液压缸常见问题及修理.docx

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液压缸常见问题及修理

液压缸常见缓冲装置及修理

摘要:

分析了液压缸常见的缓冲装置的作用与方法，缓冲装置特征结构，通过实际工作总结出缓冲装置常见故障产生的原因及修理方法。

主题词：

液压缸缓冲装置故障修理

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

液压缸运行时，通常负载较大的质量作快速往复运动，具有很大的动量。

当行程至终端时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，不仅会影响机械设备的工作性能而且会引起液压缸本身的损坏以及系统中的配管、阀类、仪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塞与端盖之间的撞击和噪声，作为缓和这种冲击的手段，人们常采取以下方法：



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内的工作油压使活塞部件得以减速。

有时还采用（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），此单向阀起着返程快速供油的作用，活塞得以顺利工作。

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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上（见图1-5）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）为弧形节流槽形，直接由铣床铣出，加工方便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）为具二段圆锥头部的双圆锥形较大圆锥形略好：

图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来说已能满足要求。



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物线的水平。

变节流型缓冲装置一般均需设置返程快速供油单向阀，利于返程的快速启动。



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，斜槽数根据需要从二、三条到若干条不等缓冲柱塞材料应具有一定的硬度。

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，浮动节流圈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的肩台中若活塞动能尚未被大部吸收，则缓冲柱塞继续伸入节流圈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，稀也好不达到一定的Pc值节流圈2即不移动只有节流圈2移动后才真正进一步产生缓冲作用，也就是缓冲柱塞真正开始了有效行程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向移动工作压力油将缓冲柱塞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。

为增强缸筒刚性在缓冲腔相应部位的缸筒外壁上还可加设缸筒加强环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。

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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，缓冲柱塞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节流量过大

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缸筒端面对轴心线的垂直度不合要求

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，产生轴线倾斜的现象（见图8），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。

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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。

其预防措施是：

螺纹设计要考虑缸筒壁厚的不均匀程度缸筒上外螺纹在车制时须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。

如果间隙过大的话，将产生类同于图1-10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。

修理措施



（1）消除零件加工时不垂直度



（2）细长活塞杆挠曲严重时应先校直到公差范围之内再行装配使用。

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真空，如图1-12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，活塞速度比较大的情况下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。



修理措施：

在通过流量较大时，应改成带导向肩的锥阀式结构，如图

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。