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液压缸常见问题及修理

发布时间:2020-05-21 19:48

  液压缸常见问题及修理_机械/仪表_工程科技_专业资料。液压缸常见问题及修理

  液压缸常见缓冲装置及修理 摘要: 结出缓冲装置常见故障产生的原因及修理方法。 1 概述 液压缸是液压系统中最常见的执行元件,在实际应用中经常会出现液压缸而产生冲击的故障。 通过现场的工作经验, 对液压缸在实际应用中常见的缓冲装置的作用、 方法及特征结构进行 阐述,并根据实际经验,对液压缸缓冲装置常见故障产生的原因进行分析,提出液压缸常见 缓冲装置的修理方法。 2 缓冲装置 2.1 缓冲的作用与方法 活塞往往会发生与缸盖的机械碰撞,都会产生很大的冲击和噪音。这些冲击现象的产生,不 表等相关部位的损伤, 具有很大的危害性。 为了减除因活塞部件的惯性力和液压力造成的活 1、液压缸本身设置缓冲装置(这是本文主要探讨的内容) 。 2、液压系统中设置缓冲回路。 3、控制元件本身结构的完善与改进。 以上三种方法根据不同的场合要求,可以单独使用,也可以联合使用。 液压缸中所设置的缓冲装置, 其工作原理是使液压缸的缓冲柱塞进入工作部分 (即缓冲导向 腔)时,低压腔(此即缓冲腔)内油液因节流作用产生压力,这时,继续运动的活塞部件的 机械动能被该缓冲腔的油液所吸收, 缓冲腔内产生的内压力和惯性力相对抗, 这样就达到了 减速而缓冲的效果。 根据缓冲过程中油液通道是否改变其节流截面积, 缓冲装置常分为恒节流型, 变节流型和自 调节流型三大类,其中恒节流型应用最为普遍。 2.2 恒节流型缓冲装置 2.2.1 特征与结构 恒节流式缓冲装置的特征是缓冲柱塞为圆柱形。当其进入缓冲导向腔 A2(即节流区) 时, A 腔的油液被活塞挤压而通过缓冲柱塞与导向腔之间的环形间隙流出从而起到缓冲作用 (见图 1-1)或通过如图 1-2 中的缓冲节流阀 4,这样,液压缸中的环形缓冲腔 A 内的压力 上升到高于供油腔 A1 采用(见图 1-2)密封 圈 8,是为了缓冲柱塞 3 进入导向腔 A2 后密封之用。 图 1-3 为带单向节流阀的恒节流缓冲装置动作时油液通过节流阀的流向示意图。 图 1-1 和图 1-2 这两种恒节流型缓冲装置,在缓冲过程中,由于其节流面积不变,圆柱 头状的缓冲柱塞一进入导向腔,液压缸的排油通道随即缩小为所设计的恒定面积,因而,立 即产生很大的缓冲制动力(见图 1-5) 。但缓冲性能、效果较差。 在实际应用中,因负载工作参数及使用条件、环境等不一致情况,无法制造出符合各自 理想需要的缓冲器,因此,这两种结构简单、加工方便、成本低廉的缓冲装置得到广泛的应 用。尤其是图 1-2 的带单向节流阀的恒节流型缓冲器,得到更为普遍的应用。 带单向节流阀的缓冲装置, 可根据液压缸的实际负载和运动速度情况, 调节节流阀节流 口的大小,即可以控制缓冲腔内缓冲压力 Pc 的大小,而当活塞反向运动时,压力油从单向 阀进入液压缸(见图 1-2 2.3 变节流型缓冲装置 由于恒节流型缓冲装置存在着缓冲初期,A 腔内缓冲制动压力猛然陡峭上升,然后又迅速猛 跌,存在曾缓冲效果差、易引起冲击压力等缺点,所以,一种新型的变节流型缓冲装置就应 运而生。它能随缓冲行程的增大面逐步缩小节流面积,使动能吸收的强度比较均匀,缓冲效 果好,又能避免过大的缓冲冲击压力,因此,使用日渐增多。 图 1-4 为几种变节流的缓冲装置型式。 图 1-4(a)为抛物线缓冲柱塞,其凹形抛物线形状的柱塞头部在缓冲效果倾向曲线)反映最令人满意,几乎近于恒减速运动(理想抛物线轨迹)线形基本水平,且缓冲压 力 Pc 峰值不高,线形过渡也比较平滑,但是,该形状柱塞头加工比较麻烦,需要数控机床 或液压仿形车床,成本较高。