液压缸“没力”的故障分析.pdf

液压缸 “ 没力” 的故障分析 尹丽萍 中山市技 师学院 中山5 2 8 4 0 0 摘要液压设备一旦发生故障，不仅影响设备 自身的使用，还会影响整个生产体系，特别是对于自动化 生产线 ，局部故障往往造成整个生产线的瘫痪 ，带来巨大的经济损失。文中对液压缸 “ 没力”的故障进行分析， 以帮助操作工及维修技术人员了解其工作原理，掌握排除故障方法，尽快恢复设备的使用性能。 关键词 液压缸； 压力不足； 故障分析 中图分 类号 T H1 3 7 ． 5 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 4 0 9 0 1 0 0～ 0 3 Ab s t r a c t T h e f a u l t y h y d r a u l i c e q u i p me n t ma y t a k e n e g a t i v e e f f e c t o n n o t o n l y o p e r a t i o n c o n d i t i o n o f t h e e q u i p me m ， b u t a l s o t h e wh o l e p r o d u c t i o n s y s t e m ， e s p e c i a l l y f o r a u t o ma t i c p r o d u c t i o n l i n e ． L o c a l f a i l u r e may c a u s e p a r a l y s i s o f t h e wh de p r o d u c t i o n l i n e ， r e s u l t i n g i n e n o r mo u s e c o n o mi c l o s s ． Th e p a p e r a n aly z e s the“ n o p o we r ”f a i l u r e of t h e h y d r a u l i c c y l i n d e r ， t o h e l p o p e r a t o r s a n d r e p a i r t e c h n i c i a n s u n d e r s t a n d t h e wo r k i n g p r i n c i p l e ， ma s t e r t h e t r o u b l e s h o o t i n g me t h o d s ， a n d q u i c k l y r e s t o r e the s e r v i c e p e r f o r ma n c e o f th e e q u i p me n t ． Ke y wo r d s h y d r a u l i c c y l i n d e r ；p r e s s u r e d e fi c i e n c y；f a i l u r e a n a l y s i s 液压设备在使用 时常出现液压 缸 “ 没力 ” 的 现象 ，造成设备工作性 能下降甚至失效 ，用户束 手无措 ，给维修人员排 除故障带来很大 麻烦。本 文对液压缸 “ 没力 ” 的故障进行分析 ，以帮助操 作工及维 修技术人员 了解其工作原理 ，掌握排除 故障方法，尽快恢复设备的使用性能。 1 液压缸推力分析与计算 液压缸作为液压 系统 的执行元件 ，其作用是 将液压泵供给 的油液 的压力 能转换 为机械能 ，推 动负载实现直线往 复运 动。工业应用 中，绝 大多 数工作液压缸均为单杆活塞缸 见图 1 ，无杆腔 进油活塞杆推动 负载做 功，此 时，液压缸推力计 算公式为 F l p l A 1 一 p 2 A 2 [ D P 1 一 D 一d P 2 ] 式 中P 为系统工作压力 ，其 大小取决 于外 负载 ；P 为液压缸 回油压力 ，即背压 ，形成 回油 阻力 ；D、d分别为液压缸活塞 、活塞杆直径。 显然 ，当液压缸结构尺寸 D、d固定 ，影响其 推力大小的因素为系统压力 P 及背压 P 。 