液壓缸作為液壓系統(tǒng)的一個執(zhí)行部分,其運行故障的發(fā)生,往往和整個系統(tǒng)有關(guān),不能孤立看待,既存在影響液壓缸正常工作的外部原因,液存在液壓缸自身的原因,所以在排除液壓缸運行故障時,要認(rèn)真觀察故障的征兆,采用邏輯推理和逐項逼近的方法從外部到內(nèi)在仔細(xì)分析故障原因,從而找出適當(dāng)?shù)慕鉀Q辦法,避免不加分析盲目地大拆大卸,事倍功半,造成停機(jī)停產(chǎn)。
1、液壓缸不動作
液壓缸不能動作往往發(fā)生在剛安裝的液壓缸上。首先從液壓缸外部檢查原因:檢查液壓缸所拖動的機(jī)構(gòu)是否阻力太大,是否有卡死、楔緊、頂住其他部件等情況;檢查進(jìn)油口的液壓力是否達(dá)到規(guī)定值,如達(dá)不到,是否系統(tǒng)存在泄漏嚴(yán)重、溢流閥調(diào)壓等情況。排除了外部因素后,再進(jìn)一步檢查液壓缸內(nèi)在的原因,采取相應(yīng)的排除方法?,F(xiàn)將液壓缸不能動作的原因及排除方法分析如下:
(1)運動部件阻力太大
1)檢查和排除運動機(jī)構(gòu)的卡死、楔緊等情況。
2)檢查并改善運動部件導(dǎo)軌的接觸與潤滑。
(2)系統(tǒng)壓力上不來
可檢查系統(tǒng)使用的液壓泵種類及系統(tǒng)的調(diào)壓系統(tǒng)是否有問題,是泵的原因,還是壓力控制閥(如溢流閥調(diào)節(jié)壓力過低)和流量控制閥(如流量閥開度太?。┑脑?,導(dǎo)致輸入液壓缸的壓力流量不夠,而不能滿足對負(fù)載壓力和負(fù)載流量的需要。
(3)油液未進(jìn)液壓缸
1)檢查油管、油路,特別是軟管接頭是否堵塞。從缸到泵的相關(guān)油路依次檢查,并排除堵塞現(xiàn)象。
2)溢流閥的閥座有污物,錐閥與閥座密封不好而產(chǎn)生泄漏,使油液自動回油箱。
3)電磁閥的彈簧損壞,電磁鐵線圈燒壞,油路切換不靈,更換彈簧、電磁閥線圈。
(4)輸入液壓缸的油液壓力、流量雖夠,但液壓缸仍然不動作
在排除上述(2)的因素后,判斷原因來自液壓缸本身,其原因有:
1)液壓缸活塞密封嚴(yán)重破損,缸腔拉傷有較深直槽,造成液壓缸兩腔串腔,液壓缸不動作。
2)液壓缸活塞與活塞桿因聯(lián)接鎖緊螺母松脫而分成兩件,液壓缸兩腔串腔,液壓缸不動作,此時表現(xiàn)為:先可往一方向動作,然后再也無動作。
3)液壓缸設(shè)計不當(dāng):如圖所示。
活塞桿斷面與缸蓋斷面緊貼后,造成封閉進(jìn)油通路,并使活塞承受壓力的面積不夠,圖2為帶緩沖裝置的液壓缸,缸蓋上單向閥油路被活塞擋住油孔,只在緩沖柱塞較小的端面上承受壓力油的作用,產(chǎn)生的力很小,不足以克服液壓缸的載荷,因而液壓缸不動作。
此時可采取下圖所示的方法進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計,使液壓缸活塞在行程終端也能確保不封閉壓力油,壓力油能作用在較大面積上。
4)液壓缸滑動部位(如活塞與缸體孔、活塞桿與缸蓋孔等)配合過緊,密封壓縮過量或因污物卡住,摩擦力過大,甚至產(chǎn)生燒結(jié)咬死現(xiàn)象,使液壓缸不能動作。此時,應(yīng)適當(dāng)松開密封壓緊螺釘或修正密封溝槽尺寸,使密封有合適的壓縮余量,既不過大也不過小。另外,要防止污物水分進(jìn)入液壓缸,卡住活塞和產(chǎn)生大面積銹斑和銹蝕剝落物,而導(dǎo)致活塞燒結(jié)咬死。
(5)液壓缸安裝連接不良造成液壓缸不動作
