液压设备常见故障分析与排除一Word格式.docx
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油箱内的回油管没入液面以下，吸油管路接头处加强密封等，可有效防止系统内混入空气，避免系统压力不稳定。
12.2欠速
12.2.1欠速的影响
液压设备执行元件（液压缸及液压马达）的欠速包括两种情况：
一是快速运动（快进）时速度不够快，达不到设计值和新设备的规定值；
二是在负载下其工作速度（工进）随负载的增大显著降低，特别是大型液压设备及负载大的设备，这一现象尤其显著，速度一般与流量大小有关。
欠速首先是影响生产效率，延长了液压设备的工作循环时间；
欠速现象在大负载下常常出现停止运动的情况，这便要影响到设备能否正常工作了。
而对于需要快速运动的设备，如平面磨床，速度不够会影响磨削表面的粗糙度。
12.2.2欠速产生的原因
1.快速运动的速度不够的原因
液压泵的输出流量不够和输出压力提不高。
溢流阀因弹簧永久变形或错装成弱弹簧、主阀阻尼孔被局部堵塞、朱阀芯卡死在小开口的位置造成液压泵输出的压力油部分溢回油箱，使通入系统供给执行元件的有效流量大为减少，使快速运动的速度不够；
对于螺纹插装式溢流阀，其密封的预压缩量的大小也会影响执行元件的快速性。
系统的内外泄漏严重：
快进时一般工作压力较低，但比回油油路压力要高许多。
当液压缸的活塞密封破损时，液压缸两腔因串腔而使内泄漏大（存在压差），使液压缸的快速运动速度不够，其他部位的内外泄漏也会产生这种现象。
快进时阻力大：
例如导轨润滑断油，导轨的镶条压板调得过紧，液压缸的安装精度和装配精度差等原因，造成快进时摩擦阻力增大。
2.工作进给时，在负载下工作进给速度明显降低，即使开大速度控制阀（节流阀等）也依然如此
系统在负载下，工作压力增高，泄漏增大，调好的速度因内外泄漏的增大而减少。
系统油温升高，油液黏度降低，泄漏增加，有效流量减少。
液压系统设计不合理，当负载变化时，进入液压设备执行元件的流量也发生变化，引起速度变化。
油中混有杂质，堵塞流量调节阀节流口，造成工进速度降低；
时堵时通，造成速度不稳，例如应该采用调速阀的场合使用了节流阀。
液压系统内进入空气。
12.2.3欠速排除方法
排除液压泵输出流量不够和输出压力不高的故障。
排除溢流阀等压力阀产生的使压力上不去的故障。
查找出产生内泄漏与外泄漏的位置，消除内外泄漏；
更换磨损严重的零件，消除内漏。
控制油温。
清洗诸如流量阀等零件，油液污染严重时，及时换油。
查明液压系统进气原因，排除液压系统内的空气。
12.3爬行
12.3.1概述
液压设备的执行元件常需要以很低的速度（例如每分钟几毫米甚至不到1mm）移动（液压缸）或转动（液压马达）。
此时，往往会出现明显的速度不均，出现断续的时动时停，一快一慢，一跳一停的现象，这种现象称为爬行，即低速平稳性的问题。
爬行有很大危害。
例如对机床类液压设备而言会破坏工件的表面质量（粗糙度）和加工精度，降低机床和刀具的使用寿命，甚至会产生废品，发生事故，必须排除。
出现爬行故障的原因在于：
①当摩擦面处于边界摩擦状态时，存在着动、静摩擦因数的变化（动、静摩擦因数的差异）和动摩擦因数承受着速度的增加而降低的现象。
②传动系统的刚度不足（如油中混有空气）。
③运动速度太低，而运动件的质量较大。
不出现爬行现象的最低速度，称为运动平稳性的临界速度。
消除爬行现象的途径有：
①减少动、静摩擦因数之差：
