加工中心液压系统常见故障分析及解决方法论文.docx
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加工中心液压系统常见故障分析及解决方法论文
论文题目：
加工中心液压系统常见故障分析
与解决方法
年级：
院系：
机电工程与自动化学院
学生姓名：
指导教师：
2015年6月
目录
目录1
内容摘要1
内容摘要英文译文2
第一章绪论3
1.1液压系统的组成3
1.2液压系统的基本回路3
1.2.1压力控制基本回路3
1.2.2速度控制基本回路6
1.2.3多缸顺序动作控制回路6
第二章TH6350卧式加工中心液压系统分析8
2.1TH6350液压工作原理8
2.2TH6350液压系统组成8
2.3TH6350液压系统工作过程9
第三章TH6350卧式加工中心液压系统常见故障分析与原因10
3.1常见故障的类型10
3.1.1系统故障10
3.1.2随机性故障10
3.2常见故障分析与原因10
3.2.1液压系统压力问题10
3.2.2油温过高10
3.2.3液压油外泄10
3.2.4噪声与振动11
3.3其他常见故障分析与原因11
第四章TH6350卧式加工中心液压系统常见故障解决方法13
4.1常见故障解决方法13
4.1.1液压系统压力问题13
4.1.2油温过高13
4.1.3液压油外泄13
4.1.4噪声与振动13
4.2其他常见故障解决方法14
第五章结论15
致谢16
参考文献17
相关专业资料中英文18
内容摘要
液压系统按照不同的使用场合，存在着不同的组成形式。
但是无论液压系统多么复杂，它都是一些基本回路所组成，所以通过本文能够对基本的液压回路和液压系统有了一定的了解，熟悉和掌握基本回路的构成，工作原理，性能特征及应用，是分析液压系统的重要基础。
本次论文介绍了加工中心液压系统故障的分析诊断与维修方法的主要技术。
第一章阐述液压系统的组成和基本回路；第二章以液压系统原理图为出发点，分析了TH6350液压系统的工作原理，详细分析了其组成的回路，并在此基础上对其液压系统工作过程进行详细的阐述；接着第三章对液压系统的故障诊断进行总结，其中主要故障诊断包括液压油泄漏，液压系统压力不足，震动和噪和油温过高等等，并在总结故障的基础上给出了各个故障的产生的原因；最后第四章从各个故障的原因出发找出故障解决方法。
如滚珠丝杠润滑不良，可以采取清除污物和检查定量分油器等方法。
为了减少故障的发生，做好日常的维护与定期检查工作是关键。
关键词：
TH6350卧式加工中心；液压系统构成；常见故障诊断；维修调试；
解决方法
内容摘要英文译文
Hydraulicsystemaccordingtodifferentusecases,thereexistdifferentforms.Butnomatterhowcomplicatedhydraulicsystem,itiscomposedbysomebasiccircuits,sothroughthisbasichydrauliccircuitsandhydraulicsystemshaveacertainunderstanding,familiarwithandmasterthebasiccircuitstructure,workingprinciple,propertiesandapplications,isthebasisofanalysisofhydraulicsystems.
Thispaperdescribesamachiningcenterhydraulicsystemfaultdiagnosisandmaintenancemethodofanalysisofmaintechnologies.Firstchapterdescribedhydraulicsystemofcompositionandbasicloop;secondchaptertohydraulicsystemprinciplefigureforstartingpoint,analysishasTH6350hydraulicsystemofworkprinciple,detailedanalysishasitscompositionofloop,andthisbasedShangonitshydraulicsystemworkprocessfordetailedofdescribed;thenthirdchapteronhydraulicsystemoffaultdiagnosisforsummary,whichmainfaultdiagnosisincludinghydraulicoilleak,hydraulicsystempressureinsufficient,vibrationsandnoiseandoiltemperaturehighetc,And,onthebasisofsummarizingthefailurecausesoffailurearegiven;Finally,thefourthchapterfromeachfailurecauseofproblemsolutionisidentified.Poorlubricationofballscrew,cancheckbyremovingdirtandquantitativeoilseparators,andsoon.