液壓缸安裝連接不良,會造成液壓缸工作時,載荷合力作用線與液壓缸活塞桿運動的軸心線不一致,產(chǎn)生液壓缸“別勁”現(xiàn)象,使液壓缸不動作。對此可采取下述措施消除:
1)設(shè)計時,根據(jù)負(fù)載情況,作出力平衡圖,使載荷合力線與活塞中心線一致,不要成異面直線或距離較大的平行直線。
2)注塑機(jī)上,有采用四個缸合模兩個噴嘴控制液壓缸的,這些液壓缸如果不同步,則會產(chǎn)生“別勁”。“別勁”嚴(yán)重時,液壓缸不能換向,此時要解決好多缸同步工作問題。
3)液壓缸安裝在主機(jī)上時,如果不找正,則容易“別勁”導(dǎo)致不換向。
液壓缸的找正和判斷是否“別勁”的方法如圖所示??蓪⒒钊麠U放在完全拉出、中間位置和完全推入缸內(nèi)三個位置,用水準(zhǔn)器或指示表檢查。在活塞桿全部推入的位置,如果活塞桿能順利地脫開或裝上,說明安裝良好,否則要重新安裝找正。
4)長行程液壓缸“別勁”的問題最為突出。除了安裝誤差外,活塞和活塞桿及缸體的質(zhì)量均會產(chǎn)生“別勁”,使活塞桿與缸蓋支撐套孔之間、活塞與缸體孔之間的摩擦力增大。因此,除了盡量減少活塞桿質(zhì)量(用空心管)、適當(dāng)增加活塞桿寬度和導(dǎo)向套長度外,還應(yīng)裝設(shè)中間輔助支撐,其內(nèi)孔與缸體外徑精密配合,以減少活塞桿與缸體產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力帶來的液壓缸“別勁”現(xiàn)象和振動現(xiàn)象,如圖所示。
5)活塞桿與載荷的連接盡量不采用剛性連接和固定連接的方式,而采用如圖所示活動關(guān)節(jié)式連接或球頭連接。
對于活塞桿一側(cè)帶連接法蘭盤的液壓缸,從加工到安裝要特別注意法蘭安裝面與活塞桿軸心線的垂直度問題,防止垂直度不好產(chǎn)生“別勁”。
6)液壓缸安裝底座剛性不好,也會引起“別勁”,必須增強(qiáng)底座的剛性,防止底座變形。
7)載荷反作用使液壓缸歪斜引起“別勁”現(xiàn)象。在液壓缸安裝后空載試車多數(shù)檢查不出來,只有帶載試車,檢查帶載荷下活塞桿的推力作用線是否偏離載荷合力中心線。
(6)其他
1)過濾器堵塞、液流通道過小、油液黏度過高以致吸不上油。
2)油液黏度過低,泄漏嚴(yán)重。
3)油液中進(jìn)入過量空氣及污染嚴(yán)重。
4)管路接錯。
5)壓力表損壞等。
2、產(chǎn)生爬行
所謂爬行,指液壓缸在低速運動中,出現(xiàn)一快一慢、一停一跳、時停時走、停止和運動相交替的現(xiàn)象。爬行使液壓缸低速運動不平穩(wěn),會帶來各種危害。
產(chǎn)生爬行的原因有以下幾點:
1)當(dāng)摩擦處于邊界摩擦狀態(tài)時,存在著動、靜摩擦系數(shù)的變化和動摩擦系數(shù)隨速度增加而降低的現(xiàn)象。
2)運動件的質(zhì)量較大。
3)傳動件的剛性不足。
4)運動速度太低等。
具體原因有來自液壓缸外部的,也有來自液壓缸本身的。
(1)液壓缸內(nèi)進(jìn)入空氣,缸體內(nèi)因異物和水分進(jìn)入,產(chǎn)生局部拉傷和燒結(jié)等現(xiàn)象,這是產(chǎn)生液壓缸爬行最常見的原因之一。
進(jìn)入缸內(nèi)的空氣起蓄能器的作用,構(gòu)成一彈性體。壓力升高,空氣泡蓄能,缸速變慢,當(dāng)積蓄的壓力升高到克服靜摩擦力后,活塞開始運動。同時,活塞阻力減少為動摩擦力,依靠空氣泡積存的能量推動活塞增加運動,能量釋放;當(dāng)釋放能量后,壓力低于克服摩擦阻力所需壓力值時,活塞將減慢或停止運動;氣泡再度被壓縮積蓄能量,于是便出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。
