《模块七液压气动系统故障诊断与排除电子课件 液压与气动技术（第2版）.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模块七液压气动系统故障诊断与排除电子课件 液压与气动技术（第2版）.pptx（65页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、模块七液压 气动系统故障诊断与排除电子课件 液压与气动技术（第2版）模块七 液压/气动系统故障诊断与排除ChartChart模块导读液压/气动系统广泛应用于工业生产领域和工程机械中,依靠压力能来传递信号和动力,传递介质被封闭于密封容腔内。系统有故障时,判断故障点成为初学者的一个障碍。如果设备的电气故障或其他故障掺杂其中,更会给维修者带来麻烦。本模块主要介绍液压/气动故障现象与故障源的关系、故障诊断方法等。一般在学员完成本教材模块一模块六内容的学习,并且有一定的实训练习经历后,才进行本模块的学习。ChartChart学习单元一 液压系统故障诊断与排除【任务介绍】图7-1所示为定量泵供油系统的液压
2、锁紧回路,已知1.1调节系统压力为50bar,1.3调节通过流量为2L/min,液压缸活塞直径为25mm,活塞杆直径为16mm,活塞行程为200mm,油缸负载为320N,液压泵流量为4L/min。试结合液压锁紧回路图分析下列问题,并在实验台上搭接回路,模拟问题(5)检验分析结论是否正确。ChartChart(1)液压锁紧回路图及元件的作用是什么?(2)计算活塞杆伸出和返回时间。(3)为什么有时需要在液压设备中设置液压锁紧?(4)1.3是什么阀?该阀有何优点?(5)哪些阀能阻止负载下降?如果活塞杆在停泵状态下下降,如何区分具体是由哪个阀引起的?(6)还有哪些因素会引起负载下降?如何判断是由该因素
3、引起活塞杆在停泵状态下下降的?START10%20%30%40%ChartChart【任务分析】要想完成任务分析,图7-1中各元件都是需要认识和了解的,还要掌握液压缸计算,常用液压件的作用及工作特点,以及液压系统故障产生原因和解决对策。这些内容是在前面学习模块内容基础之上测试学习者对所学知识能否达到灵活运用和是否具备了分析、解决实际问题能力的一个很好的检验。因此,有必要对相关知识进行总结归纳。通过对液压系统的常见故障现象分析,掌握液压系统的维修知识是本单元所要学习的内容。ChartChart20%30%50%知识目标(1)能读懂简单的液压原理图,能正确分析力传递与信号传递的路线;(2)了解液压
4、传动典型元件的检查与维修;(3)了解简单液压设备一般使用注意事项;(4)掌握基础液压系统故障诊断与排除的基本方法。能力目标(1)能够根据简单液压系统的故障现象判断可能的故障原因;(2)能够根据液压系统故障原因,给出可行的解决方案。ChartChart一、液压设备基本特征START10%20%30%40%液压设备是一种动力传递与控制装置,通过它可根据需要实现机械能液压能机械能的二次转换。液压设备又是一种综合多种技术的设备,包括机械、液压传动、电气、电子、计算机及PLC等技术,图7-2所示为液压产品应用举例。它与控制技术同样关系密切,与电气、电子及计算机系统有广泛的能量与信息的交流,两者之间相互依
5、赖、相互渗透。液压设备故障诊断与监测涉及各类测试手段,它与测试技术不可分离,设备故障诊断人员不仅应掌握有关的测试技术的基础知识,还应熟练掌握有关的测试技能。ChartChart二、液压设备故障概念35%15%13%49%液压设备故障是指液压元件或系统丧失了应达到的功能或出现某些问题。“功能丧失”分为几种情况:“完全丧失功能”是破坏性故障(如泵轴扭断、电磁铁烧坏);“降低功能”是功能性故障(如泵容积效率下降、气缸速度减慢);“出现问题”的系统会产生振动、噪声。而系统功能的丧失与出现问题往往联系在一起,它们都是液压装置内部条件(结构状况)及外部条件(输入量)未满足其正常运行的要求所引起的。液压设备
6、故障诊断与排除比较困难,下面以液压设备为例,简单介绍液压设备故障特点。ChartChart三、液压系统故障分析45%55%1.液压系统故障的属性液压系统故障的属性一般可以通过以下几方面加以描述。1)故障种类(1)初期故障。初期故障是在调试阶段和开始运转的两三个月内发生的故障,通常原因是:元件加工、装配不良,设计失误,安装不符合要求,维护管理不善等。(2)突发故障。系统在稳定运行时期内突然发生的故障。(3)老化故障。个别或少数元件达到使用寿命后发生的故障。针对不同故障种类应该采取不同解决措施。ChartChart2)故障元件液压设备以元件为基本组成单元,液压系统故障一般情况下就是某一具体元件的故
