数控车床液压系统故障诊断与维修.docx

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数控车床液压系统故障诊断与维修

江西冶金职业技术学院

自学考试毕业设计（论文）

题目:

_数控车床液压系统故障诊断与维修_

系（部）：

________机械工程系_____________

专业名称：

______数控技术与应用____________

姓名：

准考证号

班级：

提交时间：

摘要：

装有程序控制系统的车床简称数控车床，在其高自动化车削加工时，能获得较高的质量。

目前，在数控车床大都应用到了液压技术。

而液压设备又由元件组成，只有在对液压元件的原理、结构、功能、失效机理深入认识才能顺利分析和排除故障。

对故障分析的一个重要特点就是对系统性能变化进行考察。

一些参数超出规定范围，且被人观察到的现象，就是故障的外在表现。

本文通过知行合一的实践，主要阐述了液压系统故障产生的原因及故障排除方法。

键词：

数控车床液压系统；故障分析；故障诊断；故障维修

目录

绪论…………………………………………………………………………………………………

（1）

1国内外数控机床故障诊断的研究现状及发展趋势……………………………………………

（1）

1.1数控机床故障诊断的研究现状…………………………………………………………

（1）

1.2数控机床故障诊断的发展趋势…………………………………………………………

（1）

1.2.1不解体化……………………………………………………………………………

（1）

1.2.2高精度化……………………………………………………………………………

（1）

1.2.3.智能化……………………………………………………………………………

（1）

1.2.4网络化………………………………………………………………………………

（1）

2数控机床液压元件常见故障的分类及其分析方法与排除方案………………………………

（1）

2.1液压元件故障可以分为以下几类…………………………………………………………

（1）

2.1.1按故障的性质分类可分为…………………………………………………………

（1）

2.1.2按故障的指示形式分类……………………………………………………………

（2）

2.2液压元件故障分析方法……………………………………………………………………

（2）

2.3液压泵常见故障及排除方法………………………………………………………………（3）

2.4液压马达的部分主要故障及排除方法……………………………………………………（4）

2.5液压缸的主要故障原因及排除方法………………………………………………………（4）

2.6液压阀的常见故障…………………………………………………………………………（6）

2.6.1压力阀常见的故障…………………………………………………………………（6）

2.6.2方向阀的常见帮障…………………………………………………………………（7）

2.6.3流量阀的常见故障…………………………………………………………………（8）

3举例说明液压系统常见故障的诊断方法、检测仪器设备………………………………………（9）

3.1液压系统常见故障诊断方法……………………………………………………………（9）

3.2运用实例…………………………………………………………………………………（10）

3.3液压系统常见故障的检测仪器设备……………………………………………………（11）

3.3.1故障参数…………………………………………………………………………（11）

