機(jī)械制造及其自動(dòng)化 本科畢業(yè)論文

1、內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)生專題論文液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的故障分析與排故摘要：本文主要介紹液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的常見故障，并對(duì)其常見故障進(jìn)行分析，從而得出有效的解決方法。關(guān)鍵詞：液壓系統(tǒng)；故障分析；排除故障。Hydraulic system failure analysis and troubleshootingAbstrast:This paper mainly intrduces the common fault of the Hydraulic System,and analyses its commen fault,so it reaches effective solution methed.Keyword

2、s: Hydraulic System;fault analysis;Troubleshooting1.前言液壓傳動(dòng)是以液壓油為工作介質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換和動(dòng)力傳遞的，它具有傳送能量大、布局容易、結(jié)構(gòu)緊湊、換向方便、轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)均勻、容易完成復(fù)雜動(dòng)作等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于工程機(jī)械領(lǐng)域。但是，液壓傳動(dòng)的故障往往不容易從外部表面現(xiàn)象和聲響特征中準(zhǔn)確地判斷出故障發(fā)生的部位和原因，而準(zhǔn)確迅速地查出故障發(fā)生的部位和原因，并及時(shí)排除。壓系統(tǒng)產(chǎn)生故障的實(shí)質(zhì)就是系統(tǒng)工作參數(shù)的異常變化,因此當(dāng)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)必然是系統(tǒng)中某個(gè)元件或某些元件有故障,也就是說某個(gè)參數(shù)已偏離了規(guī)定值。需維修人員馬上處理。 機(jī)械設(shè)備的技術(shù)維護(hù)是

3、指為了保持設(shè)備的正常技術(shù)狀態(tài)，最大可能地延長其使用壽命所采取的各項(xiàng)技術(shù)措施、包括機(jī)器日常保養(yǎng)（預(yù)防故障）和及時(shí)的修理（排除故障）。良好的技術(shù)維護(hù)對(duì)于保證設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)、減少停工損失和維修費(fèi)用、降低產(chǎn)品成本、提高生產(chǎn)效率等方面都具有十分重要的意義。在工程機(jī)械的使用中管理和維修中是十分重要的。2.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)故障概述在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的液壓元件表面、液壓油密封件、管路接頭處以及控制元件部分，往往容易出現(xiàn)泄漏、油溫過高、出現(xiàn)噪音以及電液結(jié)合部分執(zhí)行動(dòng)作失靈等現(xiàn)象。液壓系統(tǒng)液壓油的溫升一般應(yīng)不超過40。過高的油溫會(huì)導(dǎo)致液壓油粘度下降、零件配合間隙增加及橡膠密封件損壞，使得液壓系統(tǒng)泄漏嚴(yán)重，驅(qū)動(dòng)無力。 

4、液壓系統(tǒng)工作時(shí)產(chǎn)生噪聲的主要原因是系統(tǒng)內(nèi)混有氣體所引起的高頻振動(dòng)。產(chǎn)生的原因一般有：進(jìn)油濾油器阻塞或過小、吸入管直徑過小、吸入管路彎頭過多、吸入管路太長、油液粘度過低、油液不適宜、液壓泵轉(zhuǎn)速過高、液壓泵距液面過高；二是液壓油中混進(jìn)了空氣，其產(chǎn)生的原因一般有：油箱液面太低、油箱設(shè)計(jì)不合理、油箱中回油管在液面之上、油液不合適、泵軸油封損壞、吸入管接頭漏氣。 液壓系統(tǒng)的泄漏往往表現(xiàn)為工作壓力下降，泄漏嚴(yán)重時(shí)可能出現(xiàn)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度降低或爬行。液壓系統(tǒng)泄漏有外泄和內(nèi)泄之分，外泄漏可憑人的視覺發(fā)現(xiàn)內(nèi)泄漏則需用儀表測(cè)試壓力或流量才能確定。液壓系統(tǒng)出現(xiàn)內(nèi)泄漏時(shí)一般的維修方法都是更換元件或有關(guān)零件，