7、障,只有在对液压元件的原理、结构、功能、失效机理等有了深入、系统的认识之后才能顺利地分析现场故障和排除故障。液压系统故障分析的一个重要特点是通过对系统性能变化的考察来推断元件的损坏,这里尤其要注意的是系统性能变化与元件损坏之间的各种关系。图7-3所示为双泵(高压小流量泵与低压大流量泵)供油液压系统。当液压缸负载较小时,两个泵同时供油,为低压大流量工作状态;当液压缸负载增大,系统压力大于右边溢流阀调定压力时,低压大流量泵卸荷,而左边高压小流量泵继续供油。当系统压力不能升高时,只有读懂液压原理图才能判断出可能的故障元件,如左边的溢流阀故障或左边的液压泵故障。ChartChart3)故障参量故障参量
8、即表征液压装置功能丧失或出现问题的物理量,如压力、流量、泄漏量、速度(或转速)、力(或转矩)、动作顺序、位置、效率、振动、噪声及吸油口的真空度等。上述参量值如超出了规定的范围,即表明系统发生了故障。4)故障症状故障症状即故障参量超出了规定的范围,且被人们观测到的现象。它是故障的外在表现。5)故障信息故障信息即反映液压装置内部损坏情况的特征信息。故障症状显然是故障信息,另外,设备的异常现象、报警信号、系统测试分析结论、使用期限、维护保养状况、运行及修理记录等在一定的条件下也是故障信息。故障信息与故障成某种对应关系,它是判断故障的起点和依据。ChartChart6)故障原因故障原因即引起故障的初始
9、原因,主要有油污染、机械磨损与断裂失效、设计制造问题、安装问题、环境条件不符、人为因素等。因果关系分析是具体的现场液压故障分析的主要内容,找出最初原因是其直接目的。图7-4所示为液压卸荷回路故障诊断,均为先导式溢流阀通过二位二通电磁换向阀控制遥控口,带电保压、断电卸荷。如系统卸荷失效,可能原因为油液污染造成电磁换向阀阀芯卡死、遥控口堵塞等。电磁铁不能断电也会造成系统卸荷失效。ChartChart7)故障范围故障范围即故障的涉及面。有的故障是单一性的,有的故障是综合性的。前者是由个别因素异常引起的结果,而后者则会涉及多环节参与部分。液压油脏引起液压系统多处阀芯卡死,电磁铁烧坏等;设备使用时间长,
10、多处磨损,引起系统压力与流量下降等就属于综合性故障。8)故障强度故障强度即故障的严重程度,也就是液压装置损坏的严重程度。严重故障强度高,轻微故障强度低。在现场应注意发现故障苗头,避免严重故障。轻微故障往往信息量不充分,现象不明显,所以故障分析的难度会更大。9)劣化速度劣化速度即故障产生、发展的速度。有的故障是突然产生的,而另一些则是逐步发展的,如零件疲劳断裂、电线脱落是突发型故障。对于突发型故障,应注意掌握故障的预兆;对于渐变型故障,更应长期监测,以弄清其发展趋势。ChartChart60%10)故障时效故障时效即故障的作用持续状况。有的故障是暂时的、间断性的、时有时无的。例如,污染物堵住了节
11、流口,后来油液冲走了污染物;行程开关紧固件的松动,换向阀可能不会及时换向。而另一些故障一旦出现,只有在修理或更换零件之后系统才能恢复功能,这类故障是永久性故障。暂时性故障原因在外部,永久性故障的直接原因在元件内部。11)故障频率故障频率即故障出现的频繁性。有的故障经常出现,有的故障偶尔出现。对经常出现的故障,应考虑采取有力措施消除其根本原因。偶发性故障分析起来则要困难得多。ChartChart2.液压系统故障的重要特点与一般的机械、电气故障相比,液压故障具有下列特点。1)隐蔽性液压装置的损坏与失效往往发生在深层内部。由于机构不便装拆,现场的检测条件也很有限,因而故障难以直接观测,各类泵、阀、液
12、压缸与液压马达无不如此。由于表面的症状个数有限,加上随机性因素影响,因而故障分析也很困难。如大型液压阀板内部孔系纵横交错,一旦出现串通与堵塞,液压系统就会出现严重失调,在这种情况下找故障点难度很大。例如,图7-1中液压缸不能正确伸出,可能原因很多,造成压力低的原因有可能是油液污染造成的溢流阀故障,也有可能是泵损坏没有输出压力等。如果设备出厂时没有配置压力表,就会给故障诊断带来麻烦。如图7-5所示,当3个二位二通电磁换向阀都不带电时,系统压力为p1;当最下面电磁换向阀电磁铁带电时,系统卸荷;当中间电磁换向阀电磁铁带电时,系统压力为p3;当最上面电磁换向阀电磁铁带电时,系统压力为p2。如果系统一直
