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液压缸如何做故障诊断?

液压缸是液压系统中将液压能转换为机械能的执行元件ㄍ。其故障可基本归纳为液压缸误动作、无力推动负载以及活塞滑移或爬行等ㄍ。由于液压缸出现故障而导致设备停机的现象屡见不鲜,因此,应重视液压缸的故障诊断与使用维护工作ㄍ。
一、故障诊断及处理
1、误动作或动作失灵
原因和处理方法有以下几种:
(1)阀芯卡住或阀孔堵塞ㄍ。当流量阀或方向阀阀芯卡住或阀孔堵塞时,液压缸易发生误动作或动作失灵ㄍ。此时应检查油液的污染情况;检查脏物或胶质沉淀物是否卡住阀芯或堵塞阀孔;检查阀体的磨损情况,清洗、更换系统过滤器,清洗油箱,更换液压介质ㄍ。
(2)活塞杆与缸筒卡住或液压缸堵塞ㄍ。此时无论如何操纵,液压缸都不动作或动作甚微ㄍ。这时应检查活塞及活塞杆密封是否太紧,是否进入脏物及胶质沉淀物:活塞杆与缸筒的轴心线是否对中,易损件和密封件是否失效,所带负荷是否太大ㄍ。
(3)液压系统控制压力太低ㄍ。控制管路中节流阻力可能过大,流量阀调节不当,控制压力不合适,压力源受到干扰ㄍ。此时应检查控制压力源,保证压力调节到系统的规定值ㄍ。
(4)液压系统中进入空气ㄍ。主要是因为系统中有泄漏发生ㄍ。此时应检查液压油箱的液位,液压泵吸油侧的密封件和管接头,吸油粗滤器是否太脏ㄍ。若如此,应补充液压油,处理密封及管接头,清洗或更换粗滤芯ㄍ。
(5)液压缸初始动作缓慢ㄍ。在温度较低的情况下,液压油黏度大,流动性差,导致液压缸动作缓慢ㄍ。改善方法是,更换黏温性能较好的液压油,在低温下可借助加热器或用机器自身加热以提升启动时的油温,系统正常工作油温应保持在40℃左右ㄍ。
2、工作时不能驱动负载
主要表现为活塞杆停位不准、推力不足、速度下降、工作不稳定等,其原因是:
(1)液压缸内部泄漏ㄍ。液压缸内部泄漏包括液压缸体密封、活塞杆与密封盖密封及活塞密封均磨损过量等引起的泄漏ㄍ。
活塞杆与密封盖密封泄漏的原因是,密封件折皱、挤压、撕裂、磨损、老化、变质、变形等,此时应更换新的密封件ㄍ。
活塞密封过量磨损的主要原因是速度控制阀调节不当,造成过高的背压以及密封件安装不当或液压油污染ㄍ。其次是装配时有异物进入及密封材料质量不好ㄍ。其后果是动作缓慢、无力,严重时还会造成活塞及缸筒的损坏,出现“拉缸”现象ㄍ。处理方法是调整速度控制阀,对照安装说明应做必要的操作和改进ㄍ。
(2)液压回路泄漏ㄍ。包括阀及液压管路的泄漏ㄍ。检修方法是通过操纵换向阀检查并消除液压连接管路的泄漏ㄍ。
(3)液压油经溢流阀旁通回油箱ㄍ。若溢流阀进入脏物卡住阀芯,使溢流阀常开,液压油会经溢流阀旁通直接流回油箱,导致液压缸没油进入ㄍ。若负载过大,溢流阀的调节压力虽已达到额定值,但液压缸仍得不到连续动作所需的推力而不动作ㄍ。若调节压力较低,则因压力不足达不到仍载所需的椎力,表现为推力不够ㄍ。此时应检查并调整溢流阀ㄍ。
3、活塞滑移或爬行
液压缸活塞滑移或爬行将使液压缸工作不稳定ㄍ。主要原因如下:
(1)液压缸内部涩滞ㄍ。液压缸内部零件装配不当、零件变形、磨损或形位公差超限,动作阻力过大,使液压缸活塞速度随着行程位置的不同而变化,出现滑移或爬行ㄍ。原因大多是由于零件装配质量差,表面有伤痕或烧结产生的铁屑,使阻力增大,速度下降ㄍ。例如:活塞与活塞杆不同心或活塞杆弯曲,液压缸或活塞杆对导轨安装位置偏移,密封环装得过紧或过松等ㄍ。解决方法是重新修理或调整,更换损伤的零件及清除铁屑ㄍ。