如采用静压导轨和卸荷导轨、导轨采用减摩材料、用滚动摩擦代替滑动摩擦以及采用导轨油润滑导轨等。
②提高传动机构（液压的、机械的）的刚度K：
如提高活塞杆及液压缸座的刚度，防止空气进入液压系统以减少油的可压缩性带来的刚度变化等。
③采取措施降低其临界速度及减少移动件的质量等措施。
12.3.2产生爬行的具体原因
同样是爬行，其故障现象是有区别的：
既有有规律的爬行，也有无规律的爬行；
有的爬行无规律且振幅大；
有的爬行在极低的速度下才产生。
产生这些不同现象的爬行原因各有不同的侧重面，有些是机械方面的原因为主，有些是液压方面的原因为主，有些是油中进入空气的原因为主，有些是润滑不良的原因为主。
液压设备的维修和操作人员必须不断总结归纳，迅速查明产生爬行的原因，予以排除；
现将爬行原因具体归纳如下。
1.静、动摩擦因数的差异大:
导轨精度差。
导轨面上有锈斑。
导轨压板镶条调得过紧。
导轨刮研不好，点数不够，点子不均匀。
导轨上开设的油槽不好，深度太浅，运行时己磨掉，所开油槽不均匀。
新液压设备，导轨未经跑合。
液压缸轴心线与导轨不平行。
液压缸缸体孔内局部锈蚀（局部段爬行）和拉伤。
液压缸缸体孔、活塞杆及活塞精度差。
液压缸装配及安装精度差，活塞、活塞杆、缸体孔及缸盖孔的同轴度差。
⑴液压缸活塞或缸盖密封过紧、阻滞或过松。
⑵停机时间过长，油中水分（特别是磨床冷却液）导致有些部位锈蚀。
⑶静压导轨节流器堵塞，导轨断油。
2.液压系统中进入空气，容积模数降低
液压泵吸入空气：
①油箱油面低于油标规定值，吸油滤油器或吸油管裸露在油面上。
②油箱内回油管与吸油管靠得太近，二者之间又未装隔板隔开（或未装破泡网），回油搅拌产生的泡沫来不及上浮便被吸入泵内。
③裸露在油面至油泵进油口之间的管接头密封不好或管接头因振动而松动，或者油管开裂，吸进空气。
④因泵轴油封破损、泵体与泵盖之间的密封破损而进气。
⑤吸油管太细太长，吸油滤油器被污物堵塞或者设计时滤油器的容量本来就选得过小，造成吸油阻力增加。
⑥油液劣化变质，因进水乳化，破泡性能变差，气泡分散在油层内部或以网状气泡浮在油面上，泵工作时吸入系统。
空气从回油管反灌：
①回油管工作时或长久裸露在油面以上。
②在未装背压阀的回油路上，而缸内有时又为负压。
③油缸缸盖密封不好，有时进气，有时漏油。
3.液压元件和液压系统方面的原因：
压力阀压力不稳定，阻尼孔时堵时通，压力振摆大，或者调节的工作压力过低。
节流阀流量不稳定，且在超过阀的最小稳定流量下使用。
液压泵的输出流量脉动大，供油不均匀。
液压缸活塞杆与工作台非球副连接，特别是长液压缸因别劲产生爬行。
液压缸内外泄漏大，造成缸内压力脉动变化。
润滑油稳定器失灵，导致导轨润滑不稳定，时而断流。
润滑压力过低，且工作台又太重。
管路发生共振。
液压系统采用进口节流方式且又无背压或背压调节机构，或者虽有背压调节机构，但背压调节过低，这样在某种低速区内最易产生爬行。
4.液压油的原因：
油牌号选择不对，太稀或太稠。
油温影响，黏度有较大变化。
5.其他原因：
油缸活塞杆、油缸支座刚性差；
密封方面的原因；
电机动平衡不好、电机转速不均匀及电流不稳定等。
12.3.3消除爬行的方法
根据上述产生爬行的原因，可逐一采取排除方法，主要措施有：
①在制造和修配零件时，严格控制几何形状偏差、尺寸公差和配合间隙。
②修刮导轨，去锈去毛刺，使两接触导轨面接触面积≥75%，调好镶条，油槽润滑油畅通。