13、不能建立压力,故障原因可能是先导式溢流阀本身所带先导阀不能建压;下面电磁换向阀电磁铁一直带电或换向阀阀芯卡死造成P口与T口为接通状态;等等。要想判断具体原因,还需做进一步工作。ChartChart2)交错性液压系统的故障,其症状与原因之间存在各种各样的重叠与交叉。一个症状可能由多种原因引起。例如,执行元件速度慢引起的原因有负载过大、执行件本身磨损、机械导轨误差过大、系统内存在泄漏口、调压系统故障、调速系统故障及泵故障等。一个故障源也可能引起多处症状。例如,叶片泵定子内曲线磨损之后,会产生压力波动增大及噪声增大等故障症状,泵的配流盘磨损之后会出现输出流量下降、泵表面发热及油温升高等症状。一个症状
14、也可能同时是由多个故障源叠加起来形成的。例如,当泵、换向阀和液压缸均处于磨损状态时,系统效率有较大幅度的下降。逐一更换这些元件,效率也将逐步地提高。对于一个症状有多种可能原因的情形,应采取有效手段剔除不存在的原因。对于一个故障源产生多个症状的情形,可利用多个症状的组合去确定故障源。对于叠加现象应全面考虑各影响因素,并分清各因素作用的主次轻重。ChartChart85%3)随机性液压系统在运行过程中受到各种各样的随机性因素的影响,如电网电压的变化、环境温度的变化、机器工作任务的变化等。外界污染物的侵入也是随机性的。由于随机性因素的影响,故障具体发生的变化方向更不确定,会造成判断与定量分析的困难。
15、4)差异性由于设计、加工材料及应用环境等差异,液压元件的磨损劣化速度相差很大。一般的液压元件寿命标准在现场无法应用,只能对具体的液压设备与液压元件确定具体的磨损评价标准,这又需要积累长期的运行数据。ChartChart3.液压系统故障分析诊断方法1)一般方法液压系统故障分析诊断的一般方法可总结成“望、问、闻、切”四个字。(1)“望”。“望”即观察设备的运行环境,观察已经存在的表面故障现象,主要包括:观察执行机构运动速度有无变化及异常现象。观察各测压点的压力值大小,压力值有无波动现象。观察油液是否清洁,是否变质,表面是否有泡沫,油量是否在油标范围内,黏度是否符合要求。观察各接头、阀板接合面,油缸
16、、油泵等处是否有渗漏或滴漏等现象。观察活塞杆、工作台、油管等在工作时有无因振动而跳动的现象。观察用液压设备加工出来的产品的质量,判断运动机构的工作状态、系统的工作压力和流量的稳定性。ChartChartSTART10%20%30%40%(2)“问”。“问”即向操作人员询问故障机械的基本情况,如故障是突发的,还是渐发的。突发故障大多是由液压系统受到污染或意外载荷造成泵、阀或密封件失效引起的;渐发性故障多数是由密封件磨损严重引起的。主要询问设备运行情况和故障出现时设备的状态,主要包括:液压系统工作是否正常,液压泵有无异常现象。液压油更换时间,滤网是否清洁。发生事故前阀是否调节过,有哪些不正常现象。
17、发生事故前密封件或液压件是否更换过。发生事故前液压系统出现过哪些不正常现象。过去经常出现哪些故障,是怎样排除的。ChartChart(3)“闻”。“闻”即用耳听和鼻闻来感知一些关键元件的运行情况。噪声。检查油泵和液压系统工作时的噪声是否过大,分辨噪声的特征及各类阀的声音。冲击声。油缸换向时是否有冲击声,油缸活塞是否有撞击缸底的声音,换向阀换向时是否有严重撞击端盖的现象。气蚀声。检查油泵是否吸进空气。敲打声。检查油泵运转时是否有因损坏引起的敲打声。检查油液是否发臭变质,橡胶件是否因过热发出特殊的气味等。(4)“切”。“切”即感受设备的故障状态,主要由检修人员亲自检查系统的工作情况。温升。油泵、阀
18、、油管的温度变化。振动。油泵、阀、油管的振动。爬行。油缸、马达等执行机构运动过程中是否出现“走走停停”现象。松动。连接、固定、操纵、调节部位是否由于振动而螺母、螺栓产生连接松动现象。ChartChart图7-6所示为快进/工进速度切换液压回路图。电磁铁 Y2、Y3带电,活塞杆快速伸出,活塞杆运行至S2,电磁铁 Y3断电,Y2继续得电,油液只能经单向调速阀至油缸无杆腔,活塞杆运行速度为工作进给,活塞杆运行至S3,电磁铁 Y2断电,Y1得电,活塞杆快速返回。这是许多液压进给机械加工设备的典型回路。ChartChartSTART10%20%30%40%这时,如果液压缸活塞杆全程运行速度均为慢速即工作
