液压缸作为液压系统的一个执行部分,其运行故障的发生,往往和整个系统有关,不能孤立看待,既存在影响液压缸正常工作的外部原因,液存在液压缸自身的原因,所以在排除液压缸运行故障时,要认真观察故障的征兆,采用逻辑推理和逐项逼近的方法从外部到内在仔细分析故障原因,从而找出适当的解决办法,避免不加分析盲目地大拆大卸,事倍功半,造成停机停产。
1、液压缸不动作
液压缸不能动作往往发生在刚安装的液压缸上。首先从液压缸外部检查原因:检查液压缸所拖动的机构是否阻力太大,是否有卡死、楔紧、顶住其他部件等情况;检查进油口的液压力是否达到规定值,如达不到,是否系统存在泄漏严重、溢流阀调压等情况。排除了外部因素后,再进一步检查液压缸内在的原因,采取相应的排除方法。现将液压缸不能动作的原因及排除方法分析如下:
(1)运动部件阻力太大
1)检查和排除运动机构的卡死、楔紧等情况。
2)检查并改善运动部件导轨的接触与润滑。
(2)系统压力上不来
可检查系统使用的液压泵种类及系统的调压系统是否有问题,是泵的原因,还是压力控制阀(如溢流阀调节压力过低)和流量控制阀(如流量阀开度太小)的原因,导致输入液压缸的压力流量不够,而不能满足对负载压力和负载流量的需要。
(3)油液未进液压缸
1)检查油管、油路,特别是软管接头是否堵塞。从缸到泵的相关油路依次检查,并排除堵塞现象。
2)溢流阀的阀座有污物,锥阀与阀座密封不好而产生泄漏,使油液自动回油箱。
3)电磁阀的弹簧损坏,电磁铁线圈烧坏,油路切换不灵,更换弹簧、电磁阀线圈。
(4)输入液压缸的油液压力、流量虽够,但液压缸仍然不动作
在排除上述(2)的因素后,判断原因来自液压缸本身,其原因有:
1)液压缸活塞密封严重破损,缸腔拉伤有较深直槽,造成液压缸两腔串腔,液压缸不动作。
2)液压缸活塞与活塞杆因联接锁紧螺母松脱而分成两件,液压缸两腔串腔,液压缸不动作,此时表现为:先可往一方向动作,然后再也无动作。
3)液压缸设计不当:如图所示。
活塞杆断面与缸盖断面紧贴后,造成封闭进油通路,并使活塞承受压力的面积不够,图2为带缓冲装置的液压缸,缸盖上单向阀油路被活塞挡住油孔,只在缓冲柱塞较小的端面上承受压力油的作用,产生的力很小,不足以克服液压缸的载荷,因而液压缸不动作。
此时可采取下图所示的方法进行改进设计,使液压缸活塞在行程终端也能确保不封闭压力油,压力油能作用在较大面积上。
4)液压缸滑动部位(如活塞与缸体孔、活塞杆与缸盖孔等)配合过紧,密封压缩过量或因污物卡住,摩擦力过大,甚至产生烧结咬死现象,使液压缸不能动作。此时,应适当松开密封压紧螺钉或修正密封沟槽尺寸,使密封有合适的压缩余量,既不过大也不过小。另外,要防止污物水分进入液压缸,卡住活塞和产生大面积锈斑和锈蚀剥落物,而导致活塞烧结咬死。
(5)液压缸安装连接不良造成液压缸不动作
液压缸安装连接不良,会造成液压缸工作时,载荷合力作用线与液压缸活塞杆运动的轴心线不一致,产生液压缸“别劲”现象,使液压缸不动作。对此可采取下述措施消除:
1)设计时,根据负载情况,作出力平衡图,使载荷合力线与活塞中心线一致,不要成异面直线或距离较大的平行直线。
2)注塑机上,有采用四个缸合模两个喷嘴控制液压缸的,这些液压缸如果不同步,则会产生“别劲”。“别劲”严重时,液压缸不能换向,此时要解决好多缸同步工作问题。
3)液压缸安装在主机上时,如果不找正,则容易“别劲”导致不换向。
液压缸的找正和判断是否“别劲”的方法如图所示。可将活塞杆放在完全拉出、中间位置和完全推入缸内三个位置,用水准器或指示表检查。在活塞杆全部推入的位置,如果活塞杆能顺利地脱开或装上,说明安装良好,否则要重新安装找正。