Inordertoreducetheincidenceoffailure,routinemaintenanceandperiodicinspectionoftheworkisthekey.
Keywords:
TH6350Horizontalmachiningcenter;Hydraulicsystem;Commontroublediagnosis;Maintenanceanddebug;Solution
第一章绪论
液压系统的作用为通过改变压强增大作用力。
一个完整的液压系统由五个部分组成，分别是动力元件部分、执行元件部分、控制元件部分、辅助元件部分（附件）和液压油部分。
一个液压系统的好坏取决于系统设计的合理性、系统元件性能的的优劣，系统的污染防护和处理，而最后一点尤为重要。
近年来我国国内液压技术有很大的提高，不再单纯地使用国外的液压技术进行加工。
1.1液压系统的组成
系统地组成：
1）能源装置-液压泵
2）执行装置-液压机，液压马达
3）控制装置-液压阀（压力阀，流量阀，液压马达）
4）工作介质-液压油
5）辅助装置-液压油箱，液压蓄能器，液压管接头，液压滤油器，压力表开关等。
1.油箱泵源
液压泵使用双级压力控制变量柱塞泵，调压范围为4MPa-7MPa。
在控制分度转台抬起，夹紧和下落，机械手刀具变换动作和刀具的松紧，主轴速度的高低变换普遍采用低压控制；高压应用于控制主轴箱的平衡和稳定。
液压平衡使用封式油路，系统压力靠蓄能器吸油与补油来保持平衡。
2.执行装置
（1）液压缸在液压系统中液压缸的作用是用来把液体的压力变成直线运动的机械装置，由于它很容易做直线运动，并且能输出很大的推力，结构简单，容易制作所以得到广泛的使用。
液压缸分为，活塞缸，柱塞缸与摆动缸3种，活塞缸与柱塞缸一样输出直线推力，摆动缸可完成360°的摆动。
（2）液压马达它是液压系统中的一种重要的执行元件，可以用来输出旋转力，它与液压缸一样都是把压力转换成机械能的装置。
3.控制装置有许许多多的控制阀存在与液压系统中，这些液压阀在系统中起到控制液油流量，调节系统压力和液油的流动方向与速度，通过利用这些控制阀可以实现控制执行元件输出不同的力矩，速度和方向等。
液压控制阀有许多，以不同的用途来分类，有压力控制阀-溢流阀，顺序阀，减压阀；流量控制阀-节流阀，调速阀；方向控制阀-单向阀，换向阀；按控制的手段来分，有定值开关阀，比例控制阀，伺服控制阀。
还有其他的，有手动阀，机动法，电动阀，液动阀等；
4.工作介质液油大部分使用的矿物油，系统用来传递能量或者信息。
5.辅助装置起到辅助作用，但从任务完成角度看，它们作用是非常大的，主要对系统地性能，效率，内温，振动和使用寿命影响很大，必须足够重视。
1.2液压系统的基本回路
1.2.1压力控制基本回路
压力控制回路是使用压力控制阀来调节液压系统的压力，得以实现调证压，稳定压，减小压，增大压，卸荷残余压力的功能，来符合执行元件对力的要求。
1.调压回路
1）远程调压回路
图1-1远程调压回路
图1-1为远程调压回路.将调压阀2接入先导式溢流阀1的遥控口上，液压磊的压力可由调压阀2作远程调节。
远程调压阀仅作调节系统压力，大部分液油从溢流阀1溢走。
回路中远程调压阀的最高压力低于主溢流阀的调定压力。
2）多级调压回路
图1-2多级调压回路
由图1-2可知当液压系统需要多级压力控制的时侯，可使用此回路。