19、进给,没有正常的速度切换,怎么判断故障点?根据“望、问、闻、切”的诊断思路,电磁铁 Y3正常带电断电是实现速度切换的前提,那么:先看电磁铁Y3是否得电(如果电磁铁插头有指示灯);询问近期液压系统是否维修更换元件;在活塞杆运行过程中,用手摸二位二通电磁换向阀后的 A口管路,感觉管路内油液流动变化等;用工具(如螺丝刀)通过二位二通电磁阀手动应急按钮强迫电磁阀换向。所有这些手段就是为了判定是液压回路问题还是电路问题。按照这个思路可以逐步排除可疑点,尽快找到故障源。排除故障过程中必须注意油缸、马达的位置,不能在拆除管路后出现危害设备、人员的危险情况;注意系统是否有残余压力,防止维修过程中出现喷油现象,
20、尤其是安装蓄能器的液压回路,油液要妥善处理不能污染环境、浪费能源;零部件拆下后敞开面应妥善保护,避免二次污染。气动设备结构相对简单,压力低,上述故障诊断方法同样适用于气动设备。ChartChart2)替换法将同类型、同结构、同原理的油压机上的相同元件,置换(互换)安装在同一位置上,以论证被换元件是否工作可靠。替换法的优点在于即使修理人员的技术水平较低,也能应用此法对液压系统的故障做出准确的诊断。但是,运用此法必须以同类型、同结构、同液压原理和相同液压元件的液压系统为前提,因此此法有很大的局限性和一定的盲目性。如图7-7所示,当二位四通电磁换向阀电磁铁断电时,活塞杆慢速伸出;当电磁铁带电时,活塞
21、杆快速返回。如果活塞杆在电磁铁断电时不能正常伸出,而维修者又没有太多液压系统维修经验,那么可以采用替换法,将认为可能的故障元件更换,以便判断故障。当然,盲目更换每个元件是不可取的,应该先判断一下可能原因,更换最值得怀疑的元件。ChartChart3)辅助法借助于简单的辅助零件,对液压系统的液压元件是否出现故障进行诊断。如采用截堵法,堵住阀等元件的油口和油缸油口,可以诊断出这些液压元件是否泄漏和失效;如用顶杆使换向阀换向,可诊断出换向阀是否出现如卡死、阀芯不到位等故障。4)逻辑分析法采用此种方法,要求维修人员具有丰富的理论知识与经验、足够的现场信息,且不遗漏相关因素;具有较强的分析能力,善于归纳
22、总结,并具有用不同的方式分析考察同一问题的能力。ChartChart4.液压系统及元件常见故障及解决对策1)压力失控问题及消除压力控制缺陷的改进措施(1)压力失控问题。系统无压力。设备在运行过程中,系统压力突然下跌至零并无法调节,多数情况下是调压系统本身的问题。应从以下方面去找原因:溢流阀阻尼孔被堵住;溢流阀的密封端面上有异物;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,连接导线被切断或电信号未发出;对于比例溢流阀还有可能是电控制信号中断。以图7-8所示的先导式溢流阀故障举例,因为结构中有1、2两个孔径只有0.81.2mm的节流孔,所以当油液被污染时很容易造成两个节流孔堵塞,从而造成
23、系统没压力。因此,配置先导式溢流阀的系统比配置直动式溢流阀的系统对油液清洁度要求更高。设备在停开一段时间后,重新启动,压力为零。可能的原因是:溢流阀在开启位置锈蚀,液压泵电动机反转,液压泵因过滤器阻塞或吸油管漏气未吸油。ChartChart设备经检修元件装拆更换后出现压力为零的现象,可能的原因是:液压泵未装紧,不能形成密闭的工作容积;液压泵不能可靠吸油;换向阀阀芯装反;换向阀本身问题,如 M 型中位机能换向阀,中位卸荷,只有在其换向后系统压力才可能上升。ChartChart系统压力不高。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,压力调不上去,同时也使输出流量下降;溢流阀主阀芯
24、与配合面磨损,使溢流阀的控制压力下降,引起系统压力下降;执行元件(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,若系统中存在多个执行元件,某一执行元件压力不正常而其他执行元件压力正常,则表明此执行元件有问题;系统内有关的阀、阀板存在缝隙,形成泄漏,使压力下降。系统压力居高不下。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或锈结住时,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。ChartChart以图7-9所示的某液压设备的先导式溢流阀故障举例,因不慎将先导阀阀座左端工艺螺塞拧得过
