液压系统的维护

null液压系统的维护 液压系统的维护 Engineer Dep. 1 液压设备概述 1 液压设备概述 null1．1液压系统的工作原理 液压设备是一种动力传递与控制装置，通过它人们可根据需要实现机械能－液压能－机械能的转换。 （1）电动机驱动液压泵旋转，将油液吸入，然后将油排入系统。 （2）各类控制阀则用于限制，调节，分配与引导液压参量，以满足各种应用的需要。压力阀被用于调节系统的压力，方向阀被用来控制执行件运动的方向，流量阀被用于控制执行件的运动速度。 （3）执行元件液压缸或液压马达在压力油的驱动下作直线运动或转动，驱动负载运动。 null图1 液压系统示例null1.2 液压元件 液压元件是液压设备的基本组成单元。在此，简要地介绍一下各主要液压元件。 (1)液压泵 液压泵是机械能－液压能转换元件，它负责向液压系统提供合符要求的压力油源。　 液压泵按结构主要分为齿轮泵、叶片泵与轴向柱塞三种，按压力等级可分为低压泵、中低压泵与高压泵三种，按排量的大小有大型泵与小型泵之分。按排量变化情况有定量泵与变量泵之分。图2、3、4所示分别为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵。 null图2 齿轮泵null图3 叶片泵null图4 柱塞泵null（2）液压阀 1）压力阀。压力阀是液压系统的压力调节与限定元件。压力阀主要包括各类溢流阀、减压阀与顺序阀。目前，大多数压力阀均为二级阀。图5所示为溢流阀。 2）方向阀。方向阀用控制液压回路的通断的液流的正反流向。方向阀主要包括各类换向阀和单向阀，换向阀是断续工作的，其寿命以换向次数计。图6所示为电磁换向阀。 3）流量阀。流量阀用控制流经油路的流量，以控制执行件的运动速度。流量阀主要是各类调速阀与节流阀。图7所示为调速阀。null图5 溢流阀null图6 换向阀null图7 调速阀null（3）液压执行件 1）液压缸。液压缸在压力油的作用下推动负载作直线运动。图8所示为液压缸。 2）液压马达。液压马达压力油的推动下产生旋转运动，对负荷输出转速与扭矩。液压马达主要有齿轮马达、叶片马达、轴向或经向柱塞式液压马达。图9所示为柱赛式液压马达。 （4）液压辅件 液压辅件主要包括密封件、过滤器、蓄能器、冷却器、管件、仪表等。 null图8 油缸null1压盖 2 斜盘 3连杆 4柱塞 5 转子 6 外壳 7 配流盘 8 芯管 9 供油盖 图9 液压马达液压设备常见 故障与原因液压设备常见 故障与原因null2．1 压力失控问及原因 液压设备的压力失控，是最常见的故障，主要表现在：系统无压力，压力不可调，压力波动与不稳，以及卸荷失控等。 null（１）系统无压力 设备在运行过程中，突然系统压力下跌至零并无法调节，多数情况下是调压系统身的，应从下列方面去找原因： 溢流阀阻尼孔被堵住； 溢流阀的密封维面上有异物； 溢流阀主阀芯在开启位置上卡死； 卸荷换向阀的电磁铁烧坏，电线断或电位号未发出； 对于比例溢流阀还有可能是电控制信号中断； 设备在停开一段时间后，重新启动，压力为零，可能原因有： 溢流阀在开启位置锈结； 液压泵电机反转； 液压泵因过滤器阻塞或吸油管漏气未吸上油； 设备在检修，元件装拆更换后出现压力为零现象，可能原因如下： 液压泵未装紧，不能形成工作容积； 液压泵内未装油，不能形成密封油膜； 换向阀芯装反。 null（２）系统压力过低 这类问题一般由内泄漏引起，主要原因有： 液压泵磨损，形成间隙，调不起压力，同时也使输出流量下降。 溢流阀主阀芯与配合面磨损，使溢流阀的控制压力（二级压力）下降，引起系统压力下降。 执行件（液压缸或液压马达）磨损或密封损坏，使系统压力下降或保持不住原来的压力，如果系统中存在多个执行件，某一执行动作压力不正常，其它执行件压力正常，则表明此执行件有问题。 