动,油温高时更为明显。衬套起不到支承作用,活塞杆上的挡板或活塞外缘易划伤缸筒内壁,严重时导致缸筒报废。

可见,装配间隙对油缸质量至关重要。装配间隙应以支承衬套来调整,支承衬套中调整装配间隙的尺寸主要是B,公差要求为 mm。

二、两种材料的性能特点

尼龙1010的强度、刚性、耐热性都较好,成型工艺性亦较好;吸水性和收缩率较大,尺寸稳定性差,受温度影响较大,工作温度范围为-30-80℃。

聚甲醛是高熔点、高密度、结晶性线形聚合物,具有良好的综合性能,抗拉强度、冲击韧性、刚度、疲劳强度、抗蠕变性能和尺寸稳定性都很好,吸水性小,有很好的耐化学药品能力和耐溶剂性,特别是有机溶剂和油脂。即使在高温下,聚甲醛在一般有机溶剂中的重量变化量仅为0.3%-3%,尺寸变化仅为0.1%-1%。工作温度一般为-40-140℃。缺点是加热易分解,成型比尼龙困难。

三、两种材料的应用范围及加工方法

1.尼龙1010具有较高的硬度、刚度,加工工艺性较好,但受温度影响较大。适用于工程机械、机床设备等受温度影响较小的场合。

2.聚甲醛具有优异的机械性能,加之可采用热塑性塑料通用的成型方法成型,使之在汽车工业、机械工业、电子工业、建筑材料等行业得到广泛应用。聚甲醛还可代替铜、锌、铝等有色金属制作结构零件。特别适于制作耐摩擦及承受高负荷的零件。

3.两种材料均有较好的实用性和易加工性。用原始材料浇铸成棒材或管材,用普通车床即可加工成型,成型后还可进行刮研等加工。因此,不仅适用于整机制造,也可用于设备维修。

四、衬套材料的选用依据

根据对上述两种材料的特性分析可知,油缸的工作温度是确定选用何种材料作支承衬套的主要依据。一般工作温度下使用尼龙1010即可;经常在高温下工作的油缸则应选用聚甲醛作支承衬套。我厂曾经制造过一批以尼龙1010作支承衬套的工程机械液压油缸,加工尺寸全部符合设计要求,装配时的间隙调整也在设计范围之内。油缸装配完毕后严格按要求做了压力试验。但由于是在夏季生产,环境温度较高,部分油缸出现活塞杆发颤、伴有异响等情况。

拆检发现,尼龙支承衬套尺寸严重超差,直径方向超过设计标准0.10mm。为了验证这一结论的正确性,我们作了一个试验。取几只尺寸符合要求的尼龙1010支承衬套,放入一烧杯中,加足量水煮沸8-10h,取出测量,膨胀量均超过5%。后改用聚甲醛作支承衬套,油缸爬行、发颤及异响等现象均消除。

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