25、紧,将先导油路切断,结果使系统压力居高不下。35%15%13%49%ChartChart系统压力漂移。系统压力漂移即系统压力不能在调定值上稳定,随运行时间发生变化。引起系统压力漂移的主要原因有:油温变化,油温上升可使油黏度下降,引起系统压力变化;设计不合理,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;系统中存在泄漏口,会引起节流发热而使系统压力漂移;系统冷却能力不好。此外,溢流阀的调节螺栓松动也会引起系统压力下降。系统压力波动。系统压力波动即系统压力出现明显的振动。系统压力波动的原因比较复杂,主要有:溢流阀磨损,内泄漏严重,使调节压力不稳定;溢流阀内混入异物,其内部
26、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。ChartChart卸荷失控。液压系统中卸荷控制一般采用换向阀控制溢流阀或利用换向阀 M 型中位机能来实现。对于通过溢流阀卸荷的液压系统,主要故障症状是卸荷压力不为零,问题的原因是溢流阀主阀芯不能完全打开。溢流阀主弹簧预压缩量太大、弹簧过长或主阀芯卡滞等都会造成主阀芯不能完全打开,从而卸荷不彻底;另外,溢流阀在卸荷状态时,外部原因也可能导致主阀芯压力
27、平衡状态失控。如图7-10所示,当二位二通电磁换向阀卡死,不能充分打开时,也会使系统压力不能正常卸荷。如图7-11所示,采用 M 型中位机能换向阀的液压系统,卸荷失控问题可能由下列原因造成:换向阀装反,引起不卸荷;换向阀阀芯装反(M型换向阀主阀芯不对称),引起不卸荷;换向阀复位弹簧折断,阀芯不回中位,必然影响卸荷;若有比例压力阀的主阀弹簧可调,如果调得过紧,也不能充分卸荷。ChartChart(2)消除压力控制缺陷的改进措施。消除卸荷与换向时液压冲击现象的措施。高压大流量液压回路在卸荷或换向时会出现压力冲击,并引起严重振动,消除这类问题的基本做法如下。a.预先泄放回路中的压力。通过适当方式泄放
28、封闭在液压缸中的压力能,再操纵主液压系统,可消除压力冲击。b.延长压力泄放时间。液控单向阀普遍应用于大型压力机保压与泄压,液压系统在保压过程中,油的压缩、管道的膨胀和机器的弹性变形所储存的能量在泄压时会突然释放;液压缸在保压终了返回过程中,可能上腔压力未泄完下腔压力已升高,使液控单向阀的卸载阀和主阀芯同时顶开,从而引起液压缸上腔突然放油;二者合一,更加剧了液压系统的冲击振动与噪声。如图7-12所示,在液控单向阀的液控油路上设置一个单向节流阀,使液控口的通过流量得以控制,由此控制活塞的运动速度,达到延长泄压时间的目的,可消除压力冲击。ChartChart防止异常高压的措施。图7-13所示为防止液
29、压马达停止时异常高压的回路。当液压马达2驱动惯性大的负载,换向阀1回到中位时,产生大的液压冲击,设置制动阀3,可泄掉被压缩的高压油,同时又通过单向阀从油箱吸入油液填补另一侧油管中的真空,以防气穴产生。START10%20%30%40%ChartChart2)速度失控问题及其解决措施(1)速度失控。液压爬行指液压缸在低速时运动时断时续的现象。爬行是液压系统中常见问题,引起爬行的直接原因如下。油内混入空气,执行元件动作迟慢,反应滞后,故在低速液压系统初期调试时更容易产生爬行现象。当压力调得过低,或调不高,或漂移下降时,同时负载加上各种阻力的总和与液压力大致相当,执行元件表现为似动非动。系统内压力与
30、流量过大的波动引起执行元件运动不均。液压系统磨损严重,工作压力增高则引起内泄漏显著增大。执行元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,一旦碰到磨头速度就变得非常慢属于这类问题。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。电路失常也会引起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。ChartChart(2)解决措施。当执行机构有关摩擦面处于边界摩擦状态时,动、静摩擦系数差异大,动摩擦系数随
31、着速度增大而减小,由此引起执行机构低速稳定性差。可通过下列途径减小动、静摩擦系数之差。提高有关零件的几何精度,严格控制其形位公差与尺寸公差。减小导轨的摩擦系数,如修刮导轨、去锈去毛刺,使两接触导轨接触面积大于75%,调好镶条,使油槽润滑油畅通等。减小液压缸活塞杆轴线与导轨的平行度误差,如以导轨面为基准,修刮液压缸安装面,保证在全长范围内平行度误差小于0.1mm;以 V形导轨为基准调整液压缸活塞杆侧母线,使两者平行度误差在0.1mm以内;或采用球副连接活塞杆与工作台。提高液压缸活塞与活塞杆同轴度要求;所有密封件安装在密封沟槽内,不得出现四周压缩余量不等的现象,必要时以外圆为基准修磨密封沟槽底径;