4)长行程液压缸“别劲”的问题最为突出。除了安装误差外,活塞和活塞杆及缸体的质量均会产生“别劲”,使活塞杆与缸盖支撑套孔之间、活塞与缸体孔之间的摩擦力增大。因此,除了尽量减少活塞杆质量(用空心管)、适当增加活塞杆宽度和导向套长度外,还应装设中间辅助支撑,其内孔与缸体外径精密配合,以减少活塞杆与缸体产生的弯曲应力带来的液压缸“别劲”现象和振动现象,如图所示。
5)活塞杆与载荷的连接尽量不采用刚性连接和固定连接的方式,而采用如图所示活动关节式连接或球头连接。
对于活塞杆一侧带连接法兰盘的液压缸,从加工到安装要特别注意法兰安装面与活塞杆轴心线的垂直度问题,防止垂直度不好产生“别劲”。
6)液压缸安装底座刚性不好,也会引起“别劲”,必须增强底座的刚性,防止底座变形。
7)载荷反作用使液压缸歪斜引起“别劲”现象。在液压缸安装后空载试车多数检查不出来,只有带载试车,检查带载荷下活塞杆的推力作用线是否偏离载荷合力中心线。
(6)其他
1)过滤器堵塞、液流通道过小、油液黏度过高以致吸不上油。
2)油液黏度过低,泄漏严重。
3)油液中进入过量空气及污染严重。
4)管路接错。
5)压力表损坏等。
2、产生爬行
所谓爬行,指液压缸在低速运动中,出现一快一慢、一停一跳、时停时走、停止和运动相交替的现象。爬行使液压缸低速运动不平稳,会带来各种危害。
产生爬行的原因有以下几点:
1)当摩擦处于边界摩擦状态时,存在着动、静摩擦系数的变化和动摩擦系数随速度增加而降低的现象。
2)运动件的质量较大。
3)传动件的刚性不足。
4)运动速度太低等。
具体原因有来自液压缸外部的,也有来自液压缸本身的。
(1)液压缸内进入空气,缸体内因异物和水分进入,产生局部拉伤和烧结等现象,这是产生液压缸爬行最常见的原因之一。
进入缸内的空气起蓄能器的作用,构成一弹性体。压力升高,空气泡蓄能,缸速变慢,当积蓄的压力升高到克服静摩擦力后,活塞开始运动。同时,活塞阻力减少为动摩擦力,依靠空气泡积存的能量推动活塞增加运动,能量释放;当释放能量后,压力低于克服摩擦阻力所需压力值时,活塞将减慢或停止运动;气泡再度被压缩积蓄能量,于是便出现爬行现象。
(2)液压缸本身质量问题产生的爬行现象
液压缸安装位置精度差,液压缸因装配与安装不好“别劲”,如活塞杆与活塞同轴度不好,活塞杆全长或局部弯曲、缸的直线性不好等,造成摩擦阻力增大,接触面的接触压力增大,导致滑动面间断性的断油,而增大动静摩擦系数之差而产生爬行。另外,液压缸导套与活塞杆不同轴,存在偏心,使摩擦阻力大,并拉伤活塞杆,液压缸安装与轨道不平行也会引起摩擦阻力不均匀而导致爬行,可查明原因予以排除。
(3)因缓冲机构不当在缓冲行程中产生爬行
缓冲行程中,液压缸为低速运动,如果缓冲机构设计加工不良,或者调节不当,往往出现液压缸在缓冲行程内的爬行。
缓冲行程中的爬行原因有:缓冲结构方面的原因和其他方面的原因。
具体判断方法是:当调节缓冲装置的节流阀开口大小时,开口开大时,爬行现象消失,开口关小时,又出现爬行,则可判断是缓冲装置产生的爬行;当无论是开大与关小缓冲调节阀时,爬行都不消失,判断是其他原因产生爬行的。
(4)因其他液压元件的原因产生的爬行
1)液压泵:因其内部零件磨损而导致内泄漏量大时,会引起输出油量和输出压力变化大。当载荷大时,本应系统压力增高,但因泄漏,不能适应载荷变化而使压力增高,使得液压缸降速或停止。一旦系统压力再次升高,液压缸又往前快速一跳,如此循环产生爬行。
2)流量阀为了满足液压缸低速稳定性,有一个最小稳定流量,大于此流量对应的液压缸速度,不会产生爬行,低于此流量的液压缸速度很可能出现爬行。
