液压与气压传动培训讲义.docx
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液压与气压传动培训讲义
第五讲液压设备使用与维护中的常见故障及排除
一、液压设备的合理使用
液压设备要做到合理使用必须做到日常检查和定期检查两方面。
日常检查和定期检查的项目和内容见下表。
1、日常检查的项目和内容
检查时间
检查项目
检查内容
启动前检查
油量
油箱是否注满，油量要加至油箱上限标记
行程开关和限位块
是否紧固
手动、自动循环
是否正常
电磁阀
是否处于原始状态
动和启启动后的检查
油温
是否在30-50度范围内，不得大于60度；如果油温过低，如低于10度时，应使系统无负荷运转20min以上，并使溢流阀处于卸荷位置
压力
系统压力是否稳定，并在规定值范围内
噪声、振动
有无异常（主要是泵的噪声）
漏油
系统有无漏油，特别是注意液压元件的工作情况
电压
85%-105%应保持在额定电压的范围内
2、定期检查的项目和内容
检查项目
检查内容
管接头
定期紧固：
系统压力超过10Mpa，每月1次；低于10Mpa，3个月1次
滤油器
每月1次
密封件
按环境温度、系统工作压力而定
弹簧
按工作情况具体规定
油质
累计工作1000h应当换油；间断使用可根据具体情况每半年至一年换油一次
压力表
视具体情况而定
高压软管
根据使用工况，规定更换时间
液压元件
根据使用工况，对各元件进行性能测试
液压设备使用时，操作维修人员还应注意以下事项：
▲冬季油温在25度以下时，不得全负荷运转，一般用开开停停的方法进行启动，重复几次使油温上升，在液压装置运转灵活后，再进入正常运转；
▲停机4小时以上的设备，在正常工作前，应使蹦空载运转5min;
▲液压元件不准轻易拆卸或随意调节。
如必须拆卸，应将零件清洗后放在干净的地方，重新装配时，要防止金属屑、棉纱等杂质进入；
▲当液压系统出现故障时，不准擅自乱动，要立即停车。
由维修部门或专业技术人员指导、分析并排除故障。
二、液压系统的使用与维护
为了能过保证液压系统的正常工作，提高工作的可靠性，降低故障的发生率和提高设备工作效率，必须正确使用和维护液压系统及相关设备与机械。
应注意以下几方面：
1、液压油的正确使用与维护
（1）液压油的选用
（2）液压油的更换
（3）液压油的管理
2、防止液压系统油温过高，维持在35-60度之间，最高不超过80度。
▲经常保持油箱中的正确油位，使系统中的油液有足够的循环冷却条件；
▲经常保持冷却器内水量充足，管路畅通；
▲在系统不工作时，油泵必须卸载；
▲根据工作环境温度，选用合适黏度液压油：
环境温度高选用高粘度液压油；环境温度低选用低粘度液压油；
▲气温较高时，机器不可连续运转较长时间。
通常气温在30度以上，机器连续运转时间不得超过4h；
▲当气温低于10度时，应使系统在无负荷状态下运转20min左右，使油温升到规定值后再正常工作。
3、防止液压系统中混入空气等杂质
（1）防止固体杂质混入液压系统
▲加油时必须过滤，加油工具必须清洁，加油人员应使用干净手套和工作服；
▲保养时拆卸液压油箱加油盖、滤清器盖、检测孔、液压油管等部位时，拆卸部位要先彻底清洁后再打开，液压系统油道暴露时要避开扬尘。
如需使用擦拭材料和铁锤时，应选择不掉纤维杂质的擦拭材料和击打面附着橡胶的专用铁锤。
液压元件、液压胶管要认真清洗，用高压空气吹干后再组装。
选用包装完好的正品滤芯。
换油时应清洗滤清器，安装滤芯前应用擦拭材料认真清除滤清器壳内部污物；
▲液压系统的清洗用油必须使用与系统所用牌号相同的液压油，油温应在45-80度之间，用大流量液压油反复清洗三次以上，尽可能将系统中杂质带走，每次清洗完后趁热油时将其全部放出系统。
清洗完成后再清洗滤清器，更换新滤芯后加注新油；