3.3.2专用故障测试仪表及设备………………………………………………………（12）

4总结………………………………………………………………………………………………（12）

致谢…………………………………………………………………………………………………（12）

参考文献……………………………………………………………………………………………（13）

数控车床液压系统故障诊断与维修

绪论：

随着我国工业化程度的不断提高，液压传动与控制技术在经济和国防领域的应用越来越普遍。

而一旦液压系统在生产途中发生故障，就会降低生产率，严重的甚至造成灾难性后果。

车床液压设备的故障诊断与维修是保证其运行可靠，性能良好并充分发挥效益的重要途径。

1国内外数控机床故障诊断的研究现状及发展趋势

1.1数控机床故障诊断的研究现状

根据液压系统故障诊断技术的要求，依靠近代科学的最新研究成果和各种先进的监测手段，目前我国研究开发及引进的故障诊断方法有：

计算机仿真、直观法、自诊断功能法、功能程序测试法、交换法、转移法、参数检查法、测量比较法、敲击法、局部升温法、原理分析法等

1.2数控机床故障诊断的发展趋势

由于机械设备工作状态的多样性，其故障诊断技术的发展趋势是不解体化、高精度化、智能化及网络化

1.2.1不解体化

为了对系统温度及重要部件的工作参数进行监测，并利用光纤传感器监测系统温度、液压油粘度和压力等的变动将超微型传感器安置于液压系统内的不解体检测。

1.2.2高精度化

在信号技术落后处理方面，是指提高信号分析的信噪声比，对于较复杂的液压系统而言，其信号、系统瞬态的、非平稳的、突变的。

将小波理论用于这些信号的分析处理上，则可大大提高其分辨率。

在振动信号的处理上，全息分谱分析方法则充分考虑了幅、频、相三者的结合，弥补了普通傅立叶谱只考虑幅、频关系的不足，能够比较全面的获取振动信号。

1.2.3智能化

车床液压系统的完全自动化诊断，减轻了工作量，并提高诊断速度及正确性。

就要丰富故障诊断专家系统的知识库，必须深入研究故障形成机理。

同时将模糊神经网络方法用于故障诊断的专家系统中，使之具有一定的智能，具有自组织、自学习联想功能，从而使诊断系统自我完善，自我发展。

此外诊断系统将有集中式走向分布式，系统的硬件生产标准化、软件设计规范化模块化，这有利于缩短系统的开发周期，提高系统的可靠性。

1.2.4网络化

是本世纪故障诊断技术的发展方向，随着计算机网络技术的发展及通信技术的进步，自用各种通信手段将多个故障诊断系统联系起来，实现资源共享可提高质量和精度。

将故障诊断系统与数据采集系统结合起来组成网络，有利于机组的管理，提高设备的利用率，必要时可与企业的MIS系统相连接，促进企业管理的一体化、现代化。

2数控机床液压元件常见故障的分类及其分析方法与排除方案

2.1液压元件故障可以分为以下几类

2.1.1按故障的性质分类可分为

（1）确定性故障

（2）随机性故障

2.1.2按故障的指示形式分类

（1）有报警显示的故障

（2）无报警显示的故障

2.2液压元件故障分析方法

为了高效率的查找液压故障原因，必须设定一个合理的故障检测次序。

排定故障检测次序有两个原则，一是根据故障原因可能性大小排序，二是根据元件或部件的拆缸分解及装配的难易程度排序。

面对液压故障的多种可能原因，在各种故障原因可能性大小不清楚的情况下，应按照拆卸分解及观测液压元件的难易程度设定检测次序，即先检查比较容易观察测试或易于拆卸的元件与环境因素（如油、电气系统、冷却水等），再检查较难拆卸的元件，特别是体积大、重量大的元件；先检查外部因素，再检查无件内部；先检查比较简单的元件，再检查比结构功能比较复杂，其状况不甚明了的元件。