图中溢流阀1的遥控口经过三位四通电磁阀4一一的与远程调压阀2和3相连接。
换向阀在中位时，系统压力由溢流阀1调定控制。
换向阀在左位得电时，系统压力由阀2调定控制，在右位得电时，由阀3调定控制。
因而系统可得到三种压力值。
注意，远程调压阀2、3的调定压力必须低于溢流阀1的调定压力
3）压力调定回路
图1-3压力调定回路
压力调定回路在调压回路中是最基本的回路。
主溢流阀的调定压力应该大于液压缸的最大工作压力值，其中包含液压管路上各种压力消耗。
2.增压回路
1）单作用增压缸的增压回路
单作用增压缸增压回路不能持续获得高压油，因此只适合液压缸需要大的单向作用力，行程小的液压系统。
图1-4a中，当换向阀在右位时，增压缸1输出的压力为p2=p1A1/A2的压力输入缸2；换向阀在图示位置时，增压缸的活塞向左移，工作缸弹簧复位，高位油箱3从单向阀向增压缸右腔补充液油。
2）双作用增压缸的增压回路
图1-4b所示为双作用增压缸的增压回路，它能持续输出高压油，适宜增压行程较长的场合。
当工作缸4左移遇到很大负载时，液压系统压力增高，液油通过顺序阀1，二位四通换向阀3输入双作用增压缸2中，增压缸活塞无论左移或右移，都能输出高压油。
当换向阀3连续切换，增压缸就会持续不断做往复运动的过程中，高压油会从单向阀7输入工作缸4右腔。
（a）（b）
图1-4增压回路
1.2.2速度控制基本回路
1.调速回路
调速回路是用来控制执行元件行程速度的回路，液压缸的速度公式为
V=qv/A
液压马达的转速为
n=qv/VM
qv---输入液压执行元件的流量
液压缸的有效面积
VM—液压马达的排量
液压系统的调速的方法有以下三种。
节流调速-使用定量泵提供液油，在使用流量阀控制进入执行元件的流量来实现调节执行元件的速度的目的。
容积调速-使用变量泵或变量马达来变换速度。
容积节流调速-采用变量泵和流量阀相配合调整执行元件的速度。
2.快速运动回路
其实现快速的方法有三种：
包括双泵供油快速运动回路，液压差动连接快速运动回路和增速缸的增压回路等。
3.速度换接回路
速度换接回路的功能是，能够使液压执行元件在一个工作循环中从一运动速度换到另一个运动速度。
使用这种回路能够保证系统速度的平稳性。
1.2.3多缸顺序动作控制回路
（a）（b）
图1-5顺序动作回路
如图1-5a使用行程开关控制电磁换向阀的顺序回路。
启动时，电磁铁1通电，缸1活塞右移，当活塞杆上的挡块压下开关2s之后，2Y通电，缸2活塞右移，直到压3s，1Y断电，缸1活塞左退，后压下行程开关1s，2Y断电，缸活塞复位。
图1-5b使用行程阀控制的顺序回路，电磁阀3左位接进回路以后，缸1活塞右移，当活塞杆挡块压下行程阀4，缸2活塞才右移；电磁阀3右位接进回路，缸1活塞先退回，其后挡块远离行程阀4后，缸2活塞退回。
第二章TH6350卧式加工中心液压系统分析
2.1TH6350液压工作原理
图2-1所示TH6350卧式加工中心的液压系统原理图。
系统由控制阀，液压油箱和管路等部分组成。
控制阀的布局分散，分别装在立柱和刀架上面，电磁控制阀都标上磁铁号码，这样有利于用户维修。
电动机提供动力使液压泵从油箱中吸油，将油液加压输入管道。
油液经过各种调节阀流入液压缸的左腔，推动活塞是工作台右移。
2.2TH6350液压系统组成
图2-1TH6350卧式加工中心的液压系统原理图
图2-1所示TH6350的液压系统有8个液压缸，1个液压马达，1个液压泵。
