液壓油缸是液壓傳動系統中的執行元件之一,它是將液壓能轉換成機械能的能量轉換裝置, 主要用于實現往復直線運動或往復擺動運動.在液壓油缸作執行元件的系統中, 液壓故障通常由液壓油缸等執行元件集中表現出來, 根據這些現象, 通過故障分析, 可判斷發生故障的原因, 從而預防和排除液壓系統的故障。本文對液壓油缸的主要故障進行分析并提出排除的方法。
1 液壓油缸不動作
? ?液壓油缸不動作的主要原因是: 系統的壓力油未能進入油缸, 或者油缸的回油管路受阻, 在確定系統的油泵能輸出壓力的前提下, 可對油缸的不動作故障做以下檢查:
( 1) 檢查液壓油缸的進油回路。先稍微松開油缸進油端管接頭, 觀察是否有油液漏出, 如無油液流出甚至全松管接頭后, 流出的油液很少, 且手感壓力不夠, 這說明壓力油在前面的管路受阻, 故障發生進油回路。可能是換向沒有動作、節流關閉、壓力不足等等。
( 2) 檢查液壓油缸的回油回路。如松開液壓油缸的出油端管接頭并擰緊進油端管接頭后, 出油端有大量油液流出, 且手感壓力較大, 油缸還是不動, 則可判斷故障來自油缸本身, 例如油缸的活塞密封件安裝不規范或已嚴重破損、缸筒內腔拉傷等造成油缸串腔, 壓力油與回油相通而使油缸不動作, 或者油缸設計不當, 令進油處的啟動面積不夠, 使油缸的啟動壓力不足以克服油缸的載荷阻力時油缸不動。而稍微松開油缸的出油端管接頭, 油缸便動作, 則大多是回油管路受阻。
2 油缸運動速度達不到規定值
這種故障是指即使將管路的流量閥全打開, 油缸的運動速度也快不起來。其中原因有:
( 1) 油泵的供油量不足, 壓力不夠。例如油泵內部零件磨損而使容積效率下降、油泵吸空、電機功率不夠等造成油缸所需流量減少而導致欠速。
( 2) 系統漏油。例如管路接頭松動、密封件破損、運動副磨損造成間隙過大以及系統內部可能某部位被擊穿等造成內外泄漏增大而導致油缸欠速。
( 3) 油缸本身的泄漏。如油缸內部密封件破損或者缸筒變形。油缸蓋中密封件的破損造成外泄漏等都可導致油缸欠速。
( 4) 油缸機械變形產生欠速。這種現象多出現在油缸的運動速度隨著行程位置的不同而有所下降, 多數原因在于裝配質量不好而造成的。
( 5) 液壓系統設計引起的問題。如多缸并聯的回路中, 油缸最容易產生欠速, 這主要由于多缸油口并接而引起相互干涉。
3 油缸運動時爬行產生 爬行的主 要原因:
( 1) 油缸內部進入空氣。這是油缸產生爬行最常見的原因之一, 缸內的空氣起蓄能器作用, 壓力升高, 空氣被壓縮蓄能,當供油壓力升高至克服靜摩擦力后, 活塞開始移動。同時, 因動摩擦力活塞阻力減少, 并依靠積存的空氣能量推動活塞增速運動, 就象彈簧一樣, 活塞被彈開一段后, 即空氣的能量被釋放, 壓力降低以至低于克服動摩擦力所需的壓力值, 這時, 活塞的移動減慢或停止運動,等待壓力升高, 于是便產生爬行。
油缸進氣的原因有以下幾點:
①油缸內部形成負壓時, 空氣會乘隙而入。②油缸無排氣裝置或排氣裝置設置的位置不好, 缸內空氣無法有效排出。例如垂直安裝的油缸排氣裝置未設置在最高處、水平安裝的油缸因排氣塞不在最高而存在易于存積空氣的死角、活塞桿襯套較長, 活塞不能移動到油缸末端等均可能存在難于徹底排氣的位置和死角, 液壓泵安裝在低處, 油缸裝在高處, 而系統的內泄漏較大, 停機后, 油液因重力經液壓閥和泵最后流回油箱, 在管路中便會形成負壓而倒灌進空氣, 或空氣從管路密封不好的地方進入系統及油缸內。④回油管高出油面, 停機后油液也會因重力下落使空氣反灌進 入系 統 及 油缸。⑤ 油箱中油面過低或吸油管未埋入油面以下造成吸油不暢而吸入空氣到系統和油缸內。⑥排氣裝置不密封而進氣。因密封面不同心而造成進氣。
( 2) 油缸本身質量問題產生爬行。油缸裝配和安裝不好造成變形, 如活塞與活塞桿同軸度偏差大、缸筒與活塞以及活塞桿的圓度變化大、活塞桿全長或局部彎曲等造成摩擦阻力增大, 接觸面的壓強增大, 導致滑動面間斷性地滑動, 增大動靜摩擦力之差變化而產生爬行; 另外, 油缸缸體內因異物和水分進入, 產生局部拉傷和燒結等現象, 活塞在這些位置上摩擦阻力會增高, 使油缸不平滑運動, 出現局部爬行。