就各元件而言，应先检查阀，再检查泵，最后检查液压缸与液压马达。

故障现象

原因分析

排除方法

噪声严重

（1）吸油管或滤油器部分堵塞

（2）吸油端连接处密封不太严，有空气进入，吸油位置太高。

（3）从泵轴油缝处有空气走入

（4）泵盖螺器不懂或松动

（5）泵与联轴器不动或松动

（6）油液粘度过高，油中有气泡

（7）吸入口滤油器通过能力太小

（8）转速太高

（9）泵体腔道塞

（10）齿轮泵齿形精度不高或接触不良，泵内零件损坏。

（11）齿轮泵轴向间隙过小，齿轮内也与断面垂直度或泵盖上两也平行度超差

（12）溢流阀阻尼孔堵塞

（13）管路振动

（1）除去赃物，使吸油畅通

（2）在吸油端连接出涂油，若有好转，则紧固连接件，或更换密封，降低吸油高度。

（3）更换油

（4）适当拧紧

（5）重新安装，使其同心，紧固连接件。

（6）换粘度适当液压油，提高油液质量

（7）改用通过能力较大的滤油器

（8）使转速降至允许最高转速以下

（9）清理或更换泵体

（10）更换齿轮或研磨修正，更换损坏零件

（11）检查并修复有关零件

（12）拆卸溢流阀清洗

（13）采取隔离消振措施

泄漏

（1）柱塞泵中心弹簧损坏，使缸体与配油盘间失去密封性

（2）油封或密封圈损伤

（3）密封表面不良

（4）泵内零件间磨损、间隙过大。

（1）更换弹簧

（2）更换油封或密封圈

（3）检查修理

（4）更换或重新配研零件

过热

（1）油液粘度过高或过低

（2）侧板和轴套与齿轮端面严重摩擦

（3）油液变质，吸油阻力增大

（4）油箱容积太小，散热不良

（1）更换粘度适合的液压油

（2）修理或更换侧板和轴套

（3）换油

（4）加大油箱，扩大散热面积

柱塞泵变量机构失灵

（1）在控制油路上，可能出现阻塞

（2）变量活塞以及弹簧心轴卡死

（1）净化油，必要时冲洗油路

（2）如机械卡死可研磨修复：

如油液污染，则清洗零件并更换油液

柱塞泵不转

（1）柱塞与缸体卡死

（2）柱塞坏头折断，滑履脱落

（1）研磨、修复

（2）更换零件

2.3液压泵常见故障及排除方法

液压泵是液压系统的能源部分，若液压泵出现故障不能正常工作，将使整个系统不能正常用工作。

液压泵的故障有上的原因，也有使用维护及装配问题等方面的原因。

液压泵的主要故障及排除方法如“表1”

表1液压泵的主要故障及排除方法

故障现象

原因分析

排除方法

不排出油或无压力

（1）原动机和液压泵转向不一致

（2）油箱油位过低

（3）吸油管或滤油器堵塞

（4）启动时转速过低

（5）油液粘度过大或叶片移动不灵活

（6）叶片泵配油盘与泵体接触不良或叶片在滑槽内卡死

（7）排油口漏气

（8）组装螺钉过松

（1）纠正转向

（2）补油至油标线

（3）清洗吸油管路或滤油器，使其畅通

（4）使转速达到液压泵的最低转速以上

（5）检查油质，更换黏度适合的液压油或提高油温

（6）修理接触面，重新调试，清洗滑槽和叶片，重新安装

（7）更换密封件或街头

（8）拧紧螺钉

流量不足或压力不能升高

（1）吸油管滤油器部分堵塞

（2）吸油端连接处密封不严，有空气进入，吸油位置太高

（3）叶片泵个别叶片装反，运动不灵活

（4）泵盖漏油

（5）系统漏油

（6）齿轮泵轴向和径向间隙过大

（7）叶片泵定子内表面磨损

（8）柱塞泵柱塞与缸体或配油盘与缸体间的磨损，柱塞回程不够或不能回

（1）除去赃物，使吸油畅通

（2）在吸油端连接出涂油，若有好转，则紧固连接件，或更抽象密填充，降低吸油高度

（3）逐个检查，不灵活叶片应重新研配

（4）适当打拧紧

（5）对系统进行顺序检查

（6）找出间隙过大部分，采取措施

（7）更换零件

（8）更换柱塞，修磨配流盘与缸体的接蟹面，保证接触良好，检查或更换中心弹簧

2.4液压马达的部分主要故障及排除方法

液压马达一液压泵的结构基本相同，其主要故障即排除方法与液压泵相同液压马达的特殊问题是启动转矩和启动效率等，这些问题与油泵的故障也有一定关系。

由于液压马达的工况与液压泵不同，怕以液压马达还具有一些与液压泵不同的故障。

液压马达与液压泵不同的部分故障原因及排除方示如“表2

表2液压马达与液压泵不同部分故障及排除方法

液压马达故障现象

故障原因

故障排除方法

回转无力或速度迟缓

（1）油泵出口压力过低

（2）供油量不足

（1）调整溢流阀压力或排除溢流阀故障，或针对液压泵产生压力不足的原因进行排除

（2）检查液压泵供油情况，针对液压泵排油量不足的原因进行排除

爬行

（1）液压马达的装配质量、零件磨损，润滑状态不良、油的粘度及污染度等引起摩搾阻力大小不均匀或不稳定

（2）泄漏量不稳定

（1）根据温度与噪声的异样变化及时判断液压马达的摩擦磨损情况，保证相对运动表面具有足够的润滑

（2）选择粘度合适的液压油并保持良好的密封，及时检查泄漏部位，并采取防漏措施

脱空与撞击

因转速提高，惯性力作用使连杆时面贴紧时而脱离曲轴表面（曲柄连杆液压马达）或回程运动的柱塞和滚轮脱离导轨同面（内同线液压马达）

保证回油腔具有背压

2.5液压缸的主要故障原因及排除方法

液压缸故障中问题最多、缸筒与端盖结合部密封不良及进油管等引起。

液压缸的其他故障多由液压缸的内、外泄漏、吸入空气、溢流阀压力调节过低、液压缸的装配和安装不良等引起。

所以，及时检查、更换依破损的密封件、排空液压缸中的空气吸入、严格按技术要求进行装配和安装等，可有效地防止和及时排除故障，如“表3”