（2）防止空气混入液压系统
▲为了防止回油管回油时带入空气，回油管必须插入油箱液面一下；
▲吸入管及泵轴密封部分等于或低于大气压的地方应注意不要漏进空气；
▲油箱的液面要尽量大些，吸入侧和回油侧要用隔板隔开，以消除气泡；
▲在管路及液压缸的最高处设置放气孔，在启动时应放掉其中的空气。
（3）防止水混入液压系统
▲维修保养过程中要防止水分入侵；
▲储油桶不用时，要拧紧盖子，最好倒置放置；
▲含水量大的油液要经过多次过滤，每一次过滤都要更换一次烘干的滤纸，在没有专用仪器检测时，可将油滴在烧热的铁板上，没有蒸汽冒出并且能立即燃烧才可加注；
4、做好日常和定期的液压系统检查和维护
（1）做好液压系统的日常检查和维护从以下几方面进行：
▲工作前，仔细检查各紧固件和管接头有无松脱，以及管道有无变形或损伤等；
▲初次运转前，应向液压泵内注满油，以防止因空运转而损坏液压泵；
▲液压泵开始运转时，可采取断续运转的方法，观察运转是否灵活。
确认运转正常、无异常响声时再进入工作；
▲工作装置系统分配阀的工作压力，如果超过或低于规定值，应进行调整；
▲在液压系统进入稳定的工作状况后，应随时注意油温、压力、噪声等情况，还应注意观察液压缸、液压马达、换向阀、溢流阀等液压元件的工作情况；查看整个系统的漏油和振动情况等。
（2）液压系统应做好四级定期保养工作：
▲250h的检查保养：
检查滤油器滤网的附着物，如金属粉末过多，说明油泵磨损或油缸拉缸，对此必须采取相应措施后才能开机。
如发现滤网损坏、污垢集聚，要及时更换，必要时同时更换液压油；
▲500h的检查保养：
液压系统运转500h后，不管滤芯状况如何都应更换。
如果长时间高温作业还应提前更换滤芯；
的检查保养：
应清洗滤清器、液压油箱、更换滤芯和液压油，长时间高温1000h▲．
作业换油时间应适当提前。
如果通过油质检测分析来指导换油时间当然是最经济的，但要注意延长使用的液压油，每隔100h应检测一次，以便及时发现并更换变质的液压油；
▲7000h和10000h的检查维护：
此时应由专业人员检测液压系统，进行必要的调整和维修。
液压泵、液压马达工作10000h后必须大修，否则液压泵、液压马达可能因失修而损坏，对整个液压系统造成致命的破坏。
三、液压系统在使用维护中的常见故障及几处理办法
1、液压系统振动和噪声
（1）机械振动的原因
▲回转零件的不平衡：
电动机、液压泵和液压马达等高速旋转时由于不平衡而产生的；
▲联轴器引起的振动和噪声：
主要是因制造原因，泵与联轴器同轴度超差，装配又存在偏差，造成随泵的转速提高离心力加大，联轴器变形，又使离心力加大，产生振动；
▲管路、阀和油箱：
管路由于其它部件的振动引起的，当管子的固有频率与振动源频率相同时，管路产生振动；由于安装在油箱上的液压泵和电机的振动引起油箱产生共振；液压油在油箱中形成涡流产生振动。
（2）流体振动的原因
▲液压泵本身固有的流动脉动引起的流体振动：
液压泵流动脉动是泵的固有特性，由于液压泵的流量脉动势必引起泵出口及管路的压力脉动，并传播到整个系统，同时产生流体噪声；
▲方向阀的换向引起的振动和噪声：
在液压系统中，当负载运动惯性较大时，由于方向阀突然换向造成油路突然关闭或换向，使管道中流动的液体其流速将随之骤然发生变化，这一瞬间液体的动能转化将造成压力冲击而引起振动和噪声；
▲气穴引起的振动和噪声；
▲紊流与涡流。
（3）降低液压系统振动和噪声的措施（见下表）
原因分析采取措施
1.在泵的进、出油口用软管联接
2.泵不要装在油箱上，应将电动机和泵单独装在底座上，和1.泵中噪声、振动，引起管路、油油箱分开
箱共振3.加大液压泵，降低电动机转数
4.在泵的底座和油箱下面塞进防振材料
选择低噪声泵，采用立式电动机将液压泵浸在油液中5.