③以平导轨面为基准，修刮油缸安装面，保证在全长上平行度小于0.1mm；
以V形导轨为基准调整油缸活塞杆侧母线，使二者平行度在0.1mm之内。
活塞杆与工作台采用球副连接。
④油缸活塞与水管同轴度要求≤0.04/1000，所有密封安装在密封沟槽内，不得出现四周上压缩量不等的现象，必要时可以外圆为基准修磨密封沟槽底径。
密封装配时，不得过紧和过松。
⑤防止空气从泵吸入系统，从回油管反灌进入系统，根据上述产生进气的原因逐一采取措施。
⑥排除液压元件和液压系统有关故障。
例如系统可改用回油节流系统或能自调背压的进油节流系统等。
⑦采用合适的导轨润滑用油，必要时采用导轨油，因为导轨油中含有极性添加剂，增加了油性，使油分子能紧紧吸附在导轨面上，运动停止后油膜不会被挤破，从而保证了流体润滑状态，使动、静摩擦因数之差极小。
⑧增强各机械传动件的刚度；
排除因密封方面的原因产生的爬行现象。
⑨在油中加入二甲基硅油抗泡剂破泡。
⑩注意湍流和液压系统的清洁度。
12.4振动与噪声
12.4.1振动（含共振）和噪声的危害
振动和噪声是液压设备常见故障之一，一般会同时出现。
振动和噪声有下述危害：
①影响加工件表面质量，使机器工作性能变坏。
②影响液压设备工作效率，其原因是为避免振动不得不降低切削速度及走刀量。
③振动加剧磨损，造成管路接头松脱，产生漏油，甚至振坏设备，造成设备人身事故。
④噪声是环境污染的一个重要部分之一，噪声使大脑疲劳，影响听力，加快心脏跳动，危害人身健康。
⑤噪声淹没危险信号和指挥信号，造成工作事故。
12.4.2共振、振动和噪声产生的原因
整台液压设备是由众多弹性体组成的。
每一个弹性体在受到冲击力、转动不平衡力、变化的摩擦力、变化的惯性力以及弹性力等的作用下,便会产生共振和振动，伴之以噪声。
振动包括受迫振动和自激振动两种形式。
对液压系统而言，受迫振动来源于电动机、液压泵和液压马达等高速运动件的转动不平衡力，油缸、压力阀、换向阀及流量阀等的换向冲击力及流量压力的脉动。
受迫振动中，维持振动的交变力与振动（包括共振）可无并存关系，即当设法使振动停止时，运动的交变力仍然存在。
自激振动也称颤振。
它产生于设备运行过程中；
它并不是由强迫振动能源引起的，而是由液压传动装置内部的压力、流量、作用力及质量等参数相互作用产生的。
不论这个振动多么剧烈，只要运动（如加工切削运动）停止，便立即消失。
例如伺服阀滑阀常产生的自激振动，其振源为滑阀的轴向液动力与管路的相互作用。
另外，液压系统中众多弹性体的振动，可能产生单个元件的振动，也可能产生两个或两个以上元件的共振。
产生共振的原因是它们的振动频率相同或相近，产生共振时，振幅增大。
产生振动和噪声的具体原因如下：
液压系统中的振动与噪声以液压油泵、液压马达、液压缸、压力控制阀最严重，方向控制阀次之，流量控制阀最小。
有时表现在液压泵、阀及管路之间的共振上，有关液压元件（泵、阀等）产生的振动和噪声故障，可参阅本书相关内容。
其他原因产生的振动和噪声：
①电动机振动，轴承磨损引起振动。
②泵与电动机联轴器安装不同心（要求刚性连接时同轴度≤0.05mm；
挠性连接时同轴度≤0.15mm）。
③液压设备外界振源的影响，包括负载（例如切削力的周期性变化）产生的振动.④油箱强度刚度不好，例如油箱顶盖板也常是安装“电动机-油泵”装置的底板，其厚度太薄，刚性不好，运转时产生振动；
或者电动机安装连接处未使用缓冲垫。
液压设备上安装的元件之间发生共振：