32、密封装配时,防止过紧或过松;对于长期静置的液压缸,为避免密封损坏,建议每6周将液压缸转动90,防止密封件老化。ChartChartSTART10%20%30%40%3)温度异常问题及其解决措施(1)温度异常产生原因。功率损耗。在液压系统中,系统内部泄漏及运动部件的相互摩擦力的存在,会导致部分系统功率损失,这部分损失的功率转换为热量被系统的油液及元件吸收,使系统温度升高。根据能量守恒定律,系统损失的能量将会全部转换为热量,即系统损失的功率等于系统发热功率。同时应考虑系统的散热条件。系统设计及元件问题。液压系统油温及元件表面温度升高是一个比较普遍的问题,温升过高的主要原因是设计或制造不当。例如,设
33、计原理效率低,设计管路流速过快等;油箱容量太小,散热面积不够;系统中没有卸荷回路,在停止工作时液压泵仍在高压溢流;油管太细太长,弯曲过多;液压元件选择不当,使压力损失太大等;元件加工装配精度不高,相对运动件间摩擦发热过多;泄漏严重,容积损失太大等。ChartChart液压油问题。液压油使用不良引起温升过高:环境温度高,冷却条件差,油的黏度太高或太低,调节的功率太高;液压油内混入异物引起堵塞,进而引起油温升高;液压泵内因油污染等原因吸不上油引起摩擦力增加使泵内产生高温,并传递到液压泵的表面。元件维护不当和泄漏口问题。长期使用后缺少必要的维护,电磁阀吸不到位,使电流增大,引起电磁铁发热严重,并烧坏
34、电磁铁;液压元件磨损或系统存在泄漏口,引起温升过高;液压泵磨损,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;液压系统中存在意外泄漏口,造成节流发热,致使油温急剧升高。(2)温度异常解决措施。尽量选用功率较小的液压泵。在满足系统动力需求的前提下,应尽量减小液压泵的输出功率,以减小溢流损失和发热量。尽量减少液压泵带负载运行时间。设计液压系统时,要注意使液压泵尽量地处于低压状态或卸荷状态。要在系统中设置必要的卸荷阀。ChartChart采用双泵供油系统。要采用大泵低压快动、小泵高压增压与保压的组合方式。尽量简化液压系统。液压系统要尽可能简单,尽量减少元件数,尽量缩短液压管
35、道的长度,尽量减少管道口径突变和弯头的个数。注意调速方式的选择。要尽量少用节流调速方式而多用容积调速或容积调速加节流调速的方式,以减少各种沿程损失与局部损失。改进冷却条件。加大油箱尺寸可使液压油有更长的冷却时间,有利于降低油温;加大冷却能力可通过改用大冷却器来实现,这种方法比较简单;在液压系统中增设冷却器可显著降低系统油温。4)液压系统中其他常见故障及解决措施(1)油液污染。其通常是由油箱未清理干净、管路未冲洗或冲洗不到位或加油未使用滤油器(或过滤装置)造成的。解决措施是过滤或更换液压油。ChartChart(2)系统中的气体未排净。其主要原因是:液压元件(如液压缸)、液压管路未充分排气;泵气
36、蚀严重、吸油管泄漏;空气滤清器堵塞;回油管设计缺陷造成油箱中易产生气泡;油箱液位过低,吸油时吸入了大量空气。(3)液压系统异常振动和噪声。该故障的产生原因及解决对策见表7-1。ChartChart5)液压执行元件动作失常故障的产生原因及解决对策液压缸、摆动液压缸及液压马达在驱动其他机构工作中失常是液压系统最容易直接观察到的故障,如系统正常工作中,执行元件突然动作变慢(快)、爬行或不动作等。液压执行元件动作失常故障的产生原因及解决对策见表7-2。上述所讨论的故障及解决对策只涉及液压系统中的部分故障,要想在生产实际中及时找到故障点并解决问题,还需要学习者消化知识、积累经验并灵活加以运用。Chart
37、Chart四、液压系统的调试与日常维护35%15%13%49%1.液压系统调试前的准备(1)保持系统清洁。对系统进行清洗;对介质油须进行过滤后才可加入系统,同时注意油箱内部的保护涂层是否与所加添的油液有相容性;若从库房取出的液压件没有经过加油或防腐液处理,会形成树脂状沉淀物,须用溶解剂清除并恢复润滑膜。(2)安装符合规范。电机与液压泵应安装正确,无附加轴向力;阀的安装平面必须平整,固定螺栓须按规定的扭矩拧紧;过滤器的安装方向正确;选择管路、软管和接头/法兰时,要按照正确的应力等级,只能使用无缝流体管,且管路要充分固定。为了防止泄漏,推荐使用带弹性密封件的管接头,不允许使用麻绳、生胶带做密封材料
