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液壓系統維護及故障診斷與排除

第一章  液壓系統故障診斷概述

 

第一節 診斷、排除故障的準備條件

檢查和排除故障最重要的一點是要熟悉和掌握系統的工作原理。系統中的每一個元件都有它的作用,應該熟悉每一個元件的結構及工作特性

1、熟悉系統的容量

系統中的每個元件都有額定速度、額定轉矩和額定壓力,負載超過系統的額定值時就有故障發生的可能性

2、熟悉合理的工作壓力

合理的工作壓力是系統能充分發揮效能的最低壓力,并且應低于元件或設備的最大額定值。怎樣才能知道工作壓力和元件的最大額定值呢?關鍵是要知道正確的工作壓力應該是多少,這就要用壓力表檢查和調定壓力值。一旦確定了正確的工作壓力,就應把它們標注在液壓原理圖上供以后參考。

3、了解設備性能

⑴認真閱讀說明書  對設備的規格與性能,液壓系統原理圖,元件的結構與特性等進行仔細的研究。

⑵查閱設備運行記錄和故障檔案 了解設備運行歷史和當前狀況,閱讀故障檔案,對分析故障的產生與消除對策有重要意義。因為設備的不同運行階段產生的故障有一定的聯系 ,又有不同的特性。

⑶現場觀察 如果設備還能啟動運行,就應當親自啟動一下,操縱有關控制部分,觀察故障現象及有關工作情況。

 

第二節 液壓傳動系統故障特征

一、液壓設備不同運行階段的故障

1、調試液壓設備階段的故障

液壓設備調試階段的故障率較高。其特征是設計、制造、安裝等質量問題交織在一起。除機械電氣問題外,液壓傳動系統常發生的故障有:

⑴外泄漏嚴重,主要發生在接頭和有關元件的端蓋處。

⑵執行元件運動速度不穩定。

⑶液壓閥的閥芯卡死或運動不靈活,導致執行元件動作失靈。

⑷壓力控制的阻尼小孔堵塞,造成壓力不穩定。

⑸閥類元件漏裝彈簧、密封件,造成控制失靈。甚至管道接錯而使系統運行錯亂。

⑹液壓系統設計不完善,液壓元件選擇不當,造成系統發熱,執行元件同步精度差等故障現象。

2、液壓設備運行初期的故障

液壓設備經過調試階段后,便進入正常生產運行階段,此階段故障特征是:

⑴管接頭因振動而松脫。

⑵密封件質量差,或由于裝配不當而被損傷,造成泄漏。

⑶管道或液壓元件油道內的毛刺、型 砂、切屑等污物在油流的沖擊下脫落,堵塞阻尼孔和濾油器,造成壓力和速度不穩定。

⑷由于負荷大或外界環境散熱條件差,使油液溫度過高,引起泄漏,導致壓力和速度的變化。

3、液壓設備運行中期的故障

液壓設備運行到中期,故障率最低,這個階段液壓系統運行狀態最佳。但應特別注意控制油液的污染。

4、液壓設備運行后期的故障

液壓設備運行到后期,液壓元件因工作頻率和負荷的差異,易損件先后開始正常性的超差磨損。此階段故障率,泄漏增加,效率降低。針對這一狀況,要對元件進行全面檢查,對已失效的液壓元件應進行修理或更換。以防止液壓設備不能運行而被迫停產。

第三節 故障診斷步驟

一、找出故障元件的步驟

液壓系統的故障有時是系統中某個元件產生故障造成的,因此,需要把出了故障的元件找出來。根據圖1-1列出的步驟進行檢查,就可以找出液壓系統中產生故障的元件。

第一步:液壓傳動設備運轉不正常,例如,沒有運動,運動不穩定,運動方向不正確,運動速度不符合要求,動作順序錯亂,力輸出不穩定,泄漏嚴重,爬行等。無論是什么緣故,都可以歸納為:流量、壓力和方向三大問題。

第二步:審核回路圖,并檢查每個液壓元件,確認它的性能和作用,初步評定其質量狀況。

第三步:列出與故障相關的元件清單,進行逐個分析。進行這一步時,一要充分利用判斷力,二是注意絕不可遺漏對故障有重大影響的元件。

第四步:對清單中所列元件按以往的經驗和元件檢查的難易排列次序。必要時,列出重點檢查的元件和元件重點檢查部位產。同時安排測量儀器等。

第五步:對清單中所列出的重點檢查元件進行初檢。初檢應判斷以下一些問題:元件的使用和裝配是否合適;元件的測量裝置、儀器和測試方法是否合適;元件的外部信號是否合適,對外部信號是否響應等。特別注意某些元件的故障先兆,如過高的溫度和噪聲、振動和泄漏等。

第六步:如果初檢中未查出,要用儀器反復檢查。

第七步:識別出發生故障的元件。對不合格的元件進行修理或更換

第八步:在重新啟動主機前,必須先認真考慮一下這次故障的原因和后果。如果故障是由于污染或油液溫度過高引起的,則應預料到另外元件也有出現故障的可能性,并應針對隱患采取相應的補救措施。例如,由于鐵屑進入泵引起泵的故障,在換新泵之前要對系統進行徹底清洗。