3)其他阀类零件因磨损拉伤或配合间隙过大,引起进入液压缸的压力油的压力发生时大时小的突变,或者压力不足也可能出现爬行。
4)导致润滑油稳定器不良,静压导轨的毛细管节流器等因污物或者其他原因堵塞,都可能造成爬行。
5)因密封原因产生的爬行
如密封调节过紧、压缩余量过大等,均会产生爬行现象。
3、动作不灵敏,有阻滞现象
这种现象不同于液压缸的爬行现象。信号发出以后,液压缸不立即动作,短时间停顿后再动作;或时而能动,时而又久久停止不动,很不规则。这种动作不灵敏的原因主要有:
1)液压缸中空气过多,通过排气阀排气或检查空气是否由活塞杆往复运动部位的密封圈处吸入。
2)液压泵运转有不规则现象,如振动噪音大,压力波动厉害,泵转动有阻滞和轻度咬死现象。
3)有缓冲装置的液压缸反向起动时,由于单向阀孔口太小,使进入缓冲腔油量进入太小,甚至出现真空,因此在缓冲柱塞离开端盖的瞬间,会引起活塞一时停止或后退现象。
4)当活塞运动速度大时,单向阀的钢球跟随油液流动,以致堵塞网孔,致使动作不规律。
5)橡胶软管内层剥离,使油路时开时闭,造成液压缸动作不规则。
6)液压缸有一定的横向载荷。
4、液压缸运行中产生不正常声响和抖动
1)液压缸进入空气,这是产生爬行的主要原因之一,也是液压缸产生不正常声音和抖动的重要原因之一。
2)滑动金属面的摩擦声。
当滑动面配合过紧,或者因拉毛拉伤,会出现接触面压力过高,油膜被破坏,造成干摩擦声,拉伤则造成机械摩擦声。当出现这种不正常声响时,应立即停车,否则可能导致滑动面的烧结,造成更大的事故。
3)因密封而产生的摩擦声和振动。
4)内部泄漏也会产生异常声响。
5、液压缸能运动,但速度达不到规定的调节值,欠速
这种故障是指即使全开流量调节阀,液压缸速度也快不起来,欠速。这种故障的原因和排除方法有:
1)液压泵的供油量不足,压力不够,系统漏油量大。
2)溢流阀溢流太多。
一般进油多于空载,此时溢流阀因其调定压力较高而不会不会打开溢流。但当由于某些原因造成快进时,载荷比预定值要大很多,很可能造成溢流阀会产生溢流,而使得进入液压缸的流量减少。而主要原因还是溢流阀卡死在较大开度位置造成溢流,使输入液压缸的流量减少。此时,一方面要查明快进时产生负载大的原因,另一方面要排除溢流阀故障,并适当提高溢流阀的工作压力,避免出现在低于载荷压力下溢流阀便开始溢流的现象。
3)液压缸本身工作腔与回油腔串腔。
产生液压缸欠速故障的“串腔”较液压缸不能动作故障的“串腔”,在程度上要轻微些,只从活塞密封部位内泄漏少量压力油液,或者从活塞杆和缸盖接合面密封处泄漏一部分油液。
4)液压缸中途变慢或停下来。
一般对于长液压缸而言,当缸体孔壁在某一段区域内拉伤严重、发生涨大或磨损严重时,会导致液压缸在该段区域内慢下来而在其余位置正常,此时需要修磨液压缸内腔,重配活塞。
5)在液压缸行程两端或一端,缸速急剧下降。
为吸收运动活塞的惯性力,使其在液压缸两端进行速度交换时,不会因过大的惯性力产生液压缸振动,常在液压缸两端设置缓冲机构(例如加节流装置增大背压)。但如果缓冲过度,会使缸速变得很慢。如果通过加大缓冲节流阀的开度还不能使速度增快,则应适当增大节流孔径或增大缓冲衬套与缓冲柱塞之间的间隙,不然会导致液压缸两端欠速。
6)液压缸的“别劲”产生欠速。
这种故障多指随着行程的不同位置液压缸的速度下降,但速度下降的程度随行程不同而异,多数是由于装配安装质量不好而造成的,“别劲”使液压缸负载增大,工作压力提高,内些漏随之增大,泄漏增加多少速度便会降低多少。
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