38、,否则会造成系统的油液污染。ChartChart(3)液压油。在选择液压油时要考虑:油液的黏度是否合适;油液的工作温度范围是否符合工况要求;油液是否与系统安装过程所有的密封材料相容;油箱中的油液是否已经加注到上限标记(必须通过过滤器向油箱中加油)。(4)蓄能器。检查蓄能器是否充氮,以及充氮压力是否满足系统的设计参数要求。2.液压系统试运行应注意的问题(1)为安全起见尽可能减少试运行现场人员。(2)系统主溢流阀、减压阀和泵的压力控制阀需设置为卸载状态,打开系统中截止阀。(3)打开泵的吸油阀,给泵的壳体加满油(柱塞泵)。如果可能,打开电机后盖,从冷却风扇处用手盘动液压泵,检验电机与泵是否有顶轴现象
39、,检查电机的旋向是否与泵的旋向一致,启动液压泵细听泵的噪声。ChartChart(4)松开系统高处的管接头或排气螺钉对系统进行排气操作,当流出的油液不再含有气泡时,排气过程完成。(5)将执行机构短接,对液压系统管路进行冲洗,直到油液的污染度等级达到系统设计标准。(6)空载条件下试验系统的各项功能,必要时可用手动操作。(7)当油温达到工作温度时,缓慢地提高系统压力,这个过程中需要检查二次仪表和各类检测元件与信号,检查油箱液位。(8)设定系统溢流阀的压力值,检查系统泄漏情况。(9)加压条件下检查管路(包括软管)的固定情况,试验系统所有功能,调整控制元件的参数。(10)执行元件如有爬行现象,需要再次
40、对执行机构进行排气。(11)更换滤芯,记录调试的过程数据。ChartChartSTART10%20%30%40%3.液压系统维护注意事项(1)检查油箱液位。(2)检查冷却器的效率。(3)检查系统泄漏。(4)检查系统工作油温。(5)检查压力。(6)检查油液清洁度(一般每20004000h更换油液)。(7)检查滤芯或过滤器报警信号(或装置)。调试期间23h检查一次,及时更换;调试后一周内每天检查,及时更换;一周后按要求检查堵塞情况。(8)检查管路。(9)检查噪声。(10)检查设备性能和速度。(11)检查蓄能器模块。ChartChart一、完成理论任务1.分析回路图及元件作用如图7-1所示,系统中液
41、压元件的作用为:溢流阀1.1调定系统压力;单向阀1.2装在泵出口,用于防止系统过载,保护泵;调速阀1.3调节液压缸活塞杆的伸出、返回速度;二位四通电磁换向阀1.4控制液压缸活塞杆运动方向,电磁铁断电伸出、通电返回;单向阀1.6与平衡阀1.5组成单向平衡阀,平衡阀1.5用于活塞杆下降时给液压缸无杆腔建立一个背压,以保证活塞杆在受向下方向力时可以平稳运动;单向阀1.6用于当活塞杆向上运动时给液压缸无杆腔供油。液压锁紧的条件:液压锁紧压力应该是当活塞杆要缩回时的锁紧压力,要比负载保持在完全停止位置所需的压力大510bar。已知阀1.1调节系统压力为50bar,阀1.3调节通过流量为2L/min,液压
42、缸活塞直径为25mm,活塞杆直径为16mm,活塞行程为200mm,如果油缸负载为320N,那么液压泵的流量为4L/min。ChartChart2.计算活塞杆伸出和返回时间START10%20%30%40%ChartChart3.在液压设备中设置液压锁紧的原因因为在液压系统中,任何部位都不能出现负压;对于垂直安装的液压缸,停泵时不能出现负载下降。4.1.3阀的名称及该阀的优缺点1.3为调速阀,该阀的优点是调节的流量与负载大小无关;缺点是效率低,易发热。5.判断阻止负载下降的阀1.5平衡阀和1.6单向阀能阻止负载下降。如何区分活塞杆在停泵状态下下降具体是由哪个阀引起的呢?可以将带金属芯棒的螺丝刀分
43、别放在两个阀的部位,监听液体流动声,有液体流动的阀是故障源。ChartChartSTART10%20%30%40%6.寻找引起负载下降的其他因素液压缸活塞密封损坏会引起负载下降。如何判断是该因素引起的活塞杆在停泵状态下下降的呢?根据液压缸活塞杆伸出返回时的p2、p3 压力变化可以判断是不是液压缸活塞密封损坏引起负载下降。只有正确理解上述两个问题,当回路出现“液压缸活塞杆在停泵状态下下降”问题时,才能正确判断故障点。上面的练习不是排除故障,而是故障诊断练习。当然,在实际维修岗位,正确诊断故障后,如判断出单向阀1.6密封不好,其泄漏造成液压缸活塞杆在停泵状态下下降,一般都是更换单向阀,而不是维修单
44、向阀,因为液压元件的维修经常需要更专业的人员。ChartChart二、完成实训任务1.实训步骤(1)将实验元件安装在实验台上。(2)参考图7-1用液压管路将元件连接可靠。(3)启动泵开关,观察系统运行并进行调整。(4)对于模拟问题(5),将溢流阀1.5调压手轮放松,与问题(5)的分析结果相对照。(5)完成实训评价考核表及实训报告。2.实训前准备ChartChart3.主要元件安装与调整方法介绍4.完成工作任务评价考核表本单元实训结束后需完成下面实训评价考核表,其中包括知识考核点、评价内容、评价标准及配分。5.完成实训报告获取附录3实训报告,学生填写完成后提交。ChartChart思考与练习思考