系统内有关的阀，阀板存在缝隙，形成泄漏，使压力下降． null（３）系统压力居高不下， 且调节无效 这类问题的原因一般都在溢流阀上，即溢流阀失灵。 当主阀芯在关闭位置上被卡死，绣结住，必然会出现系统压力上升且无法调节的症状。 当溢流阀的先导控制油路被堵死时，控制压力剧增，使系统压力也突然升高。 null（４）系统压力漂移与波动 压力漂移上指系统压力不能在调定值上稳定，随运行时间发生变化。压力波动是指系统的压力出现明显的振动。 引起系统压力漂移的主要原因是油温的变化，使油粘度下降，引起系统压力变化。 系统不合理，如液压泵过大，而实际负载流量较小，大部分油经溢流阀溢流，引起系统节流发热，油粘度下降，导致压力下降。 系统中存在泄漏口，也会因节流发热而使系统压力漂移。 系统冷却能力不足或失效也会引起这一问题。 此外，溢流阀的调节螺松，没有用螺母固定，也会使其调节状态变化，引起系统压力下降。 比例压力阀因控制电路的参数漂移，引起信号的漂移，最终引起控制压力的漂移。 null系统压力波动的原因比较复杂，主要是： 溢流磨损，内泄漏严重，使调节压力不稳定。 溢流阀内混入异物，其内部状态不确定，引起压力不稳定。 油内混入空气，系统压力较高时气泡破裂，引起振动。 导轨安装及润滑不良，引起负载不均，进而引起系统工作压力的波动。 液压泵磨损，如叶片泵定子内曲线磨损，泵轴承磨损等均会引起明显的压力波动与噪声，且症状随着工作压力的升高而增大。 柱塞式液压马达因结构原因，会产生脱落与撞击现象，引起压力波动。 null2．2 速度失控 液压系统的速度（转速）失控，主要表现在速度慢、速度不可调、速度不稳、爬行等。 null （1）速度慢 系统运动速度慢，有多方面的原因，主要是：　　 液压泵磨损，容积效率下降。 换向阀磨损，产生内泄漏。 溢流阀调节压力过低，使大量的油经溢流阀回油箱。 执行元件磨损，产生内泄漏。 系统中存在未被发现的泄漏口。 串联在回路中的节流阀或调速阀未充分打开，或其 他原因使油路不通畅。 系统的负载过大，难以推动。 null  （1）   速度不可调 这类问题一般是由于流量控制阀卡死，锈死等原因引起的。电液比例调速阀如果电气信号不能调节则无法调整系统的速度。 （2）   速度不稳定 引起这类问题的主要原因是： 温度的变化，引起泄漏量的变化，致使可供给负载的流量变化，这与温度变化引起系统压力变化的情形相似。 节流阀的节流口有一个低速稳定性问题，这与节流口结构形式，液压油污染等因素相关。 液压系统混入空气后，在高压下气体受到压缩，当负载解除之后系统压力下降，压缩气体急速膨胀，使液压执行元件速度剧增。 null  （4）   爬行 执行元件的爬行是液压系统常见的问题。“爬行”指液压执行运动缓慢与断断续续的情形。引起爬行的主要原因是： 油内混入空气，引起执行件动作迟慢，反应滞后。 压力调得过低，或调不高，或漂移下降．当负载加上各种阻力的总和与液压力大致相当时，执行元件表现为似动非动。 系统内压力与流量过大的波动引起执行元件运动不均。 液压系统磨严重，工作压力增高则引内泄漏显著增大。执行件在未带负载时运动速度正常，一旦带上负载，速度立即下降。例如，平面磨床的主工作台在工件未碰到磨头时运动速度正常，一旦碰到磨头，速度变得非常慢就属于这类问题。 导轨与液压缸运动方向不平行，或导轨拉毛，润滑条件差，阻力大，使液压缸运动困难且不稳定。 电路失常也会引执行元件运动状态不良。例如，当行程开关接触不良时，供给电磁铁的电信号也可能是断断续续的，由此引起换向阀不能可靠地开启，并使执行元件的运动不稳定。 null2．3 动作失控 液压系统执行件动作失控是常见的症状。主要表现在： 不能按设定的秩序起始动作与结束动作； 出现意外的动作； 动作不平稳。 