5、更換過零件的液壓元件應(yīng)經(jīng)臺(tái)架試驗(yàn)后方可使用。如果是夏季高溫天氣，使用較稠的液壓油也能在一定程度上克服內(nèi)泄1 故障劃分液壓傳動(dòng)系統(tǒng)故障可大致分為三類： 1.1 壓力異常。一般系統(tǒng)管路設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留很多壓力測(cè)點(diǎn)，使用壓力表測(cè)出讀數(shù)，與標(biāo)準(zhǔn)值比較分析即可確定引起壓力異常的故障及相關(guān)液壓元件。1.2 速度異常。逐一調(diào)節(jié)溢流閥、節(jié)流閥、調(diào)速閥及變量泵變昔機(jī)構(gòu)，對(duì)應(yīng)測(cè)試執(zhí)行元件的速度范圍值，與給定的技術(shù)參數(shù)值比較分析即可確定。1.3 動(dòng)作異常。切換每個(gè)換向閥，觀察相關(guān)執(zhí)行元件的動(dòng)作狀態(tài)是否正常，即可找出異常換向閥，再檢查動(dòng)作順序和行程控制，找出異常處。3. 故障的檢查工程機(jī)械的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)如果維護(hù)得好，一般說

6、來故障是比較少的。由于密封件老化、變質(zhì)和磨損而產(chǎn)生外泄是很容易觀察到的，根據(jù)具體情況可設(shè)法排除。但是如果液壓元件的內(nèi)部發(fā)生了故障是觀察不到的，往往不容易一下子就找出原因，有時(shí)雖然是同樣的故障現(xiàn)象，但產(chǎn)生的原因卻不一定相同，要想準(zhǔn)確而迅速地找出液壓元件的故障的部位和原因，首先要根據(jù)發(fā)生故障元件的構(gòu)造圖、系統(tǒng)圖，分析了解和研究元件的工作原理和特性，再使了解的構(gòu)造原理與實(shí)物對(duì)號(hào)，具體情況具體分析，檢查尋找故障發(fā)生的部位和產(chǎn)生的原因，以便采取相應(yīng)的技術(shù)措施來排除故障。 邏輯流程分析法，此方法是根據(jù)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的基本原理進(jìn)行邏輯分析，減少懷疑對(duì)象，逐步逼近找出故障發(fā)生的部位和原因。（1） 直接檢查法憑借

7、維修人員的感覺、經(jīng)驗(yàn)和簡單工具，定性分析判斷故障產(chǎn)生的原因，并提出解決的辦法。（2）儀器儀表檢測(cè)法 在直接觀察的基礎(chǔ)上，根據(jù)發(fā)生故障的特征和經(jīng)驗(yàn)，采取各種檢查儀器儀表，對(duì)液壓系統(tǒng)的流量、壓力、油溫及液壓元件轉(zhuǎn)速直通式檢測(cè)，對(duì)振動(dòng)噪音和磨損微粒進(jìn)行量的分析。 （3） 元件置換法以備用元件逐一換下可能發(fā)生故障的元件，觀察液壓系統(tǒng)的故障是否消除，繼而找出發(fā)生故障的部位和原因，予以排除。在施工現(xiàn)場(chǎng)，體積較大、不易拆裝且儲(chǔ)備件較少的元件，不宜采用這種方法。但對(duì)于如平衡閥、溢流閥及單向閥之類的體積小，易拆裝的元件，采用置換法是比較方便的。定期按時(shí)監(jiān)控和診斷根據(jù)各種機(jī)械型號(hào)、檢查內(nèi)容和時(shí)間的規(guī)定，按出廠要求

8、的時(shí)間和部位，通過專業(yè)檢測(cè)、監(jiān)控和診斷來檢測(cè)元器件技術(shù)狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)可能出現(xiàn)的異常隱患，這是使液壓系統(tǒng)的故障消滅在發(fā)生之前的一種科學(xué)技術(shù)手段。當(dāng)然，執(zhí)行定期檢測(cè)法，首先要培養(yǎng)一些專業(yè)技術(shù)檢測(cè)人員，使他們既精通工程機(jī)械液壓元件的構(gòu)造和原理，又掌握和鉆研檢測(cè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的各種診斷技術(shù)，在不斷積累靠人的直感判斷故障經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)，逐步發(fā)展不解體診斷技術(shù)，來完成技術(shù)數(shù)據(jù)采集，輔以電腦來分析判斷故障的原因及排除方法。4.液壓系統(tǒng)的故障預(yù)防(1） 保證液壓油的清潔度正確使用標(biāo)定的和要求使用的液壓油及其相應(yīng)的替代品(詳參工程機(jī)械油料手冊(cè))，防止液壓油中侵入污物和雜質(zhì)。因?yàn)樵谝簤簜鲃?dòng)系統(tǒng)中，液壓油既是工作介質(zhì)，又