(2)液壓缸本身質(zhì)量問題產(chǎn)生的爬行現(xiàn)象
液壓缸安裝位置精度差,液壓缸因裝配與安裝不好“別勁”,如活塞桿與活塞同軸度不好,活塞桿全長或局部彎曲、缸的直線性不好等,造成摩擦阻力增大,接觸面的接觸壓力增大,導(dǎo)致滑動面間斷性的斷油,而增大動靜摩擦系數(shù)之差而產(chǎn)生爬行。另外,液壓缸導(dǎo)套與活塞桿不同軸,存在偏心,使摩擦阻力大,并拉傷活塞桿,液壓缸安裝與軌道不平行也會引起摩擦阻力不均勻而導(dǎo)致爬行,可查明原因予以排除。
(3)因緩沖機(jī)構(gòu)不當(dāng)在緩沖行程中產(chǎn)生爬行
緩沖行程中,液壓缸為低速運動,如果緩沖機(jī)構(gòu)設(shè)計加工不良,或者調(diào)節(jié)不當(dāng),往往出現(xiàn)液壓缸在緩沖行程內(nèi)的爬行。
緩沖行程中的爬行原因有:緩沖結(jié)構(gòu)方面的原因和其他方面的原因。
具體判斷方法是:當(dāng)調(diào)節(jié)緩沖裝置的節(jié)流閥開口大小時,開口開大時,爬行現(xiàn)象消失,開口關(guān)小時,又出現(xiàn)爬行,則可判斷是緩沖裝置產(chǎn)生的爬行;當(dāng)無論是開大與關(guān)小緩沖調(diào)節(jié)閥時,爬行都不消失,判斷是其他原因產(chǎn)生爬行的。
(4)因其他液壓元件的原因產(chǎn)生的爬行
1)液壓泵:因其內(nèi)部零件磨損而導(dǎo)致內(nèi)泄漏量大時,會引起輸出油量和輸出壓力變化大。當(dāng)載荷大時,本應(yīng)系統(tǒng)壓力增高,但因泄漏,不能適應(yīng)載荷變化而使壓力增高,使得液壓缸降速或停止。一旦系統(tǒng)壓力再次升高,液壓缸又往前快速一跳,如此循環(huán)產(chǎn)生爬行。
2)流量閥為了滿足液壓缸低速穩(wěn)定性,有一個最小穩(wěn)定流量,大于此流量對應(yīng)的液壓缸速度,不會產(chǎn)生爬行,低于此流量的液壓缸速度很可能出現(xiàn)爬行。
3)其他閥類零件因磨損拉傷或配合間隙過大,引起進(jìn)入液壓缸的壓力油的壓力發(fā)生時大時小的突變,或者壓力不足也可能出現(xiàn)爬行。
4)導(dǎo)致潤滑油穩(wěn)定器不良,靜壓導(dǎo)軌的毛細(xì)管節(jié)流器等因污物或者其他原因堵塞,都可能造成爬行。
5)因密封原因產(chǎn)生的爬行
如密封調(diào)節(jié)過緊、壓縮余量過大等,均會產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。
3、動作不靈敏,有阻滯現(xiàn)象
這種現(xiàn)象不同于液壓缸的爬行現(xiàn)象。信號發(fā)出以后,液壓缸不立即動作,短時間停頓后再動作;或時而能動,時而又久久停止不動,很不規(guī)則。這種動作不靈敏的原因主要有:
1)液壓缸中空氣過多,通過排氣閥排氣或檢查空氣是否由活塞桿往復(fù)運動部位的密封圈處吸入。
2)液壓泵運轉(zhuǎn)有不規(guī)則現(xiàn)象,如振動噪音大,壓力波動厲害,泵轉(zhuǎn)動有阻滯和輕度咬死現(xiàn)象。