圖1-1液壓故障分析步驟

二、重新啟動的步驟

排除液壓系統故障之后,不能操之過急,盲目啟動,必須遵照一定的要求和程序啟動。否則,舊的故障排除了,新的故障會相繼產生。其主要原因是缺乏周密的思考。如前所述,液壓泵因鐵屑進入而出現故障,那么,鐵屑是怎樣進入的呢?油箱、管道中是否還有可能有鐵屑及其它污物存在?圖1-2為 重新啟動程序框圖

圖1-2  重新啟動程序框圖

第三節   故障診斷技術

液壓設備故障診斷,一般分為簡易診斷和精密診斷

一、簡易診斷技術

簡易診斷技術是靠維修工程技術人員利用簡單的診斷儀器和憑個人的實際經驗,對液壓系統出現的故障進行診斷,判別產生故障的原因和部位,并提出相應的排除方法。

簡易診斷技術是設備維修部門普遍采用的方法,其具體做法如下:

⑴ 看 看液壓系統工作實際狀況。一般有六看

一看速度。指執行機構運動速度有無變化和異常現象。

二看壓力。指液壓系統中各油壓點的壓力值大小,壓力值有無波動現象

三看油液。觀察油液是否清潔,是否變質,油液表面是否有光潔泡沬,油量是否在規定的油標線范圍內,油液的粘度是否符合要求等等

四看泄漏。指液壓管道接頭,閥板結合處,液壓缸端蓋、液壓泵軸端等是否有滲漏、滴漏現象

五看振動。指液壓缸活塞桿或工作臺等運動部件工作時有無因振動而跳動等現象。

六看執行元件的動作情況,判斷運動機構的工作、系統工作壓力和流量的穩定性。

⑵聽 用聽覺判斷液壓系統工作是否正常。一般有四聽:

一聽噪聲。聽液壓泵和液壓系統工作時的噪聲是否過大;溢流閥、順序閥等壓力元件是否有尖叫聲。

二聽沖擊聲。指液壓缸換向時沖擊是否過大;液壓缸活塞是否有撞擊缸底的聲音,換向閥換向時是否有撞擊端蓋的現象。

三聽氣蝕與困油的異常。檢查液壓泵是否吸入空氣,或是否存在嚴重困油現象。

四聽敲打聲。指液壓泵運轉時是否有因損壞引起的敲打聲。

⑶摸 用手摸運動的部件工作狀態。一般有四摸:

一摸溫升。用手摸液壓泵、油箱和閥類元件外殼表面上的油溫,若接觸兩秒鐘感到燙手,就應檢查溫升過高的原因。

二摸振動。用手摸運動件和管子的振動情況,若有高頻振動應檢查產生的原因

三摸爬行。當執行元件在輕載低速運動時,用手摸有無爬行現象。

四摸松緊程度。用手擰一下擋鐵,微動開關和緊固螺釘等松緊程度

⑷聞 用嗅覺器官辨別油液是否發臭變質,橡膠件是否因過熱發生特殊氣味等

⑸閱 查閱設備技術檔案中的有關故障分析和修理記錄,查閱日檢和定檢卡,查閱交接班記錄和維護保養情況的記錄。

⑹問 訪問設備操作者,了解設備平時運行狀況。一般有六問:

一問液壓系統工作是否正常,液壓泵有無異常現象

二問液壓油更換的時間,濾網是否清潔。

二問發生事故前壓力調節閥或速度調節閥是否調節過,有哪些不正常的現象。

四問發生事故前對密封件或液壓件是否更換過。

五問發生事故前液壓系統出現過哪些不正常的現象。

六問過去經常出現過哪些故障,是怎樣排除的,哪位維修人員對故障原因與排除方法比較清楚。

總之,簡易診斷技術簡單易行,它在缺少測試儀器和野外作業等情況下,能迅速判斷和排除故障,故具有實用性和普及意義。

 

第二章 控制系統故障分析的基本原則

第一節 壓力控制系統故障分析的基本原則

壓力控制系統基本性能是由壓力控制閥決定的,壓力控制閥的共性是根據彈簧力與液壓力相平衡的原理工作的,因此壓力控制系統常見故障及產生原因可歸納為以下幾個方面 :

1、 壓力調不上去

⑴溢流閥的高壓彈簧太軟、裝錯或漏裝。

⑵先導式溢流閥的主閥阻尼孔堵塞,滑閥在下端油壓作用下,克服上腔的液壓力和主閥彈簧力,使主閥上移,高壓彈簧失去對主閥的控制作用,因此主閥在較低的壓力下打開溢流閥溢流。系統中,正常工作的壓力閥,有時突然出現故障往往是這種原因