9、是潤滑劑，所以油液的清潔度對(duì)系統(tǒng)的性能，對(duì)元件的可靠性、安全性、效率和使用壽命等影響極大。液壓元件的配合精度極高，對(duì)油液中的污物雜質(zhì)所造成的淤積、阻塞、擦傷和腐蝕等情況反應(yīng)更為敏感。造成污物雜質(zhì)侵入液壓油的主要原因，一是執(zhí)行元件外部不清潔；二是檢查油量狀況時(shí)不注意；三是加油時(shí)未用120目的濾網(wǎng)過濾；四是使用的容器和用具不潔凈； 五是磨損嚴(yán)重和損壞的密封件不能及時(shí)更換；六是檢查修理時(shí)，熱彎管路和接頭焊修產(chǎn)生的銹皮雜質(zhì)清理不凈；七是油液貯存不當(dāng)?shù)鹊?。在使用檢查修理過程中，應(yīng)注意解決這些問題，以減少和防止液壓系統(tǒng)故障的發(fā)生。（2） 防止液壓油中混入空氣液壓系統(tǒng)中液壓油是不可壓縮的，但空氣可壓縮性很大

10、，即使系統(tǒng)中含有少量空氣，它的影響也是非常大的。溶解在油液中的空氣，在壓力較低時(shí)，就會(huì)從油中逸出產(chǎn)生氣泡，形成空穴現(xiàn)象；到了高壓區(qū)，在壓力的沖擊下，這些氣泡又很快被擊碎，急劇受到壓縮，使系統(tǒng)產(chǎn)生噪音。同時(shí)，氣體突然受到壓縮時(shí)，就會(huì)放出大量的熱能，因而引起局部受熱，使液壓元件和液壓油受到損壞，工作不穩(wěn)定，有時(shí)會(huì)引起沖擊性振動(dòng)。 故必須防止空氣進(jìn)入液壓系統(tǒng)。具體做法：一是避免油管破裂、接頭松動(dòng)、密封件損壞；二是加油時(shí)，避免不適當(dāng)?shù)叵蛳聝A倒；三是回油管插入油面以下；四是避免液壓泵入口濾油器阻塞使吸油阻力增大，不能把溶解在油中的空氣分離出來。（3） 防止液壓油溫度過度液壓系統(tǒng)中的油液的工作溫度一般在3

11、080范圍內(nèi)比較好，在使用時(shí)必須注意防止油溫過高。如油箱中的油面不夠，液壓油冷卻器散熱性能不良，系統(tǒng)效率太低，元件容量小，流速過高，選用油液粘度不正確，它們都會(huì)使油溫升高過快。粘度高增加油液流動(dòng)時(shí)的能量損耗，粘度低會(huì)使泄漏增多，因此在使用中能注意并檢查這些問題，就可以預(yù)防油溫過高。此外對(duì)液壓油定期過濾，定期進(jìn)行物理性能檢驗(yàn)，既能保證液壓系統(tǒng)的工作性能，又能減少液壓元件的磨損和腐蝕，延長油液和液壓元件的使用壽命。例如：工程機(jī)械液壓系統(tǒng)所用的油泵多為齒輪泵，其工作壓力為210×102kPa，柱塞泵的工作壓力可達(dá)320×102kPa。泵的輸出壓力是由荷載決定的，并隨著荷載的變化而

12、變化。荷載無限增加，泵的壓力也無限升高，直到系統(tǒng)某一部分被破壞。對(duì)于齒輪泵：主要是軸承、齒輪嚙合面、齒頂與殼體、齒輪端面與泵蓋間的磨損和密封件的磨損、老化、損壞使齒輪泵的內(nèi)漏表現(xiàn)更為突出。在一定轉(zhuǎn)速與一定壓力下，對(duì)無端面間隙補(bǔ)償?shù)凝X輪泵，其軸線磨損引起的泄漏約占全部內(nèi)漏量的75%85%，齒頂間隙內(nèi)漏量約占15%20%，其他內(nèi)漏約占4%5%，因此我們要抓住主要問題，采取有效的技術(shù)措施予以解決，就能使泵恢復(fù)其原有性能。使用了一定時(shí)間的齒輪泵，由于嚙合擠壓，在齒頂和端面會(huì)產(chǎn)生毛刺，使泵體和端蓋的磨損加劇，尤其是鋁合金泵蓋更為嚴(yán)重。如能定期修理檢查，用油石磨掉所產(chǎn)生的毛刺，則可以延長油泵的壽命。葉片泵