1.改变弹簧的安装位置
2.改变弹簧的刚度
3.把溢流阀改成外部泄油形式
4.采用遥控的溢流阀2.阀弹簧所引起的系统共振5.完全排出回路中的空气
6.改变管道的长短、粗细、材质、厚度等
7.增加管夹使管道不致振动
8.在管道的某一部位装上节流阀
1.很好地排出空气3.空气进入液压缸引起的振动2.可对液压缸活塞、密封衬垫涂上二硫化钼润滑脂即可1.加粗管道，使流速控制在允许范围内2.少用弯头多采用曲率小的弯管4.采用胶管管道内油流激烈流动的噪声3.4.油流紊乱处不采用直角弯头或三通5.采用消声器、蓄能器等1.增厚箱板5.2.在侧板、底板上增设筋板油箱有共鸣声
3.改变回油管末端的形状或位置1.降低电液阀换向的控制压力2.在控制管路或回油管路上增设节流阀6.阀换向产生的冲击噪声选用带先导卸荷功能的元件3.4.采用电气控制方法，使两个以上的阀不能同时换向1.适当处装上节流阀7.溢流阀、卸荷阀、液控单向阀、2.改变外泄形式平衡阀等工作不良，引起的管道振3.对回路进行改造动和噪声4.增设管夹
2、液压系统中的压力冲击
（1）液压冲击产生的原因
▲阀门骤然关闭或开启；
▲执行器的惯性力：
执行器在制动和换向时，因排油管突然关闭，但执行器惯性还在继续运动，将引起压力急剧升高引起液压冲击；
▲元件反应动作不灵敏。
（2）排除液压冲击的措施（见下表）
原因分析消除方法延长换向时间1、换向时瞬时关闭、开启，造成1.动能或势能相互转换时产生的液2.设计带缓冲的阀芯3.加粗管径、缩短管路压冲击
液压缸进出油口处分别设置，反应快、灵敏度高的小型安全阀2、液压缸运动时，具有很大的动1.2.在满足驱动力时尽量减少系统工作压力，或适当提高系统背压量和惯性，突然被制动，引起较液压缸附近安装囊式蓄能器3.大的压力增值故产生液压冲击
3、液压缸到达终点时，液压缸运1.
在液压缸两端设缓冲装置
动时产生的动量和惯性与缸体发2.生碰撞，引起的冲击3.
液压缸进出油口处分别设置反应快，灵敏度高的小型溢流阀设置行程（开关）阀
3、液压缸的爬行故障
（1）故障原因
▲液压缸装配不当或载荷的反作用力使液压缸发生歪斜，造成液压缸运动过程中内摩擦阻力过大，运动别劲引起爬行；
▲在液压缸运动速度低于5mm/s时，由于活塞杆支承密封圈和活塞密封圈压得太紧造成内摩擦阻力过大引起爬行；
▲液压缸中进入空气引起的爬行；
▲液压元件磨损引起爬行：
如泵内零件磨损、阀类元件及液压缸磨损等；
▲导轨面静-动摩擦阻力的变化引起的爬行：
机床导轨副精度达不到要求，局部金属直接接触，或运动副接合面间隙太小，油膜破坏，出现干摩擦与半干摩擦交替过程，导致低速重载爬行的出现；
▲工作油液的压缩性引起的爬行故障；
▲工作介质污染引起的爬行故障。
（2）排除液压缸爬行故障的措施（见下表）
原因分析
（1）加精度差，缸筒孔锥度和圆度超差压缸活塞
（2）装配质量差1.液“杆运动别1）活塞、活塞杆与缸盖之间同轴度差
消除方法
（1）检查零件尺寸，更换无法修复的零件
）2（按要求重新装配1）
）控制油温；
）液压缸与工作台平行度差劲”按照要求重新装配22））活塞杆与导向套配合间隙过小）检查配合间隙，修刮导向套孔，达到要求的配合间隙33）新液压缸，修理后的液压缸或设备停机时间（11）空载大行程往复运动，直到把空气排完（过长的缸，缸内有气或液压缸管道中排气未排净）先用油脂封住结合面和接头处，若吸空情况有好转，则把（22）缸内部形成负压，从外部吸入空气（紧固螺钉和接头拧紧）从缸到换向阀之间管道的容积比液压缸内容（入2.缸内进空3（3）可在靠近液压缸的管道中取高处加排气阀。
拧开排气阀，积大得多，液压缸工作时，气这段管道上油液未排完，活塞在全行程情况下运动多次，把气排完后再把排气阀关闭所以空气也很难排净（4）排除泵内空气（4）泵吸入空气（5）排除油液中的空气（5）油液中混入空气
