液压油缸是液压传动系统中的执行元件之一,它是将液压能转换成机械能的能量转换装置, 主要用于实现往复直线运动或往复摆动运动.在液压油缸作执行元件的系统中, 液压故障通常由液压油缸等执行元件集中表现出来, 根据这些现象, 通过故障分析, 可判断发生故障的原因, 从而预防和排除液压系统的故障。本文对液压油缸的主要故障进行分析并提出排除的方法。
1 液压油缸不动作
液压油缸不动作的主要原因是: 系统的压力油未能进入油缸, 或者油缸的回油管路受阻, 在确定系统的油泵能输出压力的前提下, 可对油缸的不动作故障做以下检查:
( 1) 检查液压油缸的进油回路。先稍微松开油缸进油端管接头, 观察是否有油液漏出, 如无油液流出甚至全松管接头后, 流出的油液很少, 且手感压力不够, 这说明压力油在前面的管路受阻, 故障发生进油回路。可能是换向没有动作、节流关闭、压力不足等等。
( 2) 检查液压油缸的回油回路。如松开液压油缸的出油端管接头并拧紧进油端管接头后, 出油端有大量油液流出, 且手感压力较大, 油缸还是不动, 则可判断故障来自油缸本身, 例如油缸的活塞密封件安装不规范或已严重破损、缸筒内腔拉伤等造成油缸串腔, 压力油与回油相通而使油缸不动作, 或者油缸设计不当, 令进油处的启动面积不够, 使油缸的启动压力不足以克服油缸的载荷阻力时油缸不动。而稍微松开油缸的出油端管接头, 油缸便动作, 则大多是回油管路受阻。
2 油缸运动速度达不到规定值
这种故障是指即使将管路的流量阀全打开, 油缸的运动速度也快不起来。其中原因有:
( 1) 油泵的供油量不足, 压力不够。例如油泵内部零件磨损而使容积效率下降、油泵吸空、电机功率不够等造成油缸所需流量减少而导致欠速。
( 2) 系统漏油。例如管路接头松动、密封件破损、运动副磨损造成间隙过大以及系统内部可能某部位被击穿等造成内外泄漏增大而导致油缸欠速。
( 3) 油缸本身的泄漏。如油缸内部密封件破损或者缸筒变形。油缸盖中密封件的破损造成外泄漏等都可导致油缸欠速。
( 4) 油缸机械变形产生欠速。这种现象多出现在油缸的运动速度随着行程位置的不同而有所下降, 多数原因在于装配质量不好而造成的。
( 5) 液压系统设计引起的问题。如多缸并联的回路中, 油缸最容易产生欠速, 这主要由于多缸油口并接而引起相互干涉。
3 油缸运动时爬行产生 爬行的主 要原因:
( 1) 油缸内部进入空气。这是油缸产生爬行最常见的原因之一, 缸内的空气起蓄能器作用, 压力升高, 空气被压缩蓄能,当供油压力升高至克服静摩擦力后, 活塞开始移动。同时, 因动摩擦力活塞阻力减少, 并依靠积存的空气能量推动活塞增速运动, 就象弹簧一样, 活塞被弹开一段后, 即空气的能量被释放, 压力降低以至低于克服动摩擦力所需的压力值, 这时, 活塞的移动减慢或停止运动,等待压力升高, 于是便产生爬行。
油缸进气的原因有以下几点:
①油缸内部形成负压时, 空气会乘隙而入。②油缸无排气装置或排气装置设置的位置不好, 缸内空气无法有效排出。例如垂直安装的油缸排气装置未设置在最高处、水平安装的油缸因排气塞不在最高而存在易于存积空气的死角、活塞杆衬套较长, 活塞不能移动到油缸末端等均可能存在难于彻底排气的位置和死角, 液压泵安装在低处, 油缸装在高处, 而系统的内泄漏较大, 停机后, 油液因重力经液压阀和泵最后流回油箱, 在管路中便会形成负压而倒灌进空气, 或空气从管路密封不好的地方进入系统及油缸内。④回油管高出油面, 停机后油液也会因重力下落使空气反灌进 入系 统 及 油缸。⑤ 油箱中油面过低或吸油管未埋入油面以下造成吸油不畅而吸入空气到系统和油缸内。⑥排气装置不密封而进气。因密封面不同心而造成进气。
( 2) 油缸本身质量问题产生爬行。油缸装配和安装不好造成变形, 如活塞与活塞杆同轴度偏差大、缸筒与活塞以及活塞杆的圆度变化大、活塞杆全长或局部弯曲等造成摩擦阻力增大, 接触面的压强增大, 导致滑动面间断性地滑动, 增大动静摩擦力之差变化而产生爬行; 另外, 油缸缸体内因异物和水分进入, 产生局部拉伤和烧结等现象, 活塞在这些位置上摩擦阻力会增高, 使油缸不平滑运动, 出现局部爬行。