45、1:如何判断液压缸的内泄和外泄?如何检修?思考2:降低液压系统噪声的措施是什么?练习1:如图7-14所示,模拟组合机床液压滑台的动作,选用电磁换向阀控制油缸的速度。在满足液压缸活塞杆在原始位,传感器B1有感应信号时,按下按钮S1开关,三位四通电磁换向阀电磁铁 Y1通电,二位二通电磁换向阀电磁铁 Y3通电,液压缸活塞杆快速伸出;伸出至B2点,二位二通电磁换向阀电磁铁 Y3断电,活塞杆的伸出速度转为工作进给,工进速度可调;伸出至B3点,三位四通电磁换向阀电磁铁 Y1断电,Y2通电,液压缸活塞杆快速返回。(1)如果液压缸活塞杆动作全程为快速,试判断可能的故障点及原因,如何维修?(2)如果液压缸活塞杆
46、动作全程为慢速,试判断可能的故障点及原因,如何维修?(3)如果该电路应用于真实生产设备,还需要增加哪些功能(从安全、使用方便的角度考虑)?(4)现场维修若发现二位二通电磁换向阀损坏,可以用什么阀替代?(5)从减少发热、节能环保角度如何进一步改进液压原理图?表7-3所示为电磁铁动作表。ChartChart思考与练习练习2:图7-15所示为某液压升降机液压举升系统原理图。试分析液压缸活塞杆不能正常伸出可能的原因。如果是使用时间长的原因造成液压缸活塞密封损坏,导致液压缸活塞杆不能正常伸出,如何快速判断故障原因?ChartChart学习单元二 气动系统故障诊断与排除【任务介绍】如图7-16所示,正常的
47、动作顺序是:按起始开关S1,气缸缓慢伸出,伸出到B2点,延时5s气缸返回(延时时间可调)。如果该回路出现气缸伸出到B2点后不返回,试判断故障点并在实验台上搭接回路模拟故障现象,检验分析结果。ChartChart【任务分析】要想完成任务分析,需要认识和了解图7-16中各元件,并掌握机电综合系统故障产生的原因和解决对策。这些内容是在前面学习模块内容基础之上,检验学习者对所学知识能否达到灵活运用和是否具备了分析、解决实际问题的能力。因此,有必要对相关知识进行总结归纳。通过对气动系统的常见故障现象的分析,学习和掌握气动系统的维修知识是本学习单元所要学习的内容。ChartChart气动系统的故障由于发生
48、的时期不同,产生故障的内容和原因也不尽相同。因此可按照故障发生的时间将故障分为初期故障、突发故障和老化故障三种。(1)初期故障:在调试和试运行大约两三个月内发生的故障。其产生的主要原因有:元件加工问题,装配不良,设计失误,安装不符合要求,维护管理不善(如管路未清理干净、紧固件不牢固、冷凝水未及时排出)等。(2)突发故障:系统在稳定运行时期内突然发生的故障,如电磁线圈突然烧毁、弹簧突然折断、突然停电造成的回路误动作等。(3)老化故障:个别或少数元件达到使用寿命后发生的故障,如泄漏越来越严重、气缸运动不平稳等。根据故障暴露出的现象,采用恰当的方法判断出故障所在,才有可能找到解决故障的方法。一、故障
49、种类ChartChart气动系统故障分析诊断方法有一般方法、替换法和推理分析法,前两种方法与液压系统故障分析中描述的一样,已详述,在此不再赘述,主要介绍推理分析法。推理分析法是利用逻辑推理步步逼近寻找出故障的真实原因的方法。例如,对于气缸不动作的故障:一方面可能的原因是气缸内气压不足或阻力太大,以致气缸不能推动负载运动;另一方面也可能是气缸、电磁换向阀、管路系统和控制管路等出现气压不足导致阀不能正常工作,从而导致气缸不动作。而某一方面的故障又有可能是不同的原因引起的,须逐级进行故障原因推理。其具体推理步骤如下。二、气动系统故障分析诊断方法ChartChart由故障的本质原因,逐级推理出来导致故
50、障的众多原因,再从中遴选出真实的原因,这需要对元件结构、原理、特点和使用过程中常出现的问题有清楚的了解,需大量的实践和经验的积累。表7-4表7-9分别介绍一些气动元件在使用过程中常出现的一些故障现象、原因及解决对策。ChartChart一、完成理论任务采用推理分析法判断:首先气缸活塞杆运动的前提是有气动力,正常情况下,气缸无杆腔进气,活塞杆伸出,气缸有杆腔进气,活塞杆返回。既然气缸活塞杆能伸出,说明气源压力没问题,基本排除气源系统故障点。如果是气缸根本不伸出,首先应该检查气源压力。下一步应该将气动系统故障点和电气系统故障点分开。1.气动系统故障如果用螺丝刀操作电磁阀的手动应急按钮,气缸仍然不动