选择适合于低速运动的皮革和聚四乙烯材料制作的密封圈3、密封圈选择不当
将滑动摩擦改为滚动摩擦（如采用滚动导轨）或流体摩擦（如静4、导轨面静-动摩擦阻力的变化压导轨），同时提高导轨精度及减少液压缸密封件摩擦阻力。
）在系统相应部位安装适1）管路和油箱装配前严格清洗；（2（5、工作介质污染当过滤器，并定期检查、清洗或更换滤芯；（3定期检查更换液压油。
．
）
4、液压卡紧故障
液压卡紧是由于液体流过阀芯和阀体间的配合间隙时，作用在阀芯上的径向不平衡力使阀芯卡住而产生的现象。
（1）故障的主要原因
①径向不平衡力引起的液压卡紧
▲阀芯与阀孔装配时产生的同轴度误差使阀芯在阀孔中歪斜放置，或颗粒楔入阀孔与阀芯的间隙；
▲阀芯加工的几何形状误差（如圆柱度误差），在阀芯受到径向不平衡力作用，使阀芯和阀孔偏心距增大而造成两表明接触发生卡紧，甚至产生干摩擦。
②加工质量引起的液压卡紧
③其他因素引起的液压卡紧
▲在高压下油温升高后由于阀芯与阀孔的膨胀系数不等；
▲在干式电磁阀中，电磁铁推杆由于采用动密封，摩擦阻力较大，且阀芯两端有中心孔，若中心孔大而推杆尺寸小，推杆插入阀芯中心孔后产生倾斜，使阀芯移动不灵活；
▲多数液压元件存在内泄露，若内泄漏通道尺寸太小或没有通道，则会引起回油不畅，使阀芯移动困难。
（2）排除液压卡紧故障的措施
▲为了减少径向不平衡力，可在阀芯的台肩上开环形均压槽；
▲将阀芯做成微小顺锥度，即小端在高压侧，大端在低压侧，直径只差1-3微米；
▲在灵敏度很高的液压伺服机构中，常采用振动频率为20-100Hz、振幅为0.1-0.3mm的振动源对阀芯和阀套经常性轴向或周向振动来减小阀芯移动阻力；
▲提高阀的加工质量。
5、液压系统过热故障
（1）故障原因
①液压系统设计不合理
▲油箱设计容量太小，散热面积不够，且未设计安装冷却装置，或冷却装置容量太小；
▲选用的阀类元件规格过小；
▲在定量泵供油的系统中，液压泵的容量选择太大；
系统中未设计卸荷回路，停止工作时液压泵不卸荷；▲．
▲液压系统背压过高；
▲管路太细太长、弯曲过多、截面变化频繁。
②液压元件加工质量和装配质量差；
③液压元件的磨损，导致内泄露增加，致使温度升高；
④液压油的黏度选择不当；
⑤系统中安全阀的压力调节不当或阀类元件调整不到位；
⑥操作使用不当；
⑦系统散热不足
▲系统散热器或油箱被灰尘、油泥或其他污物覆盖而形成保温层；
▲排风扇转速太低或风量不足；
▲油路堵塞引起散热不足；
▲连续在高温环境下长时间工作或工作环境与原设计使用环境温度相差太大。
（2）排除系统过热故障的措施（见下表）
▲系统油温过高的消除方法
故障原因1.设定压力过高2.溢流阀、卸荷阀、压力继电器等卸荷回路的元件工作不良
3.卸荷回路的元件调定值不适当，卸压时间短4.阀的漏损大，卸荷时间短5.高压小流量、低压大流量时不要由溢流阀溢流
消除方法
1.适当调整压力2.改正各元件工作不正常状况3.重新调定，延长卸压时间
4.修理漏损大的阀，考虑不采用大规格阀5.变更回路，采用卸荷阀、变量泵
6.因粘度低或泵有故障，增大了泵的内泄漏量，使泵壳温度升高
6.换油、修理、更换液压泵
7.油箱内油量不足8.油箱结构不合理9.蓄能器容量不足或有故障10.需要安装冷却器，冷却器容量不足，冷却器有
7.加油，加大油箱
8.改进结构，使油箱周围温升均匀9.换大蓄能器，修理蓄能器10.安装冷却器，加大冷却器，修理冷却器的故障，
故障，进水阀门工作不良，水量不足，油温自动调节装置有故障
11.溢流阀遥控口节流过量，卸荷的剩余压力高
修理阀门，增加水量，修理调温装置11.进行适当调整
12.管路的阻力大附近热源影响，辐射热大13.
