制桶設備液壓與氣壓傳動系統的使用與維護(7)

楊文亮

第四章 制桶設備液壓系統故障分析

二、制桶設備液壓系統故障的預兆

液壓系統中的大部分故障并非突然發生，總有一些預兆。如振動與噪聲、沖擊、爬行、污染、氣穴和泄漏等。這些現象發展到一定程度，即產生故障。如果這些現象能及時發現，并加以適當控制或排除，系統的故障就可相對減少。

1、振動與噪聲

振動與噪聲是同一物理現象的兩個方面。當液壓系統產生振動時，除本身具有一定的振幅和頻率外，同時還伴隨著噪聲。

（1）振動：液壓系統的振動可能來自機械系統、油泵與油馬達、閥類元件和管道內液流的振蕩等。振動一旦發生，不僅影響主機的性能，而且還會產生故障。

（2）噪聲：液壓系統的噪聲，不僅與元件結構、加工和裝配質量有關，而且還與系統設計、安裝和使用維護都有密切的關系。

2、壓力沖擊

在液壓系統管道內流動的液體由于液壓閥的快速換向或突然關閉、執行元件突然停止運動、負載突然變化等將使瞬時壓力值增至極大，這種現象稱為液壓沖擊。

液壓系統中產生沖擊，將使系統的穩定性和可靠性降低，甚至發生故障。減小或防止液壓沖擊的發生，可以通過減慢閥的換向速度、采用緩沖油缸、加大管徑、縮短管長或采用橡膠軟管等方法來解決。

3、氣穴與汽蝕

氣穴與汽蝕是液壓系統中常常容易出現的不利現象，對系統工作的危害性很大。氣穴是指油液中含有空氣泡，氣泡在油液中占據一定的空間，使油液變得不連續。氣穴發生后，氣泡隨著液流進入高壓區，會產生很大的沖擊，這種沖擊發生在金屬邊壁上，就會加劇金屬氧化腐蝕，使金屬表面逐步形成麻點，甚至出現表面脫落、小坑，這種現象稱為汽蝕。

保持液壓元件及管接頭具有良好的密封，防止吸油管口吸入氣泡，將回油管插入液壓以下，減少油液中的機械雜質等，都可以防止空氣進入油液而產生氣穴。

4、爬行

執行元件（油缸或馬達）在低速運動時出現的時斷時續的速度不勻現象稱為“爬行”。爬行現象不僅影響系統工作的穩定性，還將嚴重影響產品的加工質量，縮短機械的使用壽命。液壓系統產生爬行的原因主要與摩擦力有關，一般由運動部件潤滑條件不良引起。

5、液壓卡緊

在液壓系統中，大多數元件均采用圓柱形滑閥式結構，當閥體與閥芯處于完全同心狀態時，其摩擦力很小，只需很小的驅動力即可驅動閥芯運動。有時可能發生閥芯和閥體在正常驅動力作用下不能產生相對運動，這就是卡緊或卡死現象。在正常工作情況下，產生卡緊的原因多數是油中臟物楔入配合間隙形成的。這種情況只要精密過濾油液就行解決。

6、液壓系統升溫

液壓傳動是以油液作為工作介質來實現能量轉換的，其系統總的能量損失將轉化為熱能，使系統溫度升高。如果油路和油箱設計不當，散熱不好，則溫升將會更高，甚至導致故障。
現場出現系統發熱的主要原因是工作油液溫度較高和液壓元件局部發熱。控制油溫的方法要根據具體原因采取相應的措施，如更換