①两个或两个以上的阀（如溢流阀与溢流阀、溢流阀与顺序阀等）的弹簧产生共振。
②阀弹簧与配管管路的共振：
如溢流阀弹簧与先导遥控管（过长）路的共振，压力表内的波尔登管与其他油管的共振等。
③阀的弹簧与空气的共振：
如溢流阀弹簧与该阀遥控口（主阀弹簧腔）内滞留空气的共振，单向阀与阀内空气的共振等。
液压缸内存在的空气产生活塞的振动。
液压油的流动噪声，回油管的振动。
油箱的共鸣音。
双泵供油回咯，在两泵出油口汇流区产生的振动和噪声。
阀换向引起的压力急剧变化和产生的液压冲击等产生管路的冲击噪声和振动。
在使用蓄能器保压压力继电器发讯的卸荷回路中，系统中的压力继电器、溢流阀、单向阀等，会因压力频繁变化而引起振动和噪声。
液控单向阀的出口有背压时产生锤击声。
12.4.3减少振动和降低噪声的措施
各种液压元件产生的振动和噪声排除方法可参阅本书的有关内容。
由于电动机的振动可平衡电动机转子，通过电动机底座下安装防振橡皮垫，更换电动机轴承等方法可解决。
确保“电动机-液压泵”装置的安装同心度，一般电动机和液压泵连接通过泵架来实现，所以泵与电动机的孔必须同轴，采用一次装夹、一刀加工的方式。
与外界振源隔离（如开挖防振地沟）或消除外界振源，增强与外负载连接件的刚性。
油箱装置采用防振措施。
采取各种防共振措施：
①改变两个共振阀中一个阀的弹簧刚度或者使用其调节压力适当改变。
②对于管路振动，如果用手按压音色变化时说明是管路振动，可采用管夹和适当改变管路长度与直径大小等方法排除，或者在管路中加入一段阻尼，例如在钢管连接的液压系统中，液压泵出口与整个系统的集成块之间往往有一段橡胶软管，就是出于上述目的。
③彻底排除回路中的空气。
改变回油管的尺寸。
两泵出油口汇流处，多半为紊流，可使汇流处稍微拉开一段距离，汇流处两泵输出最好成一小于90°
的夹角。
油箱共鸣声的排除可采用加厚油箱顶板，补焊加强筋；
“电动机-液压泵”装置底座下填补一层硬橡胶板，或者“电动机-液压泵”装置与油箱分离。
选用带阻尼的电液换向阀，并调节换向阀的换向速度；
或在电磁先导阀的下面叠加单向节流阀。
⑴在蓄能器压力继电器回路中，采用压力继电器与继电器互锁联运电路。
⑵对于液控单向阀出现的振动可采取增高液控压力、减少出油口背压以及采用外泄式液控单向阀等措施解决。
12.5液压系统温度升高
12.5.1温升的不良影响
液压系统的温升发热和污染一样，也是一种综合故障的表现形式，主要通过测量油温和少量液压元件来衡量。
液压设备是用油液作为工作介质来传递和转换能量的，运转过程中的机械能损失、压力损失和容积损失必然转化成热量放出，从开始运转时接近室温的温度，通过油箱、管道及机体表液面，还可通过设置的油冷却器散热，运转到一定时间后，温度不再升高，而是稳定在一定温度范围达到热平衡，二者之差便是温升。
温升过高会产生下述故障和不良影响。
油温升高，会使油的黏度降低，泄漏增大，泵的容积效率和整个系统的效率会显著降低。
由于油的黏度降低，滑阀等移动部位的油膜会变薄和被切破，摩擦阻力增大，导致磨损加剧，系统发热，带来更高的温升。
油温过高，使机械产生热变形，既使液压元件中热膨胀系数不同的运动部件之间的间隙变小而卡死，引起动作失灵，又影响液压设备的精度，导致零件加工质量变差。
油温过高，也会使橡胶密封件变形，加速老化失效，降低使用寿命，丧失密封性能，造成泄漏，泄漏会又进一步发热产生温升。
油温过高，会加速油液氧化变质，并析出沥青物质，降低液压油使用寿命。