12.采用适当的管径
13.采用隔热材料反射板或变更布置场所；设置通风、冷却装置等，选用合适的工作油液
▲系统温升的排除措施
故障原因1.针对不合理设计，给予改进完善1.系统设计不合理产生的温升
2.在调试、维护时给予改善2.压力损失大使压力能转换为热能
3.容积损耗大引起的油液发热4.机械损耗大引起油液发热5.压力调整过高
3.在液压泵、各连接处、配合间隙等处防止内外泄漏
4.改进密封结构，并按规定的压缩量调整
5.调整系统压力
6.油箱体积小，散热条件差
6.适当增加油箱容量，必要时采取强制冷却措施
消除方
6、液压系统无动作：
表现为系统无压力、执行元件无动作或动作迟缓。
（1）故障原因
▲油液污染；
▲液压泵无流量输出；
▲溢流阀卸荷或压力调定值过低；
▲比例放大器给定参数失常；
▲电磁阀电控失灵。
（2）排除措施
▲检查泵的内泄露，若是泵的问题立即更换；
▲检查和重新给定溢流阀的调定压力和泄荷压力，需要时可将溢流阀拆下重新打压标定；
▲重新检查设置比例放大器的相关参数；
▲检查电磁铁及相关线路，有问题的及时更换。
系统压力正常执行
故障现象及原因电磁阀中电磁铁有故障电气式限位或顺序装置（机械式、或液动式）不工作或调得不对机械故障
没有指令信号元件无动作
放大器不工作或调得不对
阀不工作缸或马达损坏
消除方
排除或更调整、修复或更排查找、修调整、修复或更调整、修复或更
修复或更换
泵输出流量不足或系统泄漏太大检查、修复或更换
检查、调整或更换油液粘度太高或太低阀的控制压力不够或阀内阻尼孔清洗、调整堵塞执行元件动作太慢检查、调整外负载过大调整修复或更换放大器失灵或调得不对
清洗、过滤或换油阀芯卡涩修理或更换缸或马达磨损严重
见5.3压力不正常节消除
加油、排气油中混有空气
查找、修复指令信号不稳定
调整、修复或更换放大器失灵或调得不对动作不规则
修理或更换传感器反馈失灵清洗、滤油阀芯卡涩修理或更换缸或马达磨损或损坏
第六讲气压传动技术及常见故障和处理办法
一、气压传动的组成及工作原理
1、定义：
气压传动是以压缩空气为工作介质进行能量传递和信号传递的一门技术。
2、工作原理：
利用空压机把电动机或其它原动机输出的机械能转换为空气的压力能，然后在控制元件的作用下，通过执行元件把压力能转换为直线运动或回转运动形式的机械能，从而完成各种动作，并对外做功。
3、组成：
气压传动系统是由以下四部分组成的：
（1）气源装置获得压缩空气的装置。
其主体部分是空气压缩机，它将原动机供给的机械能转变为气体的压力能；
（2）控制元件用来控制压缩空气的压力、流量和流动方向的，以便使执行机构完成预定的工作循环。
它包括各种压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀等；
（3）执行元件是将气体的压力能转换成机械能的一种能量转换装置。
包括气缸、气马达、摆动马达；
（4）辅助元件是保证压缩空气的净化、元件的润滑、元件间的连接及消声等所必须的，它包括过滤器、油雾气、管接头及消声器等。
4、特点：
优点：
（1）工作介质是空气，取之不尽、用之不竭。
气体不易堵塞流动通道，用过后可将其随时排入大气中，不污染环境。
（2）空气的特性受温度影响小。
在高温下能可靠地工作，不会发生燃烧或爆炸。
且温度变化时，对空气的粘度影响极小，故不会影响传动性能。
（3）空气的粘度很小（约为液压油的万分之一），所以流动阻力小，在管道中流动的压力损失较小，所以便于集中供应和远距离输送。