图 1-4(b 图 1-4(c)为梯阶形,在缓冲柱塞上,车制三个直径不同的台阶,缓冲效果倾向曲线上,相 应地形成三个吸接能量的缓冲压力波峰, 但峰值较小, 不到恒节流圆柱形的一半; 图 1-4 (d) 为大圆锥形, 不是圆柱形柱塞的锥度倒角, 其反映的缓冲效果与梯阶形相差不多; 图 1-4 (e) : 1-4(f)为缸盖上对于缓冲柱塞的位 置相应地也制成双梯阶状,形成二级缓冲的态式,效果亦可。以上缓冲效果对一般通用机械 对于精度要求更高的液压设备,也可采用图 1-4(g)所示多孔缸筒型或图 1-4(h)中所 示的多孔缓冲柱塞, 合理布置小孔的数量或各排间的距离, 节流缓冲效果可更接近于理想抛 快速启动。 2.4 浮动自调节流型缓冲装置 浮动自调节流型缓冲装置的结构如图 1-6(a)所示,缸盖 5 内装有一只可以轴向浮动 的节流圈 2, 采用青铜或特种合金钢制成; 缸内的缓冲柱塞为圆锥形, 并铣有多条纵向斜槽, 斜槽的深度由前向后,逐渐递减, 应具有一定的硬度。 如图 1-6b、 c 所示, 当缓冲柱塞 1 的头部刚进入节流圈 2 内时 (A 向移动) 节流面积较大, 2 尚未移动,Pc 压力很低,此时,缓冲柱塞 1、因惯性力的作用继续前进,缓 冲腔压力 Pc 随之上升,当 Pc 值达到一定数值以后,节流圈 2 轴向移动,随即靠位在缸盖 5 2 内, 使油液几乎全部 通过斜槽排出,节流面积因斜槽深度的变化逐渐缩小,Pc 值较平缓地维持在相应的数值间 活塞动能大量而均匀地被吸收,直至缓冲过程结束。 在液压系统中, 因各种因素会引起油液温度的升高, 从而油液粘度随之发生较大的减小, 油液粘度下降后吸收能量会显著减少, 为此, 恒节流型缓冲器和变节流型缓冲装置的缓冲性 能均会明显下降;与此显著不同的是浮动自调节流型缓冲装置,油液粘度、变化因素对其缓 冲性能的影响很小,这是因为节流圈的移动是取决于一定的 Pc 值,油液稠也好, 不达到一定的 Pc 值节流圈 2 2 移动后才真正进一步产生缓冲作用, Sc,节流圈 2 的移动快慢、时间、随负载不同,而 具一定的自动调节作用。 当活塞反向运动时,见图 1-6a、b 所示 B 1 和节流圈 2 一齐推动,浮动节流圈 2 被推开后,油液不仅通过斜槽,还通过浮动节流阀(见图 1-6b) 或卡键(见图 16c)的小孔流入缸筒,推动活塞,加速了返程运动的启动,从而可取消恒节 流型缓冲装置中的快速补油单向阀。 加设缸筒加强环 4。当然这种近期出现的浮动自调节流型缓冲装置,在实践中还将会不断地 得到改进、完善和推广。 3 缓冲装置常见事故与修理措施 现以带单向节流阀的缓冲装置(见图 1-7)作为典型,将实际应用中常见的故障及处理 措施,叙述如下: 3.1 特强的冲击力和极大的噪声 此种情况大多是缓冲装置失去作用,主要原因: 3.1.1 节流不当 缓冲节流阀调节错误而处于全开或锁紧螺母松动引起节流阀全开的状态, 即等于该 液压缸未设置缓冲装置,活塞不能减速,而受惯性力的作用,猛然撞击缸盖,会造成缸盖、 缸盖螺柱或安装底座的损坏。 其措施为: 由责任心强、 技术熟练的钳工负责调整缓冲装置; 将缓冲装置的日常维护工作列入设备 预检修计划中, 定期对缓冲装置的锁紧螺母和缸盖紧固螺栓及螺母进行检查, 发现螺母松动 及时拧紧。 3.1.2 缓冲装置选用不当 液压缸中若惯性力过大,从而缓冲腔的压力能不能够吸收由此产生的活塞动能时,许多 人首先选择过度关小节流阀。 这样操作虽然机械冲击力可大大减除, 但同时会导致缓冲腔压 力 Pc 的冲击峰值大大提高,可能造成缸筒胀大等故障(导致缸筒重新补充加工,将耗费很 多人力、物力) ,若调大节流口面积,则活塞速度不能得到很好得缓冲下降,又会发生冲坏 缸盖及其零件的事故。 这种情况是设计初期选型不当造成,其措施为: 重新校核缓冲装置各技术参数, 选定合适的缓冲装置, 或者在液压系统中增加缓冲回路。 