( 3) 緩沖行程中的爬行。因緩沖裝置加工不良, 在緩沖行程段油缸產生擠壓變形, 導致爬行。缸筒端面與缸孔不垂直, 缸蓋裝上后, 緩沖柱塞軸心線和缸蓋孔軸心線成角度相交而產生擠壓變形; 缸蓋上加工的凸臺與緩沖孔不同心, 導致緩沖柱塞與缸蓋孔產生擠壓變形。
( 4) 液壓元件和
系統方面的原因造成
的爬行:
①壓力閥壓力不穩定, 阻尼孔時堵時通, 壓力 震擺大, 或者調節的工作壓力過低;②流量閥流量不穩定, 而且在超過閥的最小穩定流量下使用;液壓系統采用進油節流 ( 調速) 方式且又無背壓調節機構, 或者雖有背壓調節機構, 但背壓調節過低, 這樣在某個低速區內產生爬行。③系統采用液控單向順序閥的平衡回路的爬行, 當壓力油進入油缸上腔, 并進入液控順序閥的控制口, 打開順序閥, 使油缸下腔回油, 于是活塞下行, 即重物下移, 但如果重物作用下降過快時, 必然使油缸上腔油壓降低而關閉順序閥, 油缸便會停下來, 然后待油缸上腔的油壓升高, 液控順序閥又打開, 重物又開始下降, 這樣液控順序閥始終處于不穩定狀態, 油缸就會跟著出現時走時停的爬行現象。
( 5) 油缸與外部聯系引起的爬行:
①載荷與油缸連接剛性不足引起的爬行, 當載荷的中心較高或載荷與油缸成懸臂梁結構時, 導軌面易造成斷油現象或油缸活塞桿彎曲, 油缸負載穩定性差, 滑動面壓力高, 易產生爬行。 ②導軌加工及裝置精度差, 如導軌刮研點阻力大、導軌壓板和鑲條間隙偏差大、導軌之間不平行、潤滑油流量不夠等都容易使油缸產生爬行。
4 液壓油缸故障的排除
對液壓油缸產生故障的原因作出分析和判斷,并采取相應的措施給予排除:
( 1) 排除組成液壓系統的主要元件的故障。對系統中每個主要的液壓元件進行檢查, 如油泵是否損壞, 損壞的需要維修甚至更換。油泵轉向是否正確, 不正確的應調整過來。在采用變量泵供油時,變量泵是否調整好, 壓力閥是否調起壓力或者其閥心卡住調不起壓力, 流量閥或背壓閥有否打開、能不能調節、調節順序不順暢, 換向閥是否換向不靈。這些方面都應注意并調整, 如果是液壓閥的毛病, 則應拆下液壓閥進行清洗、修理甚至更換。
( 2) 保證運動副有足夠的剛性。檢查與油缸連接的運動副的剛性是否足夠, 并檢查運動副移動所在的導軌或導向套的加工精度和安裝精度是否符合要求, 如平行度、同軸度、粗糙度等。
( 3) 排除管路的故障。檢查系統的管路和回路, 如吸油口濾油器堵塞嚴重或油液液面較低而使 吸油口吸油不完全, 就要清洗吸油濾油器和加入足夠的液壓油, 使液壓油完全浸過吸油濾油器; 管路中集成油路板的各油孔通徑大小是否符合要求, 不符合的, 就要將其更改過來; 管路中各液壓元件的位置有否放錯, 放錯的要將其糾正; 管路中有油液滲漏的地方, 必須給予治漏; 回路設計是否采用不合理的設計, 如果是, 就要對其設計回路以較快捷、較方便和較合理地作出補救措施, 甚至更改整個回路, 如采用自動背壓調節調速回路、容積調速回路或聯合調速回路等。
( 4) 排除液壓油缸本身的故障。在判定液壓元件和系統回路等都完全沒有問題后, 就要檢查其執行元件液壓油缸本身。油缸本身出現如前所述的故障時, 可用以下方法進行改進: 當缸體內孔拉毛、局部磨損以及因含有水分的液體進入缸體內而產生銹斑時, 可用金相砂紙和油石打磨, 但如果是缸體內軸向出現較深的拉痕且長度較長, 則要電鍍后進行鏜磨或珩磨; 活塞桿也如此, 活塞桿有拉傷痕的時候, 也需要電鍍后修磨 ( 較大的活塞桿可用補焊后修磨) 。如拉傷的厲害, 則要更換新的缸筒或活塞桿。緩沖裝置在工作時起不起緩沖作用, 關鍵在于加工和安裝時是否配合好, 如果沒有配合好, 就要返工甚至重新加工。當密封件損壞時, 就必須更換新的密封件, 并分析密封件損壞的原因, 是安裝時造成的還是油缸工作時造成的; 如果是安裝時造成的, 就要檢查缸筒或活塞桿是否沒有安裝導向倒角; 如果是油缸工作時造成的, 就要檢查液壓油是否含有雜物、活塞桿與活塞移動時是否沒有導向裝置和活塞桿或缸體的粗糙度是否不合要求。其余的檢查如排氣裝置是否加工及安裝好、油缸與外部連接如耳軸耳環等鉸接處是否安裝妥當, 活動是否靈活等等。