null （1） 动作不能按设定的秩序起始 引起这类问题的直接原因主要是换向阀没有正常开启，可能的影响因素有： 换向阀阀芯卡死。 换向阀顶杆弯曲。 换向阀电磁铁烧坏。 电线松脱。 控制继电器失灵，使电信号不能正常传递。以及电路方面的其他原因使电信号中断。 操作不当。有的开关与按钮没有处在正确的位置便会切断控制信号。例如，注塑机的安全门打开以后，不能实现闭模运动，因为这时安全门将闭模运动的控制电路与控制油路切断了。串联在回路中的节流阀，调速阀卡死，无法实现正常动作，油液通道中任何一处出现意外堵塞（执行件），便不能正常启动。 由于各种原因，液压动力源不能由泄卸状态转入工作状态，也不能正常地推动执行元件运动。 当负载部分出现了故障，无法将它推动的情况也是偶有出现的。 null（2）动作不按设定的秩序结束 这类问题一般是由于换向阀不能及时关闭所引起，可能原因有： 换向阀卡死，阀芯不能复位。 换向阀弹簧折断，阀芯不能复位。 换向阀的电信号未能及时消失（如执行开关故障，时间继电器故障，中间继电器故障等）。 null（3）出现意外的动作 这类问题主要有换向阀故障与电信号故障引起。 换向阀的阀芯装反。如两位的换向阀开闭位置颠到了，便会出现未通电便有动作的现象。 由于电路的故障，电磁铁得到了错误的电信号，引起误动作。 null 2．4 振动与噪声 液压设备在运行时产生的振动与噪声超过了正常状态，表明系统存在问题，现简要介绍各液压元件的振动与噪声。 null （1）液压泵的振动与噪声 液压泵有多种振动与噪声，其原因与机理差异很大。 液压泵的运动件磨损，引起压力与流量的脉动，同时使噪声增大。 轴承磨损之后，泵的振动与机械噪声增大。 油的粘度太高，吸油过滤器阻塞或油面过低，引起泵吸油困难，产生气穴，引起重的噪声。 轴向柱塞泵由于油污染，吸油不畅，引起滑靴与斜盘干磨擦，发出尖励的声响。 叶片泵转子断裂，引起压力波动及噪声。 电机与泵轴的联接不同轴或松动，引起机械噪声。 一般情况下，齿轮泵与轴向柱塞泵的噪声比叶片泵大得多。 null （2）液压马达的振动与噪声 液压马达的振动与噪声主要有下列几种情形： 轴承及零件部件磨损。 液压马达传动轴与负载传动轴联接不同心。 轴向柱塞式液压马达因结构原因产生脱缸与撞击。 （3）   溢流阀的振动与噪声 溢流阀也是振动与噪声源，在大型溢流阀上，症状比较明显，主要的振动与噪声原因是阀座损坏。阀芯与阀孔配合间隙过大，以及阀芯因内部磨损，卡滞等引起动作不灵活。溢流阀也可能由于谐振而产生严重的噪声及压力波动。 null  （3）   电磁铁的振动与噪声 电磁铁因阀芯卡滞，电信号断续，电磁阀两对电磁铁同时得电而产生明显的振动与噪声。 （4）   管道的振动与噪声 各类刚性管道，因安装不牢靠，或过长的管道没有合适的支承座，会产生明显的振动与噪声，且系统压力越高，问题越严重。 null2．5 泄漏 泄漏是液压系统的老大难问题。现场液压故障与处理工作的很大一部分就是分析与排除各类密封失效故障。在此，简要介绍各类常见的泄漏问题及引起原因。 null  （1）   现场各种密封失效问题 各种因密封失效而引起外泄漏的情形主要是： 液压缸活塞杆与端盖之间的密封失效，形成外泄漏。 换向阀两端的密封失效，换向时油液外溅。 阀与阀板及阀与阀之间联接处密封失效，引起外泄漏。 液压泵或液压马达旋转轴密封失效，引起外泄漏。 油管及管接头联接松动引起外泄漏。 活动油管因密封件损坏或安装误差产生外泄漏。 各种内泄漏主要是液压元件内部液流通道之间的密封损坏引起的，这类损坏可能是有关零件或密封件磨损，也可能是阀或阀板因铸造砂眼，裂缝或加工失误引起的流道串通．液压系统内泄漏的存在，使系统出力下降，效率下降，发热增大及油温升高，致使系统动作秩序错乱，无法正常工作。 null（2） 密封失效的原因 密封故障的原因很广泛，可归纳为四大类： A 产品结构不合理。