（4）相对液压传动而言，气动动作迅速、反应快，一般只需0.02~0.3秒就可达到工作压力和速度。
液压油在管路中流动速度一般为1~5m/s，而气体的流速最小也大于10m/s，有时甚至达到音速，排气时还达到超音速。
（5）气体压力具有较强的自保持能力，即使压缩机停机，关闭气阀，但装置中仍然可以维持一个稳定的压力。
液压系统要保持压力，一般需要能源泵继续工作或另加蓄能器，而气体通过自身的膨胀性来维持承载缸的压力不变。
气动元件可靠性高、寿命长。
电气元件可运行百万次，而气动元件可运行（6）
2000~4000万次。
（7）工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣环境中，比液压、电子、电气传动和控制优越。
（8）气动装置结构简单、成本低、维护方便、过载能自动保护。
缺点：
（1）因空气的可压缩性较大，气动装置的动作稳定性较差。
（2）气动装置工作压力低，输出力或力矩受到限制。
在结构尺寸相同的情况下，气压传动装置比液压传动装置输出的力要小得多。
（3）气动装置中的信号传动速度比光、电控制速度慢，所以不宜于信号传递速度要求十分高的复杂线路中。
同时实现生产过程的遥控也比较困难，但对一般的机械设备，气动信号的传递速度是能满足工作要求的。
（4）噪声较大，尤其是在超音速排气时要加消声器。
二、气动元件的结构、工作原理及职能符号
1、气源装置与辅件
气压传动系统中的气源装置是为气动系统提供满足一定质量要求的压缩空气，它是气压传动系统的重要组成部分。
由空气压缩机产生的压缩空气，必须经过降温、净化、减压、稳压等一系列处理后，才能供给控制元件和执行元件使用。
而用过的压缩空气排向大气时，会产生噪声，应采取措施，降低噪声，改善劳动条件和环境质量。
（1）对压缩空气的要求：
▲要求压缩空气具有一定的压力和足够的流量。
▲要求压缩空气有一定的清洁度和干燥度。
清洁度是指气源中含油量、含灰尘杂质的质量及颗粒大小都要控制在很低范围内。
干燥度是指压缩空气中含水量的多少，气动装置要求压缩空气的含水量越低越好。
原因有三：
①混在压缩空气中的油蒸气可能聚集在贮气罐、管道、气动系统的容器中，有引起爆炸的危险或影响设备的寿命
②压缩空气中含有的饱和水分，在一定的条件下会凝结成水，并聚集在个别管道中。
在寒冷的冬季，凝结的水会使管道及附件结冰而损坏，影响气动装置的正常工作。
③压缩空气中的灰尘等杂质，对气动系统中作往复运动或转动的气动元件的运动副会产生研磨作用，使这些元件因漏气而降低效率，影响它的使用寿命。
．
因此气源装置必须设置一些除油、除水、除尘，并使压缩空气干燥，提高压缩空气质量，进行气源净化处理的辅助设备。
（2）压缩空气站的设备组成及布置
压缩空气站的设备一般包括空气压缩机和使气源净化的辅助设备。
其设备组成及布置如下图。
工业用气4
32
1
甲
7气动装仪表用气
6-7-、贮气罐；5-干燥器；过滤器3-1-图中：
空气压缩机；2-后冷却器；油水分离器；4各组成部分的作用：
空气压缩机：
一般由电动机带动，其吸气口装有空气过滤器。
后冷却器：
用以冷却压缩空气，使净化的水凝结出来。
油水分离器：
用以分离并排出降温冷却的水滴、油滴、杂质等。
贮气罐：
用以贮存压缩空气，稳定压缩空气的压力，并除去部分油分和水分。
干燥器：
用以进一步吸收或排除压缩空气中的水分和油分，使之成为干燥
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