3.1.3 单向阀失灵 当与缓冲节流阀并列安装的单向阀 (见图 1-7) , 弹簧断或座阀上有铁屑或其他杂物时, 10 进入缓冲导向腔 8 后,缓冲腔 9 内的油液不完全通过节流阀 4,而部分或大 部的由本应截止的单向阀 6 中流出,致缓冲装置失去作用。 其措施为:将单向阀 6 拆开进行检查,如果弹簧断就及时更换弹簧,或清理异物并用清 洗剂清洗单向阀。 3.2 系统压力冲击过大 3.2.1 缓冲装置内的节流调整阀 4,当调整不当或调整失误,处于全关闭状态,此时缓冲腔内 的油液便无处可流,处于闷死状态,此时,高速运动的活塞将停止不动,同时,动能全由该 闷死缓冲腔吸收, 引起很大的冲击压力, 使液压系统压力值陡然上升, 导致液压系统的油管、 接头、仪表,甚至缸体等元件的损坏。 对此的措施,是在液压系统非全负载运行时,就应该慢慢放松节流阀,调整到合适的位 置再锁住。 3.2.2 缓冲环隙过小 对于无节流阀的环隙式恒节流型缓冲器(见图 1-1) ;若缓冲柱塞与缓冲导向腔的环隙 太小,就会产生缓冲过度的现象,相起缓冲压力 Pc 的过度增高。 常采取的修理方法是:将缸盖拆除下来后,将缓冲导向腔内孔车大和镗大一些。 3.3 缓冲过程有断续爬行现象 3.3.1 缸筒端面的垂直度超差,使得缸筒与合装在其端面上的缸盖,产生轴线) ,因之造成缸筒与缸盖的严重不同轴度,当缓冲柱塞(或缓冲柱塞衬套)进入缓冲导 向腔时,就会单边憋劲,造成液压缸缓冲时出现爬行现象。这种情况多发生在冷拔钢管制成 的缸筒上。 修理措施: 因冷拔钢管总是内表面进行珩磨加工之后,即付使用,与镗孔加工的缸筒相比,更易垂 直度超差,所以在修理改车缸筒端面或新制时,车床一端设法以缸筒内孔基准夹持,对端面 动刀前要先校正一下车端面处内孔的跳动, 将跳动控制在允差范围内后, 轻擦一下端面即可。 对于镗孔缸,则是先以缸筒内孔找正,然后在钢管外径上车出中心架支撑槽,这样,此 支撑槽就作为基准,可做到镗孔与端面一刀落,缸筒端面倾斜即可纠正。 3.3.2 缸筒内孔与缸盖轴心线的偏差 当以缸筒内孔作为基准,缸盖端面凸肩滑入其内后,将缸筒,缸盖两端面再接合起来的 结构中,其缸简内孔与缸盖偏心量较小,但是,若在缸筒外圆上制成装配螺纹,将缸盖拧到 缸筒上去的时候,很容易造成两者的轴线偏差,造成缓冲时别劲爬行,如图 1-9 所示。 以缸筒内孔为基准进行加工。 3.3.3 活塞与缸壁间隙过大 液压缸的装配间隙中, 活塞与缸壁间的间隙较之缓冲柱塞与缓冲导向腔的间隙要大。 如 果间隙过大的线 的轴线偏差, 缓冲柱塞端的倒角可以突入导向腔内, 但过渡到缓冲柱塞的外圆柱面时, 将会抬起相当重量的活塞, 若此时活塞杆承受较大的侧向 力或活塞杆本身挠曲时,活塞还会倾斜,这样,更易发生憋劲而爬行。 修理方法主要是:对活塞外圆尺寸的合理补偿及对活塞杆校直。 3.3.4 活塞及活塞杆的倾斜 当活塞端面或活塞杆上台肩对于活塞杆或缓冲柱塞轴线垂直度不良时, 硬是强行将这些 零件组装起来后,活塞将会倾斜,实际上活塞杆还会顺着倾斜的角度发生挠曲,这样,缓冲 柱塞轴心线必然同样产生倾斜,如图 1-11 所示,缓冲柱塞工作会憋劲而爬行。 (1) (2) 3.4 活塞返程后有逆退或停止现象 这种现象多发生在活塞高速动作的液压缸中。 其原因是单向阀的容量过小。 即缓冲装置 中的单向阀的孔口太小,通流截面积太狭窄,活塞高速返程时,进入缓冲腔的油量太少后而 使之出现线 所示。这样,在缓冲柱塞离开端盖的瞬间,会引起活塞一时停止 或逆退现象。而且起动时间愈长,动作阻滞现象愈历害。还有, 单向阀的钢球受液流力的作用而追随油流流动,如图 1-13a 所示,容易堵塞油道孔口,也会 导致类似的故障。 1-13b 所示。 4 结论 液压缸缓冲装置也品种繁多, 文章只是介绍了常用的缓冲装置, 并根据实际应用提出常 见故障的分析及解决措施。经验告诉我们,缓冲装置的维护非常重要,仔细的维护会避免因 冲击而造成的不可修复的设备事故; 当缓冲装置出现异常现象时, 不要认为油缸还能运动而 忽视问题,一定要究其原因并彻底解决。