油液的黏度、檢查污染的程度、更換油液、檢查泵和閥等元件的磨損情況、進行必要的修理或更換，檢查管道、濾油器及節流口的堵塞情況，并加以疏通。

7、液壓系統泄漏

液壓系統的泄漏會使效率顯著降低、能耗增加，使系統工作的可靠性降低、造成環境污染，以及由于密封不良使外界污物侵入而造成惡性循環，使主機或元件早期磨損。

造成液壓系統泄漏的原因很多，在設備設計和制造精度較高的情況下，泄漏多因密封件損壞或選用不當、安裝不當造成。

三、液壓系統故障診斷與排除

液壓系統的故障比較復雜，有元件選用和回路設計不當引起的故障，也有使用管理不善引起的故障，即使是同一個故障現象，其產生的原因也可能不一樣，也許是由許多因素綜合影響的結果。例如系統的壓力完全上不去，其故障的原因可能是由溢流閥、液壓泵、方向控制閥、流量控制閥、管路等液壓元件所引起，也可能是由驅動電磁閥的電控線路所引起。特別是在系統調速時產生故障的原因更是多方面的，更應進行全面分析。在排除故障時必須逐一分析故障原因，注意其內在聯系，找出其主要矛盾，這樣才能比較容易解決。由于在液壓系統中，各種元件和輔助裝置的機構以及油液大都在封閉的殼體和管道內，不能直接從外部觀察而且測量又不方便，因此查找故障原因往往要用比較多的時間，而且排除故障也比較麻煩。另外，對已有的液壓系統，正確地使用與管理也是十分重要的。

液壓系統的故障有突發性和磨損性兩種。突發性故障，如泵或馬達燒損、液壓閥電氣部分燒損或零件損壞以及管路破損等，常與裝配質量、磨損程度和操作、維護不當等因素有關。因此，這些故障多發生在系統工作的初期和后期，日常操作和維護不當引起的故障也可能發生在中期。而磨損性故障，如工作機構出力不足、運動變慢等，往往發生在系統工作的后期。操作人員和維修人員的任務是最大限度地減少突發性故障。在液壓系統中某一元件破損常常可導致一系列元件破損，例如濾油器破損后，往往引起泵、閥和執行元件損壞。因此，在液壓系統中，防止突發性故障的發生具有特殊的重要性。

液壓系統的大部分故障在發生之前總有一些預兆，發展到一定程度而產生故障。如泵或馬達工作聲響不正常，甚至發生焦味或冒煙；溢流閥產生噪聲和振動；系統油溫過高，油液變質；濾油器堵塞嚴重；油箱液面低于最低位置；工作機構出力不足，速度下降等。如果這些現象或預兆能及時發現，并加以控制或排除，系統的故障就可以相對減少或避免。對于這些現象，操作者只要具有必要的液壓傳動基本知識，并對工作認真負責，是可以及時發現的，因而可以避免整個液壓系統遭到損壞。

液壓系統發生故障時，常常不易立即找出故障部位和根源。為了避免盲目查找故障，技術人員必須根據液壓系統的基本原理，進行邏輯分析，減少懷疑對象，逐漸逼近，找出故障發生部位。當然，這種分析只是定性的，若結合檢測儀檢測，則可顯著提高診斷的準確性。

1、分析排除液壓系統故障步驟

當排除液壓系統故障時，通常有兩種出發點。

（1）從主機故障出發：液壓系統的故障引起主機本身的故障，即執行機構不能正常工作。

（2）從系統故障出發：液壓系統的故障在短時間內，沒有影響到主機，如過多的泄漏、溫度的變化等。

當然，這兩咱故障有時會同時產生，如泵的故障導致主機故障，主機的執行機構不能正常工作，并導致噪聲增加。

一般排除主機故障時，可按以下步驟進行。

（1）執行機構在啟動時已產生的故障，如運動速度不符合要求、輸出的力不合適、沒有運動、運動不穩定、運動方向錯誤、動作順序錯誤、爬行等。不論出現哪種故障，都可以指出故障的基本方向，如流量、壓力、方向、方位等。

（2）查閱液壓系統原理圖，從系統的組成，可以識別每個元件及其在系統中的作用。

（3）列出對故障可能產生影響的元件目錄，如一個液壓缸的速度變慢，可認為是流量不足所引起，列出對液壓缸的流量可能造成影響的元件目錄，如缸本身的泄漏、壓力控制閥或換向閥泄漏過大、流量閥閥口部分被堵等。