⑶閥芯和閥座關閉不嚴,泄漏嚴重。

⑷閥芯被毛刺或其它污物卡死于開口位置。

2、壓力過高,調不下來

⑴閥芯被毛刺或污物卡死于關閉位置,主閥不能開啟。

⑵安裝時,閥的進出油口接錯,沒有壓力油去推動閥芯移動,因此閥芯打不開。

⑶先導閥前的阻尼孔堵塞,導致主閥不能開啟。

3、壓力振擺大

⑴油液中混有空氣

⑵閥芯與閥座接觸不良

⑶阻尼孔直徑過大,阻尼作用弱。

⑷產生共振。

⑸閥芯在閥體內移動不靈活。

 

第三節  速度控制系統故障分析的基本原則

速度調節是液壓系統的重要內容,執行機構速度不正常,液壓機械就無法工作。

速度控制系統主要故障及其產生原因可歸納為以下幾個方面:

1、執行機構(液壓缸、液壓馬達)無小進給的主要原因

⑴節流閥的節流口堵塞,導致無小流量或小流量不穩定。

⑵調速閥中定差式減壓閥的彈簧過軟,使節流閥前后差低于一定值,導致通過調速閥的小流量不穩定

⑶調速閥中減壓閥卡死,造成節流閥前后壓差隨外載荷而變。經常見到的是小于小進給時載荷較小,導致最小進給量增大。

2、載荷增加時進給速度顯著下降的主要原因

⑴液壓缸活塞或系統中某個或幾個元件的泄漏隨載荷壓力增高而顯著加大。

⑵調速閥中的減壓閥卡死于打開位置,則載荷增加時通過節流閥的流量下降。

⑶液壓系統中油溫升高,油液粘度下降,導致泄漏增加。

3、執行機構爬行的主要原因

⑴系統中進入空氣

⑵由于油缸軸線不平行,活塞桿密封壓得過緊,活塞桿彎曲變形等原因,導致液壓缸工作行程時摩擦阻力變化較大而引起爬行。

⑶在進油節流閥調速系統中,液壓缸無背壓或背壓不足,外載荷變化時,導致液壓缸速度變化。

⑷液壓泵流量脈動大,溢流閥振動造成系統壓力脈動大,使液壓缸輸入壓力油波動而引起爬行。

⑸節流閥的閥口堵塞,系統泄漏不穩定,調速閥中減壓閥不靈活,造成流量不穩定而引起的爬行。

 

第三節、 方向控制系統故障分析的基本原則

在液壓系統的控制閥中,方向閥在數量上占有相當大的比重,方向閥的工作原理比較簡單,它是利用閥芯和閥體間相對位置的改變實現油路的接通或斷開,經使執行元件啟動、停止(包括鎖緊)或換向。

方向控制回路的主要故障及其產生原因可歸納為以下幾個方面:

1、換向閥不換向的原因                   

⑴電磁鐵吸力不足,不能推動閥芯運動

⑵直流電磁鐵剩磁大,使閥芯不復位

⑶對中彈簧軸線歪斜,使閥芯在閥內卡死

⑷閥芯被拉毛,在閥體內卡死

⑸油液污染嚴重,堵塞滑動間隙,導致閥芯卡死

⑹由于閥芯、閥體加工精度差,產生徑向卡緊力,使閥芯卡死。

2、單向閥泄漏嚴重或不起單向作用的原因

⑴錐閥與閥座密封不嚴

⑵錐閥或閥座被拉毛或在環形密封面上有污物

⑶閥芯卡死,油流反向流動時錐閥不能關閉

⑷彈簧漏裝或歪斜,使閥芯不能復位。

 