表3液压缸故障原因及排除方法

液压缸故障现象

故障原因

故障排除方法

爬行

（1）外界空气进入液压缸内

（2）密封压得过紧

（3）活塞与活塞杆不同心

（4）活塞杆不直

（5）液压缸内壁拉毛，局部磨损严重或腐蚀

（6）液压缸的安装位置偏差

（7）双活塞杆两端螺母拼的过紧

（1）设置排气装置，若无排气装置，可空载启动液压系统以最大行程往复运动数次，强行排出空气

（2）调整密封圈，使其松紧适度，保证活塞杆能来回用千动拉动，但不得有泄漏

（3）两者装在一起，放在V形铁上校正，是不同心度在0.04mm以内，否则换新活塞

（4）单个或连通活塞放在V形铁上，用千分表校正调直

（5）适当修理，严重者可重新加上内也，并按要求配活塞

（6）检查液压缸与导轨的平行度，并修刮接触面加以校正

（7）不宜太紧，保持活塞杆处于自由状态

冲击

（1）用间隙密封的活塞与缸筒间隙过大，节流阀失去作用

（2）端部缓冲的节流阀失去作用，缓冲不起作用

（1）更换活塞，使间隙达到规定的要求：

检查节流阀

（2）修正，配研单向阀与阀座或进行更换

推力不足，速度不够逐渐下降

（1）由于缸筒与活塞配合间隙过大或O型密封圈损坏，使高低压腔互通

（2）工作段不均匀，造成局部几何形状误差，失去高低压腔密封性

（3）液压缸端部活塞油封压的过紧或活塞杆弯曲，使摩擦力或阻力增加

（4）油温太高，粘度降低，泄漏增加

（5）液压泵流量不足

（1）更换活塞或密封圈，并调整为合适的间隙

（2）膛磨修复液压孔径，垂配活塞

（3）放松油封，挖直活塞杆

（4）检查温升原因，采取散热隆温措施

（5）检查液压泵或流量调节阀的故障，并加以排除

外泄漏

（1）活塞杆处于油封不严，可能活塞杆表面损伤或密封圈损伤

（2）管接头密封不严

（3）缸盖密封不良

（1）检查活塞杆有无拉伤，并加以修复，密封圈磨损应换

（2）检查密封圈与接触面有无伤痕，并加以修复或更换

（3）检查缸盖密封，并加以修复或更换

2.6液压阀的常见故障

液压阀是液压系统的控制部分，若液压阀出现故障，将使系统的压力、流量、液流方向等的控制失灵，从而影响系统的正常工作

2.6.1压力阀常见的故障

常用的压力控制阀有溢流阀、减太阀、顺序阀等。

压力阀的主要故障是调压失灵或调压不稳，从而引起系统压力不稳、减压阀不减压、顺序阀不起作用等系统故障。

主阀心上的阻尼孔被堵、泄油孔被堵（减压阀和顺序阀）、阀心被卡死、弹簧折断或弯曲等均可引起压力阀的故障。

及时进行清洗、更换已损零件可防止及排除故障，溢流阀的常见故障如“表4”