析出物堵塞阻尼小孔和缝隙式阀口，导致压力阀调压失灵、流量阀流量不稳定、方向阀卡死不换向、金属伸长变弯，甚至破裂等诸多故障。
油温升高，油的空气分离压降低，油中溶解空气逸出，产生气穴，致使液压系统工作性能降低。
12.5.2造成温升的原因
油温过高有设计方面的原因，也有加工制造和使用方面的原因，具体如下：
液压系统设计不合理，造成先天性不足：
①油箱容量设计太少，冷却散热面积不够，而又未设计安装有油冷却装置，或者虽有冷却装置但装置的容量过小。
②选用的阀类元件规格过小，造成阀的流速过高而使压力损失增大导致发热，例如差动回路中如果仅按泵流量选择换向阀的规格，便会出现这种情况。
③按快进速度选择油泵容量的定量泵供油系统，在工进时会有大部分多余的流量在高压（工进压力）下从溢流阀溢回而发热。
④系统中未设计卸荷回路，停止工作时油泵不卸荷，泵的全部流量在高压下溢流，产生溢流损失发热，导致温升，有卸荷回路，但未能卸荷。
⑤液压系统背压过高。
例如在采用电液换向阀的回路中，为了保证其换向可靠性，阀不工作时（中位）也要保证系统有一定的背压，以确保有一定的控制压力使电液阀可靠换向，如果系统为大流量，则这些流量会以控制压力的形式从溢流阀溢流，造成温升。
⑥系统管路太细太长；
弯曲过多，局部压力损失和沿程压力损太大，系统效率低。
⑦闭式液压系统散热条件差等。
使用方面造成的发热温升：
①油品选择不当油的品牌、质量和黏度等级不符合要求，或不同牌号的液压油混用，造成液压油黏度指数过低或过高。
若油液黏度过高，压力损失过大，则功率损失增加，油温上升；
如果黏度过低，则内、外泄漏量增加，工作压力不稳，油温也会升高。
②污染严重，施工现场环境恶劣，随着机器工作时间的增加，油中易混入杂质和污物，受污染的液压油进入泵、马达和阀的配合间隙中，会划伤和破坏配合表面的精度和粗糙度，使摩擦磨损加剧，同时泄漏增加，引起油温升高。
③液压油箱内油位过低，若液压油箱内油量太少，将使液压系统没有足够的流量带走其产生的热量，导致油温升高。
④液压系统中混入空气，混入液压油中的空气，在低压区时会从油中逸出并形成气泡，当其运动到高压区时，这些气泡将被高压油击碎，受到急剧压缩而放出大量的热量，引起油温升高。
⑤滤油器堵塞，磨粒、杂质和灰尘等通过滤油器时，会被吸附在滤油器的滤芯上，造成吸油阻力和能耗均增加，引起油温升高。
⑥液压油冷却循环系统工作不良。
通常，采用水冷式或风冷式油冷却器对液压系统的油温进行强制性降温。
水冷式冷却器，会因散热片太脏或水循环不畅而使其散热系数降低；
风冷式冷却器，会因油污过多而将冷却器的散热片缝隙堵塞，风扇难以对其散热，结果导致油温升高。
⑦零部件磨损严重，齿轮泵的齿轮与泵体和侧板，柱塞泵和马达的缸体与配流盘、缸体孔与柱塞，换向阀的阀杆与阀体等都是靠间隙密封的，这些元件的磨损将会引起其内泄漏的增加和油温的升高。
⑧环境温度过高，环境温度过高，并且高负荷使用的时间又长，都会使油温太高。
12.5.3防止油温升高的措施
合理的液压回路设计：
①选用传动效率较高的液压回路和适当的调速方式。
目前普遍使用着的定量泵节流调速系统的效率是较低（<
0.385）,这是因为定量泵与油缸的效率分别为85%、95%左右，方向阀及管路等损失约为5%左右，所以即使不进行流量控制，也有25%的功率损失。
而且节流调速时，至少有一半以上的浪费。
此外还有泄漏及其他的压力损失和容积损失，这些损失均会转化为热能导致温升，所以定量泵加节流调速系统只能用于小流量系统。