它们的主要作用是驱动机械手换刀、对刀库的准确定位、主轴的松刀与锁刀、转台的调速夹紧、主轴调速与平衡系统。
包括机械手回路，刀库回路，主轴松刀回路，主轴调速回路，转台锁紧回路，主轴箱平衡系统回路6个液压回路。
1.机械手回路
它的组成有回转式双臂机械手，插拔刀液压缸，手臂旋转180°液压缸。
节流阀的作用是控制液压缸的速度，回路在三位四通电磁阀控制下有自锁和卸荷的功能，能够防止液压缸左右移动。
2.刀库回路
它包括了两种换刀功能，有自动换刀和手动换刀。
都是又换刀点定位缸，液压锁，三位四通电磁阀换向阀，节流阀组成。
节流阀的作用能够调节液压缸的速度。
回路在三位四通阀处于中位时具有双向自锁的能力和卸荷，保证液压缸的稳定性。
3.主轴松刀回路
它包括主轴松刀缸，液压锁，三位四通换向阀，节流阀组成。
节流阀调节液压缸速度，三位四通阀起到双向自锁和卸荷功能。
4.主轴调速回路
它包括主轴速度控制缸，三位四通换向阀，节流阀组成。
液压缸起到调节主轴换刀的速度，三位四通换向阀起到双向自锁和卸荷功能。
5.转台锁紧回路
它由转台锁紧油缸，三位四通换向阀，溢流阀，节流阀组成。
节流阀起到调节液压缸速度的作用，起到安全保护的作用，避免冲击。
溢流阀控制回路中的压力，三位四通阀在中位时起到双向自锁和卸荷节能的作用。
转台油缸为通缸，当换向阀输入高压油时，油缸紧锁，当换向阀处于低压时，液有=油流回油箱，转台解锁。
6.主轴箱平衡系统回路
它由主轴箱控制缸，压力计，蓄能器组成。
液压系统在工作的时候，当液压泵卸荷时系统必须保持压力。
一般要蓄能器来保持压力，压力计用来检测系统压力。
2.3TH6350液压系统工作过程
1.刀具锁紧装置中的液压工作过程
由于有弹簧里的作用，刀套下部的加紧块闭合，夹紧刀具尾部固定刀具。
换刀的时候，液压缸活塞伸出，活塞杆打开夹紧块，就可以拔刀，插刀。
2.机械手中的液压工作过程
液压套筒装上了机械手臂，活塞杆起到固定作用，液压油起到控制手臂同液压缸一起移动的作用，通过这样的装置可以实现手臂不同的动作。
液压缸的尾端可以节流调节，所以能进行缓冲，当改变进油状态，就可以实现手臂的拔刀与插刀。
如果使用四位双层的液压缸并带有齿条，齿轮副，就可以实现手臂做回转运动。
3.换刀时的液压工作过程
首先通过主轴松刀回路实现松刀，之后机械手通过拔刀缸取下刀，然后刀库定位缸回收刀，并定位需要的刀，此时机械手面向刀库，刀库回路自动换刀回路装上刀具，机械手转向主轴，完成装刀，机械手回原位，完成整个过程。
第三章TH6350卧式加工中心液压系统常见故障分析与原因
3.1常见故障的类型
3.1.1系统故障
一般指只要满足一定的条件或超过某一限度，液压系统必然会发生故障。
这类故障出现频率非常高，如，液压系统的压力由于液压回路过滤器的堵塞而下降到设定的参数时，液压系统一定会发生故障报警使系统断电停机；所以，正确使用与正常维护是防止或避免这类系统故障发生的有效办法。
3.1.2随机性故障
一般指液压系统在同样环境下工作时只会偶然发生一次或两次的故障。
有的文章中称之为“软故障”。
由于此类型故障在不同的条件下只偶然发生一两次，所以。
随机性故障的原因很难分析对于故障诊断与其他故障相比困难的多。
此类故障的发生主要是因为安装时的质量，元件自身质量，维护不好及工作环境等因素有关。
例如，液压阀之间的插件与连接组件因疏忽未加以锁定等。
因此，加强液压系统的维护检查显得尤为重要。