2 液压缸 “ 没力”的故障分析 液压缸进油 口油液压力过低，即工作压力 P 一 1 00 一 图 1 单杆活塞缸正作用状态 不足或背压 P 过高将造成较大运 动阻力 ，导致液 压缸推力 较小 ，不能推动负载运动 ，表现为液 压缸 “ 没力 ” 。造成液压系统工作压力不足 的原因 主要是液 压泵 、液压缸 和调压 阀存 在故障 ，另外 还包括滤油器堵塞 、油路 通径过小 、油液粘度 过 高或过低 、油液 中进 入过量 空气 、污染严重 、管 路接错 、压力表损坏等。 2 ． 1 液压泵的原因 液压泵经 常会 在使 用一段 时间后 出现压 力低 的故障 ，这主要是 由液压 泵 内零件各摩擦 副的磨 损造成的 ，如柱塞泵 的柱塞杆与缸体 拉毛 、配流 盘与缸体 配流面拉槽 、齿 轮泵 轮齿啮合面 间隙增 大等 ，当间隙超 过 0 ． 0 5 mm时 ，会造成液 压泵 内 泄漏增大，密封性 能下降 ，容积效率 下降 ，压力 起重运输机械 2 0 1 4 9 下降甚至报废。 如图 2所示 ，齿轮泵在工作 过程 中会产 生径 向力 ，施加在齿轮泵 的支撑轴上 ，引起泵轴挠 曲 变形 ，造成 轮齿齿 顶接触泵壳 内腔 ，发生扫膛 一 内泄 一压力低 的故 障。造成齿轮泵扫膛 的原 因是 泵轴的弯曲变形 ，因此 ，液压泵 的加工和装 配十 分重要 ，应 严 格控 制齿 轮 泵轴 与 电机 主轴 的 同 心度。 图 2 齿轮泵泵轴的径向弯曲 如图 3所示 ，齿轮泵和单作 用叶片泵 由于吸 油腔和排油腔压力相差很 大，泵轴和轴承都受 到 径向不平衡力 的作用 ，因此泵体吸油腔一侧 内壁 会与齿顶发生磨损造成 间隙增 大，导致 内泄漏增 加 ，容积效率下降 ，压力上不去。 吸油 图 3 齿轮泵径向力不平衡 另外 ，液压泵转速 不够 、泵 内混 入空气 、排 量过小或吸油 口漏气 都会使泵 的流量不足 ，同样 会造 成压 力 不 足 ，出现 推 不 动 负 载 的 “ 没 力 ” 状况 。 2 ． 2液压缸 自身原因 大多数情况下 ，液压缸 “ 没力 ”是 因 自身泄 漏造成的。液压缸泄漏分为 内泄漏和外泄漏两种 ， 一 般在使用一段时间后产生，表现为密封件失效、 损坏 、挤 出，或密封圈表面被拉伤等现象。 液压缸缸筒 内表面与活塞密封是 引起液压缸 起重运输机械 2 0 1 4 9 内泄漏 的主要 因素。如果 缸筒 内产 生纵 向拉痕 ， 即使更换新的活塞密封 ，也不能有效地排除故 障。 活塞密封 圈是 防止液压缸 内泄漏 的主要元件 ，当 密封圈磨损严重 或破坏时 ，无杆腔 的液压油经 活 塞与缸壁 的间隙窜人有杆腔 ，造成无 杆腔压力建 立不起来 ，无法克服负 载的反力 ，同样表现为液 压缸 “ 没力 ” ，同时系统发热油温升高 ，油液变稀 使泄漏加剧 。 活塞杆与导 向套 间相 对运动副是 引起外泄漏 的主要 因素 ，如果 活塞杆表面镀铬层 因磨损而剥 落或产生 纵 向拉 痕时 ，将 直 接导 致密 封件失 效 ， 造成油液外 泄漏 。另外 ，当负载过大 或摩擦阻力 过大 ，活塞 与缸筒 或活 塞杆 与缸 盖 的配合过 紧 ， 密封圈摩擦力过大甚 至卡住 ，缸筒进 油 口被活塞 堵塞 ，油液不能进入液压缸 ，造成压力不足 。 2 ． 3液压阀的原 因 液压系统 的工作 压力 由溢流 阀调定 和控 制 ， 压力故 障的 7 0 ％是溢流阀故障。当溢流 阀调节压 力 的螺钉 由于振动而使锁 紧螺母松动而造成调整 压力太低 时，则整个系统 的压 力就上不 去。另外 主 导 阀弹簧失效或太软 ，导阀与 阀座 、主 阀 芯圆锥 面与阀座 的锥面未经过 良好磨合而造成接 触不好 、密封不 良、主阀芯阻尼孑 L 堵塞 、主阀芯 在开启位置卡住等原 因都会 造成压力上不 去 ，液 压缸不能推动负载。 滑阀式换 向阀阀芯 与阀孑 L 座之 间采 用间隙密 封 ，配合间隙通常为 0 ． 0 2 0 ． 0 5 m m，当压力油内 携带的杂 质磨 屑流经换 向阀时会划伤 阀芯和 阀体 的结 合面 ，破坏 密封 ，造 成换 向阀 内泄 漏太 大 ， 部分油流从 间隙处 流回油箱 ，流 向液压 缸的流量 减少 ，且 会 造 成 一定 的压力 损 失 ，油压 也 会 上 不去。 