为了提高效率、减少温升，应采用高效节能回路。
另外，液压系统的效率还取决于外负载。
同一种回路，当负载流量qL与泵的最大流量qm比值大时，回路的效率高。
例如可采用手动伺服变量、压力控制变量、压力补偿变量、流量补偿变量、速度传感功率限制变量、力矩限制器功率限制变量等多种形式，力求达到负载流量qL与泵的流量相匹配。
②对于常采用定量泵节流调整速回路，应力求减少溢流损失的流量，例如可采用双泵双压供油回路、卸荷回路等。
③采用容积调速回路和联合调整（容积＋节流）回路。
在采用联合调速方式中，应区别不同情况而选用不同方案：
对于进给速度要求随负载增加而减少的工况，宜采用限压式变量泵节流调速回路；
对于在负载变化的情况下进给速度要求恒定的工况，宜采用稳流式变量泵节流调速回路；
对于在负载变化的情况下，供油压力要求恒定的工况，宜采用恒压变量泵节流调速回路。
④选用高效率的节能液压元件，提高装配精度。
选用符合要求规格的液压元件。
⑤设计方案中应尽量简化系统和元件数量。
⑥设计方案中应尽量缩短管路程长度，适当加大管径，减少管路口径突变和弯头的数量。
限制管路和通道的流速，减少沿程和局部损失，推荐采用集成块的方式和叠加阀的方式。
提高精度和质量：
提高液压元件和液压系统的加工精度和装配质量，严格控制相配件的配合间隙和改善润滑条件。
采用摩擦因数小的密封材质和改进密封结构，确保导轨的平直度、平行度和良好的接触，尽可能降低油缸的启动力。
尽可能减少不平衡力，以降低由于机械摩擦损失所产生的热量。
适当调整液压回路的某些性能参数例如在保证液压系统正常工作的条件下，泵的输出流量应尽量小一点，输出压力尽可能调得低一点，可调背压阀的开启压力尽量调低点，以减少能量损失。
调节溢流阀的压力，根据不同加工要求和不同负载要求，经常调节溢流阀的压力，使之恰到好处。
选用合适的液压油，选用液压油应按厂家推荐的牌号及机器所处的工作环境、气温因素等来确定。
对一些有特殊要求的机器，应选用专用液压油；
当液压元件和系统保养不便时，应选用性能好的抗磨液压油。
根据实际情况更换液压油：
一般在累计工作1000多小时后换油。
更换液压油时，注意不仅要放尽油箱内的旧油，还要替换整个系统管路、工作回路的旧油；
加油时最好用120目以上的滤网，并按规定加足油量，使油液有足够的循环冷却条件。
如遇因液压油污染而引起的突发性故障时，一定要过滤或更换液压系统用油。
使油箱液面保持规定位置：
在实际操作和保养过程中，严格遵守操作规程中对液压油油位的规定。
保证进油管接口密封性：
经常检查进油管接口等封处的良好密封性，防止空气进入；
同时，每次换油后要排尽系统中的空气。
定期清洗、更换滤油器：
定期清洗、更换滤油器，对有堵塞指示器的滤油器，应按指示情况清洗或更换滤芯；
滤芯的性能、结构和有效期都必须符合其使用要求。
定期检查和维护液压油冷却循环系统：
定期检查和维护液压油冷却循环系统，一旦发现故障，必须立即停机排除。
⑴及时检修或更换磨损过大的零部件：
及时检修或更换磨损过大的零部件，据统计，在正常情况下，进口的液压泵、马达工作五六年后，国产产品工作两三年后，其磨损都已相当严重，须及时进行检修。
否则，就会出现冷机时工作基本正常，但工作1-2h后，系统各机构的运动速度就明显变慢，需停机待油温降低后才能继续工作。
⑵应避免长时间连续大负荷地工作：
应避免长时
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