(2)润滑不良或液压缸孔径加工超差ㄍ。因为活塞与缸筒、导轨与活塞杆等均有相对运动,如果润滑不良或液压缸孔径超差,会加剧磨损,使缸筒中心线直线性降低ㄍ。这样,活塞在液压缸内工作时,摩擦阻力会时大时小,产生滑移或爬行ㄍ。排除办法是先修磨液压缸,再按配合要求配制活塞,修磨活塞杆,配置导向套ㄍ。
(3)液压泵或液压缸进入空气ㄍ。空气压缩或膨胀会造成活塞滑移或爬行ㄍ。排除措施是检查液压泵,设置专门的排气装置,快速操作全行程往返数次排气ㄍ。
(4)密封件质量与滑移或爬行有直接关系ㄍ。O形密封圈在低压下使用时,与U形密封圈比较,由于面压较高、动静摩擦阻力之差较大,容易产生滑移或爬行;U型密封圈的面压随着压力的提高而增大,虽然密封效果也相应提高,但动静摩擦阻力之差也变大,内压增加,影响橡胶弹性,由于唇缘的接触阻力增大,密封圈将会倾翻及唇缘伸长,也容易引起滑移或爬行,为防止其倾翻可采用支承环保持其稳定ㄍ。 [2] 
4.液压缸缸体内孔表面划伤的不良后果及快速修复方法
① 划伤沟槽挤出的材料屑沫会嵌入密封件,运行时在损坏密封件工作部位的同时,可能造成新的划伤区域痕路ㄍ。
② 恶化缸筒内壁的表面粗糙度,增大摩擦力,易产生爬行现象ㄍ。
③ 加重液压缸的内泄漏,使液压缸工作效率降低ㄍ。引起缸体内孔表面划伤的主要原因如下ㄍ。
(1)装配液压缸时造成的伤痕
① 装配时混入异物造成伤痕液压缸在总组装前,所有零件必须充分去除毛刺并洗净, 零件上带有毛刺或脏物进行安装时,由于"别劲"及零件自重,异物易嵌进缸壁表面,造成伤痕ㄍ。
② 安装零件中发生的伤痕液压缸安装时,活塞及缸盖等零件质量大、尺寸大、惯性大,即使有起重设备辅助安装,由于规定配合间隙都较小,无论怎样均会别劲投入,因此, 活塞的端部或缸盖凸台在磕碰缸壁内表面时,极易造成伤痕ㄍ。解决此问题的方法:对于数量多,上批量的小型产品,安装时采用专制装配导向工具;对重、粗、大的大、中型液压缸, 只有细致、谨慎操作才能竭力避免ㄍ。
测量仪器触头造成的伤痕通常采用内径千分表测量缸体内径时,测量触头是边摩擦边插入缸体内孔壁中的,测量触头多为高硬度的耐磨硬质合金制成ㄍ。一般地说,测量时造成深度不大的细长形划伤是轻微的,不影响运行精度,但如果测量杆头尺寸调节不当,测量触头硬行嵌入,会造成较为重度的伤痕ㄍ。解决此问题的对策,首先是测量出调节好的测量头的长短度,此外,用一张只在测量位置上开孔的纸带,贴在缸壁内表面,即不会产生上述形状划痕ㄍ。测量造成的轻微划痕,一般用旧砂布的反面或马粪纸即可擦去ㄍ。
(2)不严重的运行磨损痕迹
① 活塞滑动表面的伤痕转移活塞安装之前,其滑动表面上带有伤痕,未加处理,原封不动地进行安装,这些伤痕将反过来使缸壁内表面划伤ㄍ。因此,安装前,对这些伤痕必须做充分的修整ㄍ。
② 活塞滑动表面面压过大造成的烧结现象因活塞杆自重作用使活塞倾斜,出现别劲现象,或者由于横向载荷等的作用,使活塞滑动表面的压力上升,将引起烧结现象ㄍ。在液压缸设计时必须研究它的工作条件,对于活塞和衬套的长度以及间隙等尺寸必须加以充分注意ㄍ。
③ 缸体内表面所镀硬铬层发生剥离一般认为,电镀硬铬层发生剥离的原因如下ㄍ。
a.电镀层黏结不好ㄍ。电镀层黏结不好的主要原因是:电镀前,零件的除油脱脂处理不充分;零件表面活化处理不彻底,氧化膜层未去除掉ㄍ。
b.硬辂层磨损ㄍ。电镀硬铬层的磨损,多数是由于活塞的摩擦铁粉的研磨作用造成的, 中间夹有水分时,磨损更快ㄍ。因金属的接触电位差造成的腐蚀,只发生在活塞接触到的部位,而且腐蚀是成点状发生的ㄍ。与上述相同,中间夹有水分时,会促使腐蚀的发展ㄍ。与铸件相比,铜合金的接触电位差要高,因此铜合金的腐蚀程度较严重ㄍ。
c.因接触电位差形成的腐蚀ㄍ。接触电位差腐蚀,对于长时间运转的液压缸来说,不易发生;对于长期停止不用的液压缸来讲是常见的故障ㄍ。