2 ． 4液压油的原因 系统长时间使用 ，液压元件 内各摩擦 副磨损 产生的屑沫进 入液压油循环系统。随着时 间的推 移 ，磨损越来 越严重 ，产生 的屑沫越来 越多 ，当 屑沫随油液流 回油箱经过 回油滤油器 时 ，部分杂 质会附着在滤芯上 ，导致滤芯堵塞 回油背压 P 过 高 ，回油阻力增大，液压缸 出现 “ 没力”现象。 液压油不清洁有 微小磨 屑存 在 ，还会 造成液 压阀芯 滑动不 畅甚 至卡死 ；液压 油箱 油量 不足 、 吸油滤油器堵塞造成油管吸扁吸油不 畅以及 油路 一 】 01 堵塞等原因，都可使系统压力不足。 3 案例分析与排除故障方法 液压设备故障生成发展 的因果关 系较 为复杂 ， 为了节省排除故障时 间，减少装拆 过程 的工作量 以及避 免 因装 拆带来 的不 利影 响 ，不 能盲 目地 、 不分先后地逐一拆卸 与检查液压元 件与部件 ，故 障诊断人员必须在对液压故障症状表 面进行 观测 的基础上 ，根据故 障发生 的规 律 ，有侧 重 、有次 序地检查液压装置 的内部状况 ，诊断与排 除液压 故障。下面以塔式起重机举 升液压缸 的故 障排查 为例进行说明 3 ． 1 液压回路与症状 Q F E 2 5型塔式 起 重机 液压 系统 如 图 4所示 ， 故障症状为液压泵启动后 ，举 升缸不能完成顶 升 动作。查障时将换向阀 7处于 b 位 ，活塞缸无杆腔 进油，压力表测得油压为 9 MP a ，而系统设计 的举 升压力为 1 3 MP a ，不能 完成顶升动作 ，表明故 障 原因是工作压力不足造成液压缸“ 没力” 。 1 ．油箱2 ．过滤器3 ．齿轮泵4 ．电动机 5 ．溢流 阀6 ．压力表 7 ．换 向阀8 ． 节流 阀 9 ．双向液压锁1 0 ． 液压缸 图 4 Q F E 2 5型塔式 起重机液压系统 3 ． 2 分析排查故障过程 1 液压缸 1 0泄漏故障排查 将活塞杆端部 与塔身脱开 ，使活塞杆空 载往复运动数 次后 ，在 一 1 0 2 一 任一位置停 留一段 时间 ，观察活塞杆 是否在 自重 的作用下有缓 慢下沉现象 ，如没有下沉 ，说 明缸 内无泄漏。 2 溢流阀 5压力调不上去故障排查本系统 调压 阀为 Y F型高 压 溢 流 阀，额 定 压 力 可 达 3 2 M P a 。连接量程为 2 5 MP a的压力表 ，逐步旋 紧溢 流阀5的压力调整手轮 ，旋 紧手轮 ，压力表 6显示 的最大压力仍为 9 M P a ，换用备用溢流阀进行 同样 的操作 ，调压力仍为 9 MP a ，则说明溢流阀本身没 有问题 ，而是系统工作压力上不去。 3 液压油故障排查 观察油箱油标 ，发现油 量正常。液压缸往复运动速度正 常，无异常噪声 ， 吸排油滤油器没有 堵塞 ，也不存在 吸不到油或 背 压过高的现象。 4 液压泵 3故 障排查该系统 中所采用液压 泵为 C BE型齿轮泵 ，其壳体与端盖为铝合金材 料 ，端盖上有 弓形 密封 圈，采用 8字型浮 动轴套 补偿轴向间隙 ，轴承 为滑动轴承。卸下该泵解 体 检查时发现 ，泵端盖上 的密封 圈有损 伤 ，从 而使 弓形密封圈内外压力 串通 ，轴 向间隙得不到补偿 ， 目测和触检发现靠近吸油腔一侧的壳体上有深达 1 ． 0～1 ． 5 mm 的沟槽 ，使径 向间隙变 大 这就是 造成该故障的原因 ，因齿轮受到不平衡径 向力作 用而使滑动轴承磨损，导致壳体磨损，发生扫膛 一 内泄 一压力低 。 更换齿轮泵 ，重新启动液压泵 ，症状消除。 参考文献 [ 1 ]黄志坚 ．液压故障速排方法、实例 与技巧 [ M] ．北 京 化学工业 出版社 。2 0 0 9 ． [ 2 ]陈立群 ．液压传动与气动技术[ M] ．北京中国劳动 社会保障出版社 ，2 0 0 9 ． [ 3 ]杨柳青 ．液压与气压传动[ M] ．北京 机械工业出版 社 ，2 0 0 8 ． [ 4 ]张峰 ．塔式起重机液压系统故障诊断与排除[ J ] ．建 筑机械，2 0 0 7 1 2 6 4，6 5 ． 作者地址 广 东省中山市东 区兴文路 7 2号 邮 编 5 2 8 4 0 0 收稿 日期 2 0 1 40 5 2 0 起重运输机械 2 0 1 4 9