第三章 液壓傳動系統不能正常工作故障診斷和排除

第一節  壓力不正常

液壓傳動系統中,工作壓力不正常主要表現在工作壓力建立不起來,工作壓力升不到調定值,有時也表現為壓力升高后降不下來,致使液壓傳動系統不能正常工作。

一般來說,液壓系統壓力不正常都與液壓泵、壓力閥密切相關。

一、液壓泵的故障

1、產生的原因

⑴ 泵內零件配合間隙超出規定技術要求,引起壓力脈動或使壓力升不高。

⑵ 進出油口不同的單作用泵,進出口油管接反

⑶液壓泵各個相結合面密封不嚴,致使空氣進入

⑷葉片泵中,葉片卡死,葉片與轉子裝反,葉片與內曲線表面接觸不良,柱塞泵中,柱塞卡死

2、排除方法

⑴由于磨損而造成間隙過大的零件,要按修理工藝進行修復,以保證配合間隙在規定的范圍內,不能修復的零件更換新件,保證液壓泵的工作性能指標。

⑵安裝、調試液壓泵時,一定要仔細閱讀使用說明書,嚴格執行安裝調試工藝規程要求。確認泵的吸、排油口,起動液壓泵前一定要向泵內灌滿液壓油

⑶液壓泵的進出油口密封良好,不得泄漏或進入空氣,如確認有無空氣進入,可將密封部位涂上黃油,看泵的噪聲是否明顯減小,來判定泵運轉中有否空氣進入。

⑷泵內各配合處接觸不良,要及時修復。裝配液壓泵時,要執行清洗、裝配工藝規程,如葉片泵中的葉片不得裝反,運動要靈活,葉片涂油后,靠自重能自動落入轉子槽中為合適。

⑸泵內零件損壞,不能修復的要更換新件,特別是密封件,有缺陷的一定要更換新件。

二、液壓泵驅動電機的故障

1、產生原因

⑴電動機反轉

⑵電動機規格不準確,功率不足或轉速達不到規定要求

3、排除方法

⑴重新接線,糾正電動機轉向

⑵根據液壓泵說明書要求,核對電機性能規格

三、壓力閥的故障

1、溢流閥調壓失靈

溢流閥在使用中有時會調壓失靈,先導式溢流閥調壓失靈有兩種情況;一是調節調壓手輪壓力建立不起來,或壓力達不到設定數值;另一種是調節手輪壓力不下降,甚至不斷升壓。出現調壓失靈,除了閥芯徑向卡緊外,還有以下原因:

⑴主閥芯上阻尼孔堵塞,液壓力傳遞不到主閥上腔和錐閥前腔,導閥就失去對主閥壓力的調節作用。因主閥上腔無油壓力,彈簧力又很小,所以主閥成為一個彈簧力很小的直動式溢流閥,在進油腔壓力很低的情況下,主閥芯就打開溢流,系統便建立不起壓力。

調壓彈簧變形或選用錯誤,閥內泄漏過大、或導閥部分錐閥過度磨損等,是壓力達不到調定值的基本原因。

⑵先導閥錐閥座上的阻尼小孔堵塞,油壓傳遞不到錐閥上,同樣導閥就失去了對主閥壓力的調節作用,阻尼小孔堵塞后,在任何壓力下,錐閥都不能打開泄油,閥內無油液流動,主閥芯上下腔油液壓力相等,主閥芯在彈簧力的任務下處于關閉狀態,不能溢流,溢流閥的閥前壓力隨負載增加而上升。當執行機構運動到終點,外負載無限增加,系統的壓力也就無限升高。

⑶溢流閥的遠程控制中若接有調壓閥,此時如果控制口堵塞,控制口到調壓閥之間管路較長,并進有空氣,便造成壓力調節不正常。

⑷溢流閥內密封圈損壞,主閥芯、錐閥芯磨損過大、造成內外泄漏嚴重,使調節壓力不穩定,甚至無法正常工作。

2、減壓閥調壓失靈

⑴在系統減壓回路中,調節調壓手輪,減壓閥出口壓力不上升,其主要原因是主閥芯阻尼孔堵塞,出口油液不能流入主閥上腔和先導閥的前腔,因此出油口壓力傳遞不到錐閥上,于是導閥就不能對主閥出油口壓力進行調節。同時,主閥上腔沒有油壓作用,故在出油口壓力很低時就克服彈簧力作用,將主閥減壓口關閉,使出油口建立不起壓力。

另外,主閥減壓閥口關閉時,由于主閥芯卡住、外控口未堵住,甚至錐閥芯未安裝在閥座孔內等,都是出油口壓力不能上升的原因

⑵出油口壓力上升達不到額定數值,這是由于調壓彈簧永久變形、壓縮行程不夠、以及錐閥磨損過大等原因造成的。

⑶調節調壓手輪,不能改變閥后壓力,并出油口壓力隨進油口壓力同時上升或下降。這是由于錐閥座阻尼小孔堵塞后,出油口壓力傳遞不到錐閥上,使導閥失去對主閥出油口壓力的調節作用。又因為主閥阻尼小孔無油流動,主閥芯上下腔油液壓力相等,主閥芯在彈簧力的作用下處于最下部位置,減壓閥口通流面積為最大,于是出油口壓力隨著進油口壓力的變化而變化。

如果外泄油口堵塞,出油口壓力雖能作用到錐閥上,但同樣主閥芯的阻尼孔無油液流動,減壓閥口通流面積也為最大,所以出油口壓力也隨進油口壓力的變化而變化。

單向減壓閥的單向閥泄漏嚴重時,進油口壓力就通過泄漏處傳遞到出油口,使出油口壓力也隨進油口壓力的變化而變化。

另外,由于主閥芯在全開位置時卡住,同樣也出現上述故障。

⑷調節調壓手輪時,出油口壓力不下降,這主要是由于主閥芯卡住引起的。

⑸工作壓力調定后,出油口壓力自行升高。

在一些減壓回路中,減壓后的油液如用來控制夾緊液壓缸或作電液換向閥的控制油路。當夾緊缸夾緊后,電液換向閥換向后,減壓閥的出口流量變為零,但壓力仍需維持在原固定壓力值上,在此種情況下,減壓閥的出口壓力升高的主要原因是由于主閥泄漏嚴重引起的。這是因為減壓閥出口流量為零,流經閥口的流量只有先導流量,先導流量很小,因此主閥減壓閥閥口基本上處于全關位置,先導流量由三角槽或斜面處流出,如果主閥芯配合過松或磨損過大,則主閥泄漏量增加。根據流量連續性原理,這部分泄漏量也必須從主閥阻尼孔內流出,這樣流經阻尼孔的流量即由原先的先導流量和這部分泄漏量組成。因阻尼孔的面積和主閥上腔油液壓力未變,為使通過阻尼孔的流量增加,必然引起主閥下腔油液壓力的升高。因此,當減壓閥出口壓力調定好后,如果出口流量為零時,出口壓力會因主閥芯配合或磨損過大而升高。