表4溢流阀的常见故障及排除法

液压阀故障现象

故障原因

故障排除法

调整压力不稳、反复不规则变化

液压油污染，污物进入阀芯、阀体间隙，形成主阀芯运动障碍，引起压力不规则变化

放出系统及油箱，拆洗液压阀，清洗油箱和管路，更换干净液压油

运动中阀的调定压力下降，调节调压平轮压力也上升很慢，到一定压力后不再上升

（1）主阀芯阻尼孔被污物部分堵塞，动作响应慢

（2）主阀芯与阀体滑动面磨损，间隙变大，控制油液泄漏，使响应慢

（3）先导阀芯与阀座被腐蚀，失去控制高压能力

（4）液压泵容积效率极度下降，高压时油液经内泄漏加吸油侧

（1）拆洗溢流阀，特别是注意主阀芯阻尼孔

（2）拆开检查，若主阀芯与滑体滑动面存在有害磨损，则阀的寿命已到，更换溢流阀

（3）拆开检查溢流阀导阀，若导阀芯及阀座有磨损，更换零件

（4）根据溢流阀的流速声及回油口温度等判断溢流阀是否正常，修理或更换液压泵

使用中的阀或新阀的太力调不上去

（1）主罚芯阻尼孔被污染特完全堵死

（2）先导阀与阀座间进入大颗粒污物，使其不能关闭

（3）遥控油路中换向阀不换向，保持连通油箱状态

（1）拆洗溢流阀，特别是主阀芯阻尼孔

（2）拆洗溢流阀，特别清洗导阀与导阀座

（3）手动换向阀，若不换向，则阀芯被卡，拆开清洗，若可换向，则检查电气部分是否烧坏

压力降不下去，无法阀整

（1）先导阀座上小孔被污物堵塞，失去调压功率

（2）安装时使阀体变形，主阀芯卡死在关闭位置

（1）拆洗溢流阀，特别是先导阀座上的小孔

（2）重新安装溢流阀，注意阀体不能变形

2.6.2方向阀的常见故障

由于控制压力过低、管路或阀的泄漏、阀心卡死等可能引起液控单向阀反向不通或不密封等故障，而电磁铁故障、液控油路故障、阀芯卡死或安装不良等因素均可导致换向阀阀心不动作而影响整个系统的工作。

所以，保证控制压力、安装良好等对方向阀的正常用工作很重要，特别是换向阀安装时螺钉不宜拧的过紧，以防阀体变形而使阀芯卡死。

方向阀（单向阀）的常见故障见“表5”

表5单向阀的故障现象及排除方法

单向阀的故障现象

故障原因

故障排除方法

发出尖叫声

（1）通过流量超过预定流量发出尖叫声

（2）与其它元件共振产生尖叫声

（3）高压时元卸荷装置的液控单向阀卸荷时产生噪声

（1）更换大流量的单向阀或减小实际流量，使流量的最大值不超过单向阀的额定值

（2）改变阀的额定压力或调节弹簧，必要时改变弹簧刚度

（3）更换带卸荷装置的单向阍或补充卸压装置的回咱

泄漏

（1）阀座锥面密封不严

（2）钢球（或锥面）不圆或磨损

（3）油液含有杂质，将锥面或钢球损坏

（4）阀芯或阀座拉毛

（5）配合的阀座损坏

（6）螺纹连接结合部位没有拧紧或密封不严

（1）拆开重新配研，保证接触线密封严密

（2）拆下，更换钢球或锥阀

（3）检查油液加以更换

（4）检查并重新配研

（5）更换或配研修复

（6）检查有关螺纹连接，并加以拧紧，必要时更换螺钉

单向阀失灵

（1）单向阀阀芯卡死，阀体变形，阀芯有毛刺，油液污染

（2）弹簧折断或漏装

（3）锥阀（或钢球）与阀座完全失去密封作用

（4）将背压阀当作单向阀使用

（1）检修阀芯，研修阀体内孔，消除误差，去掉阀芯毛刺，防磨光，研修阀芯外径，更换油液

（2）拆检，更换或补装弹簧

（3）检测密封性，配研阀锥与阀座，保证密封可靠，当锥阀与阀座同心度超差或严重磨损时，应更换

（4）将背压阀的硬弹簧更换成单向阀的软弹簧，或更换单向阀

噪声与振动

压力不均匀引起噪声在高压溢流时，导阀开口和过流面积都很小，流速很高，易引起压力分布不均匀，使径向力不平衡而产生振动，另外，导阀加工误差、脏物粘住及调压弹簧变形等，也会引起锥阀的振动

由于导阀是发生噪声的主要震源，减小或消除先导型溢流阀噪声和振动的措施一般是在导阀部分加置消振元件，如在导阀前固定消振套、在导阀前设置消振垫、在消振螺母上设置蓄气小孔和节流边等，认真检查阀内零件的磨损情况，重新调整安装或更换零件