属这类问题的有，密封方式选择错误，密封件形状及选择错误，参数设计错误，密封支持面或接触面设计错误等， B 加工装配质量差。这类问题主要表现在密封件尺寸精度超差，粗糙度超差，引起密封部位偏心，拉伤，压不紧，或压得过紧。安装孔口没有倒角与去毛刺引起密封件在安装时被剪切与划伤。零件机械加工质量差，引起砂眼与裂缝，表面不平，油路串通等。在装配方面，引起密封失效的原因是：装配环境不清洁，将质杂带进密封部位，野蛮装配破坏密封件，没有安装在正确位置上，使密封件压坏，安装的精度不足引起偏心，一边紧一边松．管接头没有上密封胶，阀类件少上螺钉，将密封件密封方向装反等。 null C 密封件质量不好或选用不当。有的密封件外观质量差，表面粗糙，尺寸与形状误差大．旋转轴唇形密封圈弹簧尺寸误差大，可能造成松动。密封材料的耐油性能差，老化速度快，保存期短，压缩后产生永久变型。 D 使用不当。工作条件恶劣（高温、高速、高压），引起密封件老化过速，失去弹性，产生泄漏。维护保养不及时，不彻底，该换的密封件未换，压力调得过高，液压冲击太大，将管接头振松，错用了密封，如截面，直径及密封方式错误等。 null（3）密封件的损坏 密封件损坏是密封失效的主要与直接原因： A 磨损。密封件与金属表面滑动产生磨擦使密封件磨损。油内污染物（尤其是金属类颗粒）。金属表面过高的粗糙度，装得太紧等因素加速这种磨损。 B 缝隙挤压变形，密封件在高压下产生液化现象，进入密封面的缝隙。密封件与密封沟槽之间的相对运动会促进这一过程，缝隙挤压导致密封件完全损坏，表面撕裂或破碎，还可能出现塑性变形。加密封挡圈可以避免挤出现象。 null C 翻转。这类故障在使用唇形密封件（如液压缸里的密封件），它是以密封件从沟槽中部分地被挤出为特征的。液压设备运行时，密封沟槽里的压力很大，这个压力作用于密封件的根部，根部被磨损掉了，然后在摩擦力的作用下，密封件被翻过来并以密封沟槽里脱出，密封唇被切一开或压断，密封件完全损坏。 D 各部开裂。唇形密封件的各部是应力集中处，受到压力冲击时，容易裂开。 E 扭转。当唇形密封件在运动中产生较大的磨擦力时，可能产生整圈或局部的扭转。 F 偏磨。这是密封件损坏的主要原因之一。密封件本身偏心，密封支持面偏心，往复运动件与密封件配合面有部分拉毛，受到径向载荷等，均引起偏磨。 G 材料老化。密封件因使用期太长，保存太久或其他原因氧化而变硬，变脆，失去弹性，便不再起密封作用。 null2.6 温度升高异常 (1)设计不当 如油泵排量过大使溢流量过大，油箱过小使散热困难，液压管路管径小，弯头多，管道长，无卸荷回路，引起系统发热量增大。 (2) 使用不良 环境温度高，冷却条件差，油的粘度太高或太低，调节的功率太高，液压系统混入异物引起堵塞等，也会引起油温升高。液压泵内因油污染等原因吸不上油引起干磨擦，会使泵内产生高温，并传递到液压泵的表面。电磁阀没有吸到位，使电流增大，引起电磁铁发热严重并烧坏电磁铁。 null（3）液压元件磨损或系统存在泄漏口 当液压泵损，有大量的泄漏油从排油腔流回吸油腔，引起节流发热．其他元件的情形与此相似。如果液压系统中存在意外泄漏口，由于节流发热会使油温急剧升高。 null3 液压系统日常检查 null 日常检查的要点和程序即用目视、听觉和手摸等简单的进行外观检查，检查时既要检查局部也要注意设备整体。 在检查中发现的异常情况，对妨碍液压设备继续工作的应作应急处理；对其他的则应仔细观察并记录，到定期维护时予以解决。 液压设备的异常现象和故障，应在泵的起动前后和停车前的时刻检查，这时检查最容易发现问题。 在泵起动时液压设备的操作必须十分注意，特别在冬天的寒冷地区等低温状态起动和长期停车后起动更要密切注意。 null 3．1 泵起动前的检查 （1）根据油位指示计检查油箱油量。