四、壓力不正常的其它原因

⑴濾器器堵塞,液流通道過小,油液粘度過高,以致吸不上油。

⑵系統油液粘度過低,泄漏嚴重。

⑶油液中進入過量空氣,以及污染嚴重。

⑷電機功率不足,轉速太低。

⑸管路接錯。

⑹壓力表損壞。

 

第二節 流量不正常

液壓系統中,流量不正常主要表現在無流量、流量過小、流量過大在等方面。下面對引起流量不正常的故障原因進行分析。

一、流量控制閥出現故障

1、節流閥流量失靈或不穩定

節流閥流量失靈是指調節流量手輪后,出油腔流量不發生變化,這種現象主要是由于閥芯徑向卡死造成的。例如,閥芯在關閉位置卡死時,調節手輪后出油腔無流量;閥芯在全開位置卡死或節流口調整后卡死時,調節手輪后流量不發生變化。

閥芯徑向卡住,應拆開各零件,進行清洗,清除污物,排除引起卡緊的各項故障。

單向節流閥接反時,調節手輪后流徑閥的流量也不發生變化,因此時只起單向閥作用。

節流閥和單向節流閥流量不穩定現象主要發生在最小穩定流量時,其主要原因是鎖緊裝置松動、節流口部分堵塞、油溫升高、以及負荷壓力發生變化等方面。

由于機械運動使調整好的節流口鎖緊裝置松動,節流口過流面積改變,引起流量變化。

油液中污物堆積并粘附在節流口上,使過流面積減小,引起流量降低。有時壓力油將污物沖掉后,節流口便恢復原有的過流面積,流量又增至原來的數值。

油液溫度發生變化,引起油液粘度發生變化,流徑節流閥口的流量也不穩定。

進入執行機構的流量發生變化,執行機構推動負載的運動速度就不穩定。因此應設法防止流量不穩定。其主要措施有:防止節流口堵塞,加強油溫控制,防止節流口鎖緊裝置松動等。

2、調速閥流量調節失靈或不穩定

在外負載變化量較大的液壓系統中,一般都 是選用 調速閥作為速度調節閥用,因調速閥能使執行元件在外載變化的條件下速度穩定。如果出現速度不穩定現象,一般都是調速閥出現故障造成的。速度不穩定狀況有兩個方面:一是調整調速閥的節流手輪時,出口流量不變化,即所謂流量調節失靈,發生這種現象的原因主要是閥芯卡住 或節流部分發生故障。如果減壓閥的閥芯或節流閥閥芯在關閉位置卡住,出油口就沒有流量;如果在全開位置或節流口調定位置卡住時,調整節流閥手輪,出油口流量也不變化。

另一種情況是當調節好調速閥的節流口并鎖緊后,出現出油口流量不穩定現象。此種情況在最小穩定流量時更容易發生。這是由于鎖緊裝置松動、節流口部分堵塞、油溫升高、進出油口油液壓差過低造成的。

二、 執行機構工作速度在負載作用下顯著降低

在空載下執行機構速度穩定,并能達到規定值,但加載后,工作速度便不穩定,其主要原因有以下幾個方面 :

⑴液壓系統采用節流閥流調速回路,此種回路不適用于變負載的工況。所以應改用調速閥節流閥調速回路或容積調速回路,以適應此種工況要求。

⑵在負載下,系統泄漏量顯著增大,使壓力與流量不穩定。此時應控制系統內外泄漏。

⑶系統工作壓力設定值較低,使執行機構的推力不能適應外負載的變化。解決方法是使壓力閥的設定壓力高于系統的內外阻力所形成的壓力損失。

⑷潤滑油壓力偏低,流量不足,造成摩擦阻力增加。解決方法是調整潤滑油壓力與流量,排除影響壓力與流量穩定的各種因素。

⑸液壓系統中存在過量空氣,使執行機械速度不穩定,因此,防止空氣進入液壓系統、對已進入的空氣按規定要求排除,是保證液壓系統正常工作的很重要的問題。

三、執行機構速度不正常的其它原因

⑴流量控制閥的開口調到最大位置時,工作機構的速度仍然低于設定值。這種現象在使用年久的液壓系統中常發生。主要原因是液壓泵的容積效率降低引起的,其次是由于液壓系統工作壓力調得過高,系統泄漏量大,潤滑不良等原因引起的。