13、的主要故障是定子、葉片、轉(zhuǎn)子、軸承和兩側(cè)配流盤的磨損，定子的內(nèi)表面是由圓弧和過渡曲線組成的，過渡曲線如果采用“阿基米德”螺旋線，則葉片徑向等速運(yùn)動(dòng)。實(shí)踐證明，當(dāng)我們將葉片泵解體修理時(shí)，定子內(nèi)表面就在曲線與圓弧連接部分磨損最嚴(yán)重，換掉磨損嚴(yán)重的定子，可以使葉片泵恢復(fù)原有的性能，采用這種修理方法是比較經(jīng)濟(jì)的。5. 液壓系統(tǒng)故障的排除(1) 液壓系統(tǒng)中管子、管子接頭和焊接處，由于振動(dòng)頻率較高，常常發(fā)生破壞。在換用時(shí)要根據(jù)壓力和使用場(chǎng)合，選用強(qiáng)度足夠，內(nèi)壁光滑清潔，無砂、無傷、無銹蝕、無氧化皮的管子。當(dāng)管子需要焊接時(shí)，最好采用加套管的辦法，因?yàn)閷?duì)接可能使管的內(nèi)徑局部縮?。唤囟螘r(shí)，油管的截面與管子軸線的

14、不垂直度不得大于0.5°，并清除鐵屑和銳邊倒鈍。當(dāng)管子支承距離過大或支承松動(dòng)時(shí)要設(shè)卡固定擰緊，當(dāng)彎曲半徑過小時(shí)，易形成彎曲應(yīng)力，彎曲半徑一般應(yīng)大于管外徑的3倍。在密封表面處，密封元件的老化變質(zhì)會(huì)使泄漏量增大。密封件的有效壽命通常是：固定元件之間的密封壽命時(shí)間為10000h，運(yùn)動(dòng)元件之間密封壽命時(shí)間為1500h2000h。到了規(guī)定的使用壽命時(shí)間后，即使還可用的元件也應(yīng)該更換。密封面的泄漏還與預(yù)壓面的壓力不夠或不均勻有關(guān)。預(yù)壓量增大時(shí)，其封油量壓力增大，密封效果好，反之則差。再者摩擦表面光潔度與硬度不足也會(huì)縮短密封件的壽命。密封件設(shè)計(jì)不合理以及安裝時(shí)扭曲刮傷也是導(dǎo)致密封圈早期磨損而引起泄

15、漏的原因。油液中雜質(zhì)過多，易加速密封件與摩擦表面的磨損，形成密封件的早期失效，油封工作溫度過高或過低也會(huì)影響其壽命和工作性能。(2) 執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)的速度降低，主要是由于輸入執(zhí)行元件的液壓油流量不足；執(zhí)行元件無力的原因主要是輸入液壓油壓力不足，以及回油管路背壓過高等因素所造成的。(3) 液壓系統(tǒng)的蓄能器是用來調(diào)節(jié)能量、貯存能量、減少設(shè)備容積、降低功率消耗、減少系統(tǒng)發(fā)熱、緩沖吸收沖擊和脈動(dòng)壓力的輔助元件。常見的蓄能器有膠囊式的，它具有漏氣損失小、反應(yīng)靈敏、可以吸收急速的壓力沖擊和脈動(dòng)、重量輕、體積小等特點(diǎn)。蓄能器發(fā)生故障會(huì)影響液壓系統(tǒng)的正常工作，因此在檢查氣壓量不足時(shí)，應(yīng)按時(shí)充入惰性氣體。(4) 液壓系統(tǒng)中，要求裝備精度高的還有液壓馬達(dá)。如果注意日常維護(hù)和保養(yǎng)，防止油液污染，一般不會(huì)發(fā)生故障，進(jìn)入液壓馬達(dá)的油液須仔細(xì)過濾，以減少雜質(zhì)，防止過快磨損。修理后的馬達(dá)，應(yīng)注滿干凈的液壓油，排盡系統(tǒng)中的空氣。確定不了馬達(dá)是否有故障，最好不要拆卸，這樣可減少污染的機(jī)會(huì)和保持配合的精度。液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，常見的故障有漏油和運(yùn)動(dòng)不正常。缸頭因密封件損壞而外泄，應(yīng)立即更換密封件；油缸運(yùn)動(dòng)不正常有油缸內(nèi)漏、油路中有空氣、活塞密封件老化和損壞、油液有雜質(zhì)、平衡閥發(fā)生故障等。(5) 控制元件是用來實(shí)