( 3) 缓冲行程中的爬行。因缓冲装置加工不良, 在缓冲行程段油缸产生挤压变形, 导致爬行。缸筒端面与缸孔不垂直, 缸盖装上后, 缓冲柱塞轴心线和缸盖孔轴心线成角度相交而产生挤压变形; 缸盖上加工的凸台与缓冲孔不同心, 导致缓冲柱塞与缸盖孔产生挤压变形。
( 4) 液压元件和
系统方面的原因造成
的爬行:
①压力阀压力不稳定, 阻尼孔时堵时通, 压力 震摆大, 或者调节的工作压力过低;②流量阀流量不稳定, 而且在超过阀的最小稳定流量下使用;液压系统采用进油节流 ( 调速) 方式且又无背压调节机构, 或者虽有背压调节机构, 但背压调节过低, 这样在某个低速区内产生爬行。③系统采用液控单向顺序阀的平衡回路的爬行, 当压力油进入油缸上腔, 并进入液控顺序阀的控制口, 打开顺序阀, 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过快时, 必然使油缸上腔油压降低而关闭顺序阀, 油缸便会停下来, 然后待油缸上腔的油压升高, 液控顺序阀又打开, 重物又开始下降, 这样液控顺序阀始终处于不稳定状态, 油缸就会跟着出现时走时停的爬行现象。
( 5) 油缸与外部联系引起的爬行:
①载荷与油缸连接刚性不足引起的爬行, 当载荷的中心较高或载荷与油缸成悬臂梁结构时, 导轨面易造成断油现象或油缸活塞杆弯曲, 油缸负载稳定性差, 滑动面压力高, 易产生爬行。 ②导轨加工及装置精度差, 如导轨刮研点阻力大、导轨压板和镶条间隙偏差大、导轨之间不平行、润滑油流量不够等都容易使油缸产生爬行。
4 液压油缸故障的排除
对液压油缸产生故障的原因作出分析和判断,并采取相应的措施给予排除:
( 1) 排除组成液压系统的主要元件的故障。对系统中每个主要的液压元件进行检查, 如油泵是否损坏, 损坏的需要维修甚至更换。油泵转向是否正确, 不正确的应调整过来。在采用变量泵供油时,变量泵是否调整好, 压力阀是否调起压力或者其阀心卡住调不起压力, 流量阀或背压阀有否打开、能不能调节、调节顺序不顺畅, 换向阀是否换向不灵。这些方面都应注意并调整, 如果是液压阀的毛病, 则应拆下液压阀进行清洗、修理甚至更换。
( 2) 保证运动副有足够的刚性。检查与油缸连接的运动副的刚性是否足够, 并检查运动副移动所在的导轨或导向套的加工精度和安装精度是否符合要求, 如平行度、同轴度、粗糙度等。
( 3) 排除管路的故障。检查系统的管路和回路, 如吸油口滤油器堵塞严重或油液液面较低而使 吸油口吸油不完全, 就要清洗吸油滤油器和加入足够的液压油, 使液压油完全浸过吸油滤油器; 管路中集成油路板的各油孔通径大小是否符合要求, 不符合的, 就要将其更改过来; 管路中各液压元件的位置有否放错, 放错的要将其纠正; 管路中有油液渗漏的地方, 必须给予治漏; 回路设计是否采用不合理的设计, 如果是, 就要对其设计回路以较快捷、较方便和较合理地作出补救措施, 甚至更改整个回路, 如采用自动背压调节调速回路、容积调速回路或联合调速回路等。
( 4) 排除液压油缸本身的故障。在判定液压元件和系统回路等都完全没有问题后, 就要检查其执行元件液压油缸本身。油缸本身出现如前所述的故障时, 可用以下方法进行改进: 当缸体内孔拉毛、局部磨损以及因含有水分的液体进入缸体内而产生锈斑时, 可用金相砂纸和油石打磨, 但如果是缸体内轴向出现较深的拉痕且长度较长, 则要电镀后进行镗磨或珩磨; 活塞杆也如此, 活塞杆有拉伤痕的时候, 也需要电镀后修磨 ( 较大的活塞杆可用补焊后修磨) 。如拉伤的厉害, 则要更换新的缸筒或活塞杆。缓冲装置在工作时起不起缓冲作用, 关键在于加工和安装时是否配合好, 如果没有配合好, 就要返工甚至重新加工。当密封件损坏时, 就必须更换新的密封件, 并分析密封件损坏的原因, 是安装时造成的还是油缸工作时造成的; 如果是安装时造成的, 就要检查缸筒或活塞杆是否没有安装导向倒角; 如果是油缸工作时造成的, 就要检查液压油是否含有杂物、活塞杆与活塞移动时是否没有导向装置和活塞杆或缸体的粗糙度是否不合要求。其余的检查如排气装置是否加工及安装好、油缸与外部连接如耳轴耳环等铰接处是否安装妥当, 活动是否灵活等等。