反之,當流量控制閥的開口調到最小位置時,工作機構的運動速度仍然較高。這是因為選用流量控制閥的最小穩定流量性能低造成的。

⑵在液壓系統中,三位四通換向閥中位時,通向液壓缸的油路被切斷,液壓缸兩腔互通,且通回油路。這樣部分油液在勢能的作用下倒回油箱,當換向閥換向時,液壓缸一腔通壓力油,另一腔由于缺乏背壓力而液壓缸運動出現前沖,使初始速度不穩定。如有背壓閥,由于背壓力調得太低,也易出現上述現象。

⑶在雙出桿液壓缸中,由于兩腔泄漏不等,往復運動摩擦阻力不同,也將使速度不穩定。

⑷液壓系統設計不完善,元件選用不匹配,節流通道時堵時通,系統內外泄漏嚴重,油液中進入過量空氣,摩擦阻力發生變化等,也將引起執行機構低速時速度不穩定,甚至出現爬行現象。

⑸液壓系統中,執行機構的運動速度隨負載變化而變化,其主要原因是調速回路選擇不合理。如前面所述對于不同的工況,應采用相應的調速回路。

 

第三節 爬行

爬行是液壓傳動中經常出現的不正常的運動狀態,一般發生在低速運到,在實際運動中,產生爬行多半與載荷大小、滑動表面的面壓,別勁、以及供油狀況等問題有關。

一、液壓缸阻力過大

液壓缸阻力過大俗稱別勁,它是液壓缸產生爬行的主要原因之一。下面對液壓缸阻力過大的原因進行分析。

1、由于裝配不當,引起液壓缸別勁

2、因載荷反作用力使液壓缸歪斜,引起別勁

這種情況是液壓缸工作時產生的別勁現象,無載荷時,多數場合檢查不出來。帶地腳的液壓缸,因安裝地腳剛性不足,引起的撓性變形就是屬于這種情況。

3、大行程液壓缸的別勁現象

臥式的大行程液壓缸,當活塞從缸體的最里位置,或活塞從最外位置開始運動時,活塞桿工作條件處于最不利的情況尤其是前一咱情況最為危險。

二、液壓缸進入空氣對爬行的影響

液壓缸內若有空氣,則一開始供壓力時,的空氣即起蓄能器作用,壓力升高的速度就會變慢。

液壓缸內浸入空氣的原因主要有以下幾個方面“

1、液壓缸內空氣未排盡在這咱情況下,排氣閥設計在什么位置很重要

2、液壓缸內形成負壓 可在回油路上設置背壓閥,采用回油節流調速等措施

3、管路中積存空氣 可在管路最高處安裝排氣閥

4、液壓泵吸油側進入空氣 如果泵吸油側管接頭密封不良,空氣就會進入泵內。因此隨時檢查密封狀況,并適當增大吸油管徑將有利于防止空氣進入。如果液壓泵的吸入性能差,吸油阻力也降不下來時,應設置低壓泵向主泵供低壓油

5、管路中的油液回流現象 可在油流方向安裝單向閥

三、液壓元件磨損與油液污染對爬行的影響

1、液壓泵內零件的磨損 泵內磨損嚴重、間隙過大,引起輸出流量和壓力不足或波動而使執行機構產生爬行。這樣要對泵內零件進行修復或更換新件

2、閥類元件控制孔堵塞  油液污染也是造成爬行的一方面原因,因此減少液壓油污染是消除爬行現象的重要措施。

 

第四章 從故障先兆入手診斷排除故障

第一節 噪聲和振動

液壓系統噪聲過大的綜合原因,可參照圖6-1所示噪聲邏輯診斷流程圖和圖6-2所示過大噪聲的主要原因診斷和排除方法進行分析。

圖6-1  過大噪聲的邏輯診斷流程圖

        產生原因                     排除方法

圖6-1a 油液中進入空氣的原因及排除方法

 

圖6-2  過大噪聲原因診斷與排除方法圖

 

一、液壓泵的吸空現象

液壓泵的吸空現象主要是指液壓泵吸進油液中混有空氣。油液中混有過量空氣,將必然導致氣蝕、噪聲的發生,而且不斷出現泵的容積效率降低,使油液變質等不良后果。因此,液壓系統中不允許有過量的空氣存在。

液壓泵吸進空氣主要有以下一些原因:油箱和油管設計、安裝不合理。如油箱內油液液面太低,從回油管路沖出的油液使油箱內液面劇烈 地攪動,空氣便混入油內,吸油管即吸進帶有氣泡的油液。吸油管道接頭密封不嚴也能吸入空氣。油液中氣泡在低壓處膨脹,進入高壓區后被壓縮,產生氣穴現象,因而使噪聲增大。