④ 活塞环的损坏活塞环在运行中发生破损,其碎片夹在活塞的滑动部分,造成划伤ㄍ。
⑤ 活塞滑动部分的材料烧结铸造活塞,在承受大的横向载荷时将引起烧结现象ㄍ。此种情况下,活塞的滑动部分应使用铜合金或者将此类材料焊接上去ㄍ。
(3)缸体内有异物混入
液压缸的故障当中,成问题的是,不好判断异物是在什么时候进到液压缸里的ㄍ。有异物进入后,活塞滑动表面的外侧如装有带唇缘的密封件,那么,工作时密封件的唇缘即可刮动异物,这对于避免划伤是有利的ㄍ。但是装0形密封圈的活塞,其两端是滑动表面,异物夹在此滑动表面之间,容易形成伤痕ㄍ。
异物进入缸内的途径有下列几种ㄍ。
① 进入缸内的异物
a.由于保管时不注意使油口敞开着,将产生时刻接受异物的条件,这是绝对不允许的ㄍ。保管时必须注入防锈油或者工作油液,并且塞好ㄍ。
b.缸体安装时进入异物ㄍ。进行安装操作的场所,条件不好,无意识中即可进入异物ㄍ。因此安装地点周围必须整理干净,尤其是安放零件的地方一定要清扫干净,不使其存在脏物ㄍ。
c.零件上有"毛刺",或擦洗不充分ㄍ。缸盖上的油口或缓冲装置内常有钻孔加工时留下的毛刺,应加以注意,在砂研去除后再行安装ㄍ。
② 运行中产生的异物
a.由于缓冲柱塞别劲而形成的摩擦铁粉或铁屑ㄍ。缓冲装置的配合间隙很小,活塞杆上所受横向载荷很大时,可能引起烧结现象ㄍ。这些摩擦铁粉或者因烧结而产生的已脱落掉的金属碎片将留在缸内ㄍ。
b.缸壁内表面的伤痕ㄍ。活塞的滑动表面压力高,引起烧结现象,于是缸体内表面发生挤裂,被挤裂的金属脱落,留在缸内,会造成伤痕ㄍ。
③ 从管路进入的异物,有多种情况ㄍ。
a.清洗时不注意ㄍ。管路安装好以后进行清洗时,不应通过缸体,必须在缸体的油口前边加装旁通管路ㄍ。这一点很重要ㄍ。否则,管路中的异物将进入缸内,一旦进入,即难以向外排除,反而变成向缸体内输送异物了ㄍ。再者,清洗时要考虑安装管路操作中所进异物的取出方法ㄍ。此外,对管内的腐蚀等在管路安装之前即应进行酸洗等手续,必须完全去掉锈蚀ㄍ。
b.管子加工时形成的切屑ㄍ。管子在定尺加工之后,在做两端去毛刺操作时,不应有遗留ㄍ。再者,在做焊接管路操作的场地附近放置钢管,是造成焊接异物混进的原因ㄍ。在焊接操作地点附近放置的管子,管口都要封住ㄍ。还必须注意的是,管件材料应在无尘土的工作台上备置齐全ㄍ。
c.密封带进入缸内ㄍ。作为简便的密封材料,在安装和检验中经常采用聚四氟乙烯塑料密封带,线形、带形密封材料的缠绕方法如果不对,密封带将被切断,随着进入缸内ㄍ。线带形密封件对滑动部分的绕接不会造成什么影响,但是会引起缸的单向阀动作不灵或造成缓冲调节阀不能调到底;对回路来说,可能引起换向阀溢流阀减压阀的动作失灵ㄍ。
传统的修复方法是将损坏的部件进行拆卸后的外协修复,或是进行刷镀或是进行表面的整体刮研,修复周期液压缸缸体划伤修复长,修复费用高ㄍ。
修复工艺:
1、用氧-乙炔火焰烤划伤部位(掌握温度,避免表面退火),将常年渗金属表面的油烤出来,烤到没有火花四溅ㄍ。
2、将划伤部位用角磨机表面处理,打磨深度1毫米以上,并沿导轨打磨出沟槽,是燕尾槽ㄍ。划伤两端钻孔加深,改变受力情况ㄍ。
3、用脱脂棉蘸丙酮或无水乙醇将表面清洗干净ㄍ。
4、金属修复材料涂抹到划伤表面;第一层要薄,要均匀且全部覆盖划伤面,以确保材料与金属表面好的粘接,再将材料涂至整个修复部位后反复按压,确保材料填实并达到所需厚度,使之比导轨表面略高ㄍ。
5、材料在24℃下完全达到各项性能需要24小时,为了节省时间,可以通过卤钨灯提高温度,温度每提升11℃,固化时间会缩短一半,固化温度70℃ㄍ。
6、材料固化后,用细磨石或刮刀,将高出导轨表面的材料修复平整,施工完毕ㄍ。