3.2常见故障分析与原因
3.2.1液压系统压力问题
这类故障主要有液压系统压力提不高或建立不起来压力，发生此类故障原因主要是系统液压油与回油路短接，还有就是有比较严重的泄漏，也可能是液压泵本身没有液压油输入液压系统或压力不足，再或者是电动机方向返向转动，功率不足以及溢流阀失去作用等因素。
3.2.2油温过高
TH6350卧式加工中心的液压系统在使用的过程中都是以油液作为工作介质来传递动力和动作信号。
传递过程中，油液流经的管道和各种阀时都会产生压力损失，还有液压系统中液压泵，液压马达，液压缸等作相对运动的零件间的摩擦阻力引起的机械损失，并且包括液压油泄漏等损耗产生的容积损失，组成了总的能量损失。
这些能量损失很大一部分转变成热能，引起了液压油温升高。
当油温在超过规定的限度时，会给机床带来严重的破坏。
如，机床热变形会使机床的精度降低，影响加工出来成品的质量；液油的物理性能降低，液油变质产生的很多氧化物杂质会堵住液压元件间的贴合间隙，更严重的会使热膨胀系数不同的相对运动之间的配合间隙变得更小从而相互卡住，进而丧失正常的工作能力；也可能让配合间隙增大及油的粘度降低，导致泄漏增加，从而减慢运动速度，导致运动速度不稳定，降低工作压力而影响夹紧力和切削力。
导致油温过高的影响因素很多，最多的是液压系统的运行中，很多油液从压力阀溢回油箱，进而使压力能变成热能。
3.2.3液压油外泄
液压油产生外泄的原因是非常复杂的，最多的是压力差，振动幅度，腐蚀程度，温度高低，装配不佳等原因。
除此之外，液压元件的质量不达标，管路连接，系统的设计，使用维护不恰当也会引起外泄。
产生外泄的部位也很多，比如接合面，接头，密封面以及壳体（焊缝）等。
外泄是液压系统最常见的故障，必须要认真对待。
以前，国产普通机床的外泄比较多，并且人们往往也不把它当成重要的问题对待；目前，加工中心的使用要求越来越严格，外泄不仅会影响机床的外部形象，严重的还会直接破坏机床的使用，所以应该防止外泄的发生。
3.2.4噪声与振动
液压系统产生不正常的噪声与振动也是常见的故障之一，这样的故障会影响液压系统的工作性能和工作质量，缩短液压元件的寿命，更严重的还会影响工件的加工精度，降低生产效率，甚至加快机床及部件变形，损坏和磨损。
产生此类故障的原因有很多种，常见的为液压元件的间隙因磨损增大后，致使高，低压油路互通，引起压力波动现象或液油中混有的空气析出而形成空穴；工作油液不干净，太多的杂质混入液压元件，导致元件内部零件运动不畅；液压泵与电动机相连接时产生松动，碰撞，不同轴的情形；电动机平衡能力不良或者轴承损坏等故障。
3.3其他常见故障分析与原因
表3.1液压系统其他常见故障分析及原因
序号
故障现象
故障原因
1
液压泵不提供油或流量不足
压力调节弹簧太松
流量调节螺钉调节不恰当，定子偏心方向相反
泵转速低,叶子不能甩出
液压泵反转
油的粘度太高，叶片不能灵活运动
油量不足，吸油管露出油面吸入空气
吸油管堵住
进油口漏气
叶片在转子槽内卡死
2
液压泵有很大的噪音或压力降低
油量不够，过滤器露出油面
吸油管吸入太多空气
回油管高出油面，空气进入
进油口过滤器容量不够
过滤器被堵住
液压泵转速太高或液压泵装反
液压泵与电动机的同轴度有误差
定子和叶片有磨损，轴承和轴损坏
泵与其他机械共振
3
液压泵发热并且油温过高
液压泵工作压力过载
吸油管与回油管太近
油箱油量不够
摩擦引起机械损失，液油外泄引起容积损失