经常从加油口检查油位指示计是否指示有误差。液面要保持在上限记号附近。 （2）从油温计检查油箱的油温。如采用Nl 50汽轮机油或相当的油，其油温在10oC以下时，须注意液压泵的起动，起动后要空载运转20min以上。在0 oC以下运转操作则是危险的。 null 3)从温度计了解室温。即油箱油温较高管路温度仍要接近室温。所以在冬季温度转低时，要注意泵的起动。 4)停车时，压力表的指针是否在0MPa处, 观察其是否失常。 5)溢流阀的调定压力在0MPa时，起动后的泵的负载很小，处于卸荷状态；小型设备除温度外，还要注意溢流阀的调定压力，然后进行起动。 null3.2泵的起动和起动后的检查 （1）泵的起动应进行点动 对于冬季液压油粘度高的情况(300mm2／s以上)和溢流阀处于调定压力状态时的起动要特别慎重。 从点动到连续运转应按下述方式进行： 点动起动(运转3s)-停车(重复3~4次)。 点动起动(运转5s)-停车(重复3~4次)。 点动起动(运转l0s)-停车(重复2~3次)。 连续无负载运转(各部分预热)-l0~20min。 连续运转。 null 2)在点动中，从泵的声音变化和压力表压力的稍稍上升来判断泵的流量。泵在无流量状态下运转l min以上就有咬死的危险。 3)操作溢流阀， 使压力升降几次， 证明动作可靠、压力可调，然后调至所需的压力。 4)操作上述3)项时，检查泵的噪声是否随压力变化而变化，有不正常的声音。 如有“格利、格利”的连续声音，则说明在吸入管侧或在传动轴处吸入空气。如高压时噪声特别大，则应检查吸入滤网、截止阀等的阻力。 null 5)检查吸油滤网，在泵起动后是否有堵塞情况，可根据泵的噪声来判断。 6)根据在线滤油器的指示表了解其阻力或堵塞情况，在泵起动通油时最有效果，同时弄清指示表的动作情况。 7)根据溢流阀手柄操作、卸荷回路的通断和换向阀的操作，弄清压力的升降情况；根据压力表的动作和液压缸的伸缩，弄清响应性能。使各液压缸、液压马达动作2次以上、证明其动作状况和各阀的动作(振动、冲击的大小)都是良好的。 null表1所示为起动前后的检查顺序。 序号1—5项的检查在泵起动之前，6—12项的检查则在泵的起动之 后。 null  表1 起动前后的检查顺序null (2) 运动中和停车时的检查 用较简单的检查，了解清楚泵和控制阀的磨损情况、外漏、内部泄漏的变化、油温上升等情况。检查的要点如下： 1)目测检查油箱内油中气泡、变色(白浊、变黑)等情况。如发现油面上有较多气泡或白浊的情况，须研究其原因。 2)用温度计测定油温及用手摸油箱侧面，确定油温是否正常(通常在60 0C以下)。 3)打开压力表开关，检查高压下的针摆。振动大的情况和缓慢的情况届异常。正常状态的针摆应在 0.3MPa以内。 4)根据听觉判断泵的情况，噪声大、针摆大、油温又过高，可能是泵发生磨损。 null 5)根据上述4)点，对比一下泵壳温度和油箱温度，如前后二者温差高于5 oC，则可认为泵的效率非常低，这一点可用手摸判断。 6)检查油箱侧面、油位指示针、侧盖等是否漏油。 7)检查泵轴、连接等处的漏油情况。高温、高压时最易发生漏油。 8)检查液压缸停下时的停止状态、工作速度。另外检查在高温、高压下，在活塞杆处是否有漏油。 9)了解液压马达的动作、噪声、泄漏等情况。 10)检查各电磁阀的声音，换向时有无异常。用手触摸电磁阀外壳的温度，比室温高300 oC左右便可认为是正常的。 null 11)根据听觉和压力表检查溢流阀的声音大小和振动情况。 12)观察管路各处(法兰、接头、卡套)及阀的漏油情况，或用手摸检查；保持管路下部清洁，以使简单观察即能发现漏油。漏油一般在高温高压下最易发现。 13)检查管路、阀、液压缸的振动情况，检查安装螺栓是否松动。 null 表2 运转中和停止时的检查顺序