產生現象的其它原因還有:回泄漏等原因造成油箱中油液不足;吸油管浸入油液液面深度不夠;液壓泵吸油位置太高;油液粘度太大;泵吸油口通流載面過小;濾油器表面被污物堵塞;管道泄漏以及浸入油面下等均造成大量空氣進入系統。

防止液壓泵吸進空氣主要有以下一些措施:

油箱設計要合理,油箱容積要足夠大,油箱中的油液應加到油標線范圍內,吸油管一定要浸入油池中2/3深度處。若油液粘度過高應更換較低粘度的油液。吸油濾油器要定期清洗,防止被污物堵塞。

二、控制閥引起的噪聲

控制閥是液壓系統中另一個噪聲源,最常見的是氣穴作用而產生的噓噓聲,即高速噴流聲。這種噪聲的有效解決辦法是提高節流口下背壓,以防止氣穴發生。

三、振動的控制

振動與噪聲是密切相關的,液壓系統的振動主要原因診斷排除方法可參照6-12所示過大振動邏輯診斷流程來分析研究,找出相應消除方法

圖6-12 過大振動的邏輯診斷圖

 

第二節   氣穴現象

油液中不可避免地總會有一些空氣,除混入油液中的呈氣泡狀態存在的氣體外,油液中還能溶解一些氣體。這此氣泡使原來充滿在管道或元件中的油液成為不連續的狀態,這種現象稱氣穴(或空穴)現象。由氣穴現象產生的零件腐蝕,一般稱為氣蝕。

氣穴是液壓系統中常出現的故障現象,危害很大。液壓泵中產生氣穴現象時,除了產生振動和噪聲外,由于氣泡占據一定空間,破壞了液體的連續性,降低了吸油管的通油能力,合容積效率降低。在壓油管中將會造成流量和壓力波動,使液壓系統工作不平穩。

一、液壓泵吸油系統的氣穴現象

液壓系統中,容易產生氣穴和氣蝕現象的地方主要有泵的吸油部分、配油盤部位,閥類元件的節流部位。為了防止氣現象的產生,主要措施是防止局部壓力過錯和降低油液中空氣的含量。

防止液壓泵產生氣穴的主要措施有以下幾個方面:

1、提高液壓泵的自吸性能

2、降低管路等附件引起的壓力損失

3、防止液壓泵吸空、除去油中所氣泡

⑴定期檢查吸油管接頭密封狀況,防止因密封不嚴而吸入空氣

⑵啟動機器一定要檢查油箱中的油面是否在合理的范圍內

⑶設法除去油液中的氣泡。如可選用消泡性能好的液壓油,或在油液中加入消泡添加劑。

歸納起來,液壓泵的氣穴現象產生原因和排除方法還可參照圖6-14所示的框圖進行分析

                    產生原因                        排除方法

 

圖6-14 泵的氣穴原因診斷與排除框圖

 

二、 防止氣穴產生的基本原則

1、防止局部壓力過低

2、降低液體中氣體的含量。管接頭及液壓元件的密封處密封要良好,以防止空氣侵入;吸油管口應防止吸入氣泡;避免有壓力的油液與氣體接觸而增加溶解量;另外,減少油液中的機械雜質也是降低空氣含量的措施之一。

三、氣穴的檢測與判斷

1、在液壓泵進油口處設置一真空表,可測出其壓力變化狀況并判斷氣穴是否產生。

2、聽液壓泵運轉發出的聲音是否正常來判斷氣穴是否產生。因為發生氣穴時液壓泵會發出嘯叫聲。

3、通過故障現象判產生斷氣穴是否產生。如當液壓泵吸油不足,輸出油量降低。液壓缸或液壓馬達動作減慢,系統運行變得遲鈍現象出現時,可判斷系統油液中有空氣存在,氣穴現象容易產生。

4、根據泵殼振動加速度信號或流量發生的變化,以及泵出中低頻壓力脈動分量的出現均可判斷泵的氣穴產生。

 

第三節 油溫過高

液壓傳動是以油液為介質來實現能量轉換的。如果油路和油箱設計不當,散熱不良,則溫升更高,便導致液壓系統各種故障發生

油溫在0℃~20℃之間,低溫領域,起動時有危險

油溫在20℃~30℃之間,常溫領域,起動沒有危險,但由于粘度增加而效率降低

油溫在30℃~55℃之間,理想、安全溫度領域,在此溫度之間調整到適當溫度

油溫在55℃~80℃之間,是極限溫度領域,液壓油的壽命短,必須設置油冷卻器。

油溫在80℃~100℃之間,危險溫度,絕對不可使用。

對于一臺溫升很高的液壓系統來說,我們可以借助于圖6-26所示溫度過高邏輯診斷圖或圖6-27所示溫度過高的框圖來分析,采取相應的排除對策。

圖6-26 溫度過度邏輯診斷圖

 

圖6-27  溫度過高故障排除框圖

 

 