3)有緩沖裝置的液壓缸反向起動時,由于單向閥孔口太小,使進(jìn)入緩沖腔油量進(jìn)入太小,甚至出現(xiàn)真空,因此在緩沖柱塞離開端蓋的瞬間,會引起活塞一時停止或后退現(xiàn)象。
4)當(dāng)活塞運動速度大時,單向閥的鋼球跟隨油液流動,以致堵塞網(wǎng)孔,致使動作不規(guī)律。
5)橡膠軟管內(nèi)層剝離,使油路時開時閉,造成液壓缸動作不規(guī)則。
6)液壓缸有一定的橫向載荷。
4、液壓缸運行中產(chǎn)生不正常聲響和抖動
1)液壓缸進(jìn)入空氣,這是產(chǎn)生爬行的主要原因之一,也是液壓缸產(chǎn)生不正常聲音和抖動的重要原因之一。
2)滑動金屬面的摩擦聲。
當(dāng)滑動面配合過緊,或者因拉毛拉傷,會出現(xiàn)接觸面壓力過高,油膜被破壞,造成干摩擦聲,拉傷則造成機(jī)械摩擦聲。當(dāng)出現(xiàn)這種不正常聲響時,應(yīng)立即停車,否則可能導(dǎo)致滑動面的燒結(jié),造成更大的事故。
3)因密封而產(chǎn)生的摩擦聲和振動。
4)內(nèi)部泄漏也會產(chǎn)生異常聲響。
5、液壓缸能運動,但速度達(dá)不到規(guī)定的調(diào)節(jié)值,欠速
這種故障是指即使全開流量調(diào)節(jié)閥,液壓缸速度也快不起來,欠速。這種故障的原因和排除方法有:
1)液壓泵的供油量不足,壓力不夠,系統(tǒng)漏油量大。
2)溢流閥溢流太多。
一般進(jìn)油多于空載,此時溢流閥因其調(diào)定壓力較高而不會不會打開溢流。但當(dāng)由于某些原因造成快進(jìn)時,載荷比預(yù)定值要大很多,很可能造成溢流閥會產(chǎn)生溢流,而使得進(jìn)入液壓缸的流量減少。而主要原因還是溢流閥卡死在較大開度位置造成溢流,使輸入液壓缸的流量減少。此時,一方面要查明快進(jìn)時產(chǎn)生負(fù)載大的原因,另一方面要排除溢流閥故障,并適當(dāng)提高溢流閥的工作壓力,避免出現(xiàn)在低于載荷壓力下溢流閥便開始溢流的現(xiàn)象。
3)液壓缸本身工作腔與回油腔串腔。
產(chǎn)生液壓缸欠速故障的“串腔”較液壓缸不能動作故障的“串腔”,在程度上要輕微些,只從活塞密封部位內(nèi)泄漏少量壓力油液,或者從活塞桿和缸蓋接合面密封處泄漏一部分油液。
4)液壓缸中途變慢或停下來。
一般對于長液壓缸而言,當(dāng)缸體孔壁在某一段區(qū)域內(nèi)拉傷嚴(yán)重、發(fā)生漲大或磨損嚴(yán)重時,會導(dǎo)致液壓缸在該段區(qū)域內(nèi)慢下來而在其余位置正常,此時需要修磨液壓缸內(nèi)腔,重配活塞。
5)在液壓缸行程兩端或一端,缸速急劇下降。
為吸收運動活塞的慣性力,使其在液壓缸兩端進(jìn)行速度交換時,不會因過大的慣性力產(chǎn)生液壓缸振動,常在液壓缸兩端設(shè)置緩沖機(jī)構(gòu)(例如加節(jié)流裝置增大背壓)。但如果緩沖過度,會使缸速變得很慢。如果通過加大緩沖節(jié)流閥的開度還不能使速度增快,則應(yīng)適當(dāng)增大節(jié)流孔徑或增大緩沖襯套與緩沖柱塞之間的間隙,不然會導(dǎo)致液壓缸兩端欠速。
6)液壓缸的“別勁”產(chǎn)生欠速。
這種故障多指隨著行程的不同位置液壓缸的速度下降,但速度下降的程度隨行程不同而異,多數(shù)是由于裝配安裝質(zhì)量不好而造成的,“別勁”使液壓缸負(fù)載增大,工作壓力提高,內(nèi)些漏隨之增大,泄漏增加多少速度便會降低多少。
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