2.6.3流量阀的常见故障

流量阀的常见故障是流量调节失灵与流量不稳定。

复位弹簧不足、阀芯卡死、压力补偿阀阀芯工作失灵或油液过脏将节流口堵塞等都可造成流量调节失灵，而节流口开口过小、阀口有污物、泄漏、油液污染等都会使流量不稳定。

及时进行清洗、修理或更换磨损零件，更换污染等都会使流量不稳定。

及时进行清洗、修理或更换磨损零件，更换污染油液等，可有效改善流量阀的工作性能。

流量阀常见的故障与排除见“表6”

表6流量阀常见的故障与排除

流量阀故障现象

故障原因

故障排除方法

无流量通过或流量极少

（1）节流口堵塞，或阀芯卡死

（2）阀芯与阀孔配合间隙过大，泄漏较大

（1）拆检清先，修复，更换油液，提高过滤精度

（2）检查磨损，密封情况，并检查修复或更换

流量不稳定

（1）油中杂质粘附在节流口边缘上，过流面积减小，速度减慢，当杂质被冲掉后，过流面积增大，流量又上升

（2）系统温度升高，油液粘度下降，流量增加，速度上升

（3）节流阀内、外泄漏较大，流量损失大，不能保证运动速度所需流量

（4）阻尼结构堵塞，各级系统中进入了空气，出现压力波动及跳动现象，使速度不稳

（1）拆洗衣节流阀，清除污物更换精滤油器。

若油液污染严重，应更换油液

（2）采取散热、降温措施，若温度变化范围大、稳定性要求高时可更换为带温度补偿装置的调速阀

（3）检查阀芯与阀体间的配合间隙及加工精度，对于超差零件进行修复或更换，检查有关边接部位的密封情况或更换密封阀

（4）对于有阻尼装置的零件，进行清洗，检查排气装置工作是否正常，同时检查油液的污染程度或更换油液

3、举例说明液压系统常见故障的诊断方法、检测仪器设备

3.1液压系统常见故障诊断方法

液压系统的故障是由于系统中某个无件产生故障而造成的，液压系统故障的诊断，就是要找出发生故障的液压无件。

功能跟踪筛检法，也称为液压故障逆向分析方法。

是指从液压系统发生故障后的故障表征出发，按照液压功能的有关联系，分析发生液压故障的各种影响因素的分析方法。

简单地说，就是从液压故障的结果向原因进行分析的方法。

这种方法是最适用的分析诊断液压故障的方法之一。

其目的明确，只要液压功能、原理的关系清楚，查找液压故障就简便。

目前，在液压故障诊断的实际运用中是使用比较广泛的一种方法。

图1列出了采用功能跟踪筛检法诊断液压故障的分析步骤说明如下：

图1液压系统设备故障诊断步骤

第一步：

液压系统故障可分解为流量方面的故障、压力方面的故障、方向方面的故障、一般机械方面的故障和电气方面故障五个方面。

第二步：

审核液压系统原理图及安装布置图。

了解液压系统的使用年限、使用环境、保养情况、以前维修情况等内容，并检查每个液压元件，确认其性能和作用，初步评定其质量情况。

第三步：

列出与故障相关的元件清单，进行逐个分析。

进行这一步时，一要充分利用判断力，二要注意绝不可遗漏对故障有重大影响的元件

第四步：

对清单所列元件按以往的经验及元件检查的难易排列次序。

必要时，列出重点检查的元件和元件的重点检查部位。

同时准备测量器具等。

第五步：

对清单中列出的重点检查元件进行初检。

初检判断以下一些问题，元件的使用和装配是否合适；元件的测量装置、仪器和测试方法是否合适；元件的外部信号是否合适对外部信号是否响应等。

特别注意某些元件的故障先兆，如温度过高、噪声、振动和外泄漏等。

第六步：

如果初检未能准确查出故障，就要用专门的检测试验设备、仪器进行检查。

第七步：

对发生故障的元件进行修理或者更换。

第八步：

在重新启动系统前，必须先认真考虑一下这次故障的原因和结果。

例如，故障是由于污染和油液温度