第五章 液壓系統的維護

一.液壓系統的維護要點

液壓系統的維護方案,特別是預防性的日常維護方案在設計階段就應當考慮。在修理時,常常需將油箱中的油液完全排空,但若在泵前面增加一個截止閥就可避免。

在運行期間要經常檢查油位。在啟動運行過程中每隔2-3小時就應檢查一次濾油器,如有必要,應進行清洗。以后要每天檢查一次,大約在一周以后要按照要求清洗濾油器。對于吸油口處的濾油器要特注意經常檢查。在“跑合運行”以后,濾油器至少每周要檢查或清洗一次。

系統是否需要更換新油液取決于幾個工作因素、油液的老化程度和污染情況。對于泵的流量和油箱的容積之比為1:3或更大一些的系統,要在啟動運行50-100小時進行第一次換油。以后對于較大的系統一般最多不超過10000小時就必須換油,對于較小的系統大約運行5000小時后進行換油。為了檢查油液的狀態,要進行取樣,并用過濾紙或干凈的布進行過濾。由濾渣的顏色可以看出油的老化程度。如果呈深黑色就需要產即換油。必須注意,死板的按照運行時間進行有計劃的換油是必須堅決反對的。油的狀態要經常檢查,一般至少一周檢查一次。是否需要換油主要取決于油的老化變質程度和污染程度。

液壓蓄能器的充氣壓力要定期檢查。蓄能器油腔的壓力不能低于要求的壓力。不僅要檢查油箱的溫度,而且要檢查液壓泵軸承的溫度。溫度增高表明出現磨損。當泵的磨損時,軸承附近的油溫就要升高。因為這種磨損會引起內部較大的泄漏。這此內漏的油液時入殼體和排油管道為,軸承也是浸泡在殼體泄漏的油液內。因此,軸承附近的油溫就要升高,其他部位便也升高。軸承附近油溫升高反映泵的磨損情況。

應當定期檢查管道系統是否有泄漏,特別是地下布置的管道。主回路的工作壓力和控制回路的壓力至少每周要檢查一次。并應在維護手冊中注明如何調整壓力。系統的壓力調整次數多,表明溢流元件可能有磨損。要檢查引起壓力的降低的原因。

在結束維修和系統重新投入運行之前應對液壓系統徹底的檢查。其檢查要點如下:

油箱:有無泡沫、乳化、油位降低

液壓泵:有無泄漏、噪聲、流量減少

控制閥:有無泄漏、卡滯

液壓缸:有無泄漏、安裝不當、活塞桿損傷

管道:有無漏氣、漏油、壓扁、連接松動

二、維護檢修的步驟和注意事項

有三項簡單而基本的維護方法,對液壓系統的性能、效率和壽命有很大的影響。由于比較簡單,所以也常常被忽視。這三項方法是:

⑴保持系統具有品種和粘度合適、清潔而充足的液壓油

⑵更換濾油器或清洗濾油網

⑶保持所有聯接處緊固嚴密,但不能變形 ,以防止泄漏或空氣進入系統。

液壓系統換油一定要按下述方法進行:將系統內的油液完成 排放干凈,一般將油箱底部的油堵打開即可。排放干凈后,拆下油箱的清理蓋,將油箱底部擦洗干凈。注意不要棉布換洗,因為棉布纖維會污染系統。取下吸油口處的濾油器,將其浸泡在煤油中,最好能泡一段時間。清洗后在重新裝入系統之前,要用壓縮空氣噴槍將濾芯、蓋罩和殼體上的未洗凈污物吹掉。

在液壓系統的殘留油液中會有不少臟物,可以用“短時間注油沖洗”方法清洗掉。舊油如果沒有發生化學變化,可以保存起來,凈化后可用來清洗系統。但是化學性變壞、未凈化的油液無論如何也不允許再用。“短時間注油清洗”就是將足夠的清洗油液注入油箱,并微高于最低油位以使系統安全運行。如果有條件,進行沖洗的油要經過濾油車注入油箱,這樣可以保證清洗油的清潔。

然后使清洗油在整個系統內循環15-20min,使系統內臟的殘留油液沖洗回油箱。此時要保證清洗油從油箱中完全排放出來。這些清洗油雖然沒有完全被污染,但可能含有相當多的從系統中脫落下來的金屬顆粒和其它顆粒,若不從系統中清除,會使泵和馬達等元件損壞,進而造成系統污染。

濾油器的濾芯要定期更換。有時舊泵使用這種油運行了較長時間不壞,而新泵裝上不久就損壞了,原因是舊泵隨著污染的增加逐漸地磨損,而新泵的間隙較緊,不能承受這樣高的污染度,很快損壞。如果不徹底清洗和換油,一個新元件僥幸可以維持很短的壽命。

水會給系統帶來許多問題,在系統位置較低的地方裝一個針閥,可以檢查系統中是否有水存在。油液中的水還常使液壓油乳化,一般在油位指示器處可以看以。液壓油中的水會降低油的 ,增加元件的磨損。油中的空氣會使油呈光潔狀或乳化狀。在油箱的油位指示器處可以觀察到油液中是否有空氣存在

 

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