压力太高
4
系统与工作压力低，运动部件爬行
泄漏
5
尾座顶的不紧或不移动
压力不足
液压缸活塞研损
密封圈损坏
液压阀卡死和断线
套筒研损
6
导轨润滑不良
分油器被堵住
油管破裂或渗漏
没有气体动力源
油路被堵住
7
滚珠丝杆润滑不良
分油管是否分油
第四章TH6350卧式加工中心液压系统常见故障解决方法
4.1常见故障解决方法
4.1.1液压系统压力问题
此类故障解决的方法可采取下列措施：
对照元件逐一仔细检查进出油口的方位是否接法有误，管路是否接错，电动机旋转是否反转；检查各元件（特别是液压泵）有没有泄漏，紧固各个连接处，防止空气混入，如果发现元件自身有砂眼等影响元件正常的缺陷，应该立即换下；对磨损比较严重的元件应进行修整，杂质微粒卡住元件时应进行更换或清洗；检查压力表与压力表开关是否不住，若要堵住应进行清洗，以防止不能正常反映系统中的压力。
4.1.2油温过高
解决因油温过高而引起故障的办法有下列几种：
1）尽量使用简单的回路，简化元件数量，让系统中无多余元件，并使用规格合适的泵，阀等元件，这样就可以防止因能量损失过大而产生太多的发热。
2）提高液压系统的设计质量，多使用卸荷技术，这样可以使液压在不工作的过程中的能量损耗尽量降低；管路排布时，尽量采取直通，减少弯管，缩短管道长度，减少管道截面突然变化等。
应定期进行保养，清洗，并保持管道内壁光滑，选择合适的液油。
3）加工制造时，应提高运动件的加工精度和装配质量，改善其润滑环境；改善油箱散热能力，注重发挥箱壁的散热作用；适当增加油箱容积，并适时采取强制制冷却等办法。
4.1.3液压油外泄
解决此类故障一般需要采用提高集合精度，降低表面粗糙度和加强密封的方法。
特别要注意容易被忽略的接头漏油情况，它约占所有漏油总和的30%-40%。
无论使用什么样的管接头，必须保证其管接面能够很贴合的接触，并且紧固螺母和接头上的螺纹要配套使用，然后用合适的扳手拧紧，还要避免过度用力而使管接头损坏。
其次，元件切合面，控制阀，液压缸等部位漏油，最主要原因是这些部位的密封装置设计不合适，并且在加工和装配过程中遭到了破坏。
这些故障需要制定严格而且最有效的方法就是专人检查每个部位的密封装置，如果查处装置破坏要马上处理，并且立刻更换失效装置。
4.1.4噪声与振动
此类故障其解决的办法为：
要及时修复或更换和选择合适的液压元件；认真检查液压元件（特别是液压泵）的接合面是否结合全面和牢靠，密封件是否有损坏，进出油口管接头是否拧紧，在排布管路时，是否让进，回油管尽可能相距的远一点，同时避免回油飞溅产生大量气泡；定时清理各个元件中的杂质，最重要的是努力提高液油的清洁度，使各个液压元件运动比较灵活，以此来消除和减小噪音。
另外，想方法增加零件的精度，关于电动机主轴和液压泵传动轴的关系（主要是同轴度）要尽可能减小误差；将电动机主轴，转子，风扇等旋转元件一起进行动平衡，并检查轴承的精度；在电动机机座和机床接触处加入防振垫等措施可以有效地减小振动。
4.2其他常见故障解决方法
表4.1液压系统其他常见故障的排除方法
序号
故障现象
解决方法
1
液压泵不提供油或流量不足
顺时针转动压力调节螺钉直到弹簧压缩，然后启动液压泵，调节压力
逆时针方向逐步转动流量调节螺钉
把转速控制在所要求的最低转速之上
调整
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