（4）從元件目錄中列出檢查的重點和部位，進行初步的試驗，并進行整理。

（5）在完成初步試驗的基礎上，進行調整與校正，并判斷反常信號，如過高的溫度、噪聲過大、有振動等。

（6）根據初步檢查中所找出的不合適的元件，進行修理和更換。如果初步檢查未找出不合格的元件，則應利用各種附加儀器對每個零件進行更徹底的檢查。

（7）在排除故障后重新啟動主機前，還要考慮每個元件對故障的影響，并防患于未然。如由于油液不清潔而引起的故障，則可預料到故障的進一步發展，并采取防范措施，如是系統中元件有爆裂引起的故障，則可能有碎片進入系統，必須將碎片清除掉。

2、液壓系統的常見故障與排除方法

液壓系統常見故障主要是振動和噪聲、壓力不穩定、速度不穩定和系統發熱等。

表2 液壓系統常見故障和分析和排除方法

故障類別	故障現象	故障元件	故障原因	排除方法
振動和噪聲	產生振動和噪聲	液壓泵	進油口密封不嚴，以致空氣進入	擰緊進油管接頭螺帽，或更換密封件
			液壓泵軸徑處油封損壞	更換油封
			進口過濾器堵塞或通流面積過小	清洗或更換過濾器
			吸油管徑過小、過長	更換管路
			油液黏度太大，流動阻力增加	更換黏度適當的液壓油
			吸油管距回油管太近	擴大兩者距離
			油箱油量不足	補充油液至油標線
		固定管卡松動或隔振墊脫落		加裝隔振墊并緊固
		壓力管路管道長且無固定裝置		加設固定冒卡
		溢流閥閥座損壞、調壓彈簧變形或折斷		修復閥座、更換調壓彈簧
		電動機底座或液壓泵架松動		緊固螺栓
		泵與電動機的聯軸器安裝不同軸或松動		重新安裝，保證同軸度小于0.1mm
壓力不穩定	系統無壓力或壓力不足	溢流閥	在開口位置被卡住	修理閥芯及閥孔
			阻尼孔堵塞	清洗
			閥芯與閥座配合不嚴	修研或更換
			調壓彈簧變形或折斷	更換調壓彈簧
		液壓泵、液壓閥、液壓缸等元件磨損嚴重或密封件破壞造成壓力油路大量泄漏		修理或更換相關元件
		壓力油路上的各種壓力閥的閥芯被卡住導致卸荷		清洗或修研，使閥芯在閥孔內運動靈活
		動力不足		檢查動力源
速度不穩定	系統流量不足	液壓泵吸空		修理液壓泵
		液壓泵磨損嚴重，容積效率下降		修復達到規定的容積效率或更換
		液壓泵轉速過低		檢查動力源將轉速調整到規定值
		變量泵流量調節變動		檢查變量機構并重新調整
		油液黏度過小，液壓泵泄漏增大，容積效率降低		更換黏度適合的液壓油
		油液黏度過大，液壓泵吸油困難		更換黏度適合的液壓油
		液壓缸活塞密封件損壞，引起內泄漏增加		更換密封件
		液壓馬達磨損嚴重，容積效率下降		修復達到規定的容積效率或更換
	液壓缸爬行（或液壓馬達轉速不均勻）	液壓泵吸空		修理液壓泵
		接頭密接不嚴，有空氣進入		擰緊接頭或更換密封件
		液壓元件密封損壞，有空氣進入		更換密封件保證密封
		液壓缸排氣不徹底		排盡缸內空氣
發熱	油液溫度過高	系統在非工作階段有大量壓力油損耗		改進系統設計，增設卸荷回路或改用變時泵
		壓力調整過高，泵長期在高壓下工作		重新調整溢流閥的壓力
		油液黏度過大或過小		更換黏度適合的液壓油
		油箱容量小或散熱條件差		增大油箱或增設冷卻裝置
		管道過細、過長、彎曲過多，造成壓力損失過大		改變管道的規格及管路的形狀
		系統各連接處泄漏，造成容積損失過大		檢查泄漏部位，改善密封性