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1、9.1 液压系统的故障及维修 液压传动系统在数控机床中占有很重要的位置，加工中心的刀具自动交换系统（ATC）,托盘自动交换系统，主轴箱的平衡，主轴箱齿轮的变档以及回转工作台的夹紧等一般都采用液压系统来实现。从图8-12中可看出它所驱动控制的对象。机床液压设备是由机械、液压、电气及仪表等组成的统一体，分析系统的故障之 前必须弄清楚整个液压系统的传动原理、结构特点，然后根据故障现象进行分析、 判断，确定区域、部位、以至于某个元件。液压系统的工作总是由压力、流量、 液流方向来实现的，可按照这些特征找出故障的原因并及时给予排除。造成故障 的主要原因一般不外有三种情况：一是设计不完善或不合理；二是操作安
2、装有误， 使零件、部件运转不正常；三是使用、维护、保养不当。前一种故障必须充分分 析研究后进行改装、完善，后两种故障可以用修理及调整的方法解决。9.1.1 液压系统常见故障的特征设备调试阶段的故障率较高，存在问题较为复杂，其特征是设计、制造、 安装以及管理等问题交织在一起。除机械、电气问题外，一般液压系统常见故障 有：1）接头连接处泄漏。2）运动速度不稳定。3）阀心卡死或运动不灵活，造成执行机构动作失灵。4）阻尼小孔被堵，造成系统压力不稳定或压力调不上去。5）阀类元件漏装弹簧或密封件，或管道接错而使动作混乱。6）设计、选择不当，使系统发热，或动作不协调，位置精度达不到要求。7）液压件加工质量差
3、，或安装质量差，造成阀类动作不灵活。8）长期工作，密封件老化，以及易损元件磨损等，造成系统中内外泄漏量增加， 系统效率明显下降。9.1.2 液压元件常见故障及排除1、液压泵故障液压泵主要有齿轮泵、叶片泵等，下面以齿轮泵为例介绍故障及其诊断。 齿轮泵最常见的故障是泵体与齿轮的磨损、泵体的裂纹和机械损伤。出现以上情 况一般必须大修或更换零件。在机器运行过程中，齿轮泵常见的故障有：噪声严重及压力波动；输油 量不足：液压泵不正常或有咬死现象。（1）噪声严重及压力波动可能原因及排除方法1）泵的过滤器被污物阻塞不能起滤油作用：用干净的清洗油将过滤器去除污物。2）油位不足，吸油位置太高，吸油管露出油面：加油
4、到油标位，降低吸油位置。3）泵体与泵盖的两侧没有加纸垫；泵体与泵盖不垂直密封：旋转时吸入空气：泵 体与泵盖间加入纸垫；泵体用金刚砂在平板上研磨，使泵体与泵盖垂直度误差不 超过0.005mm，紧固泵体与泵盖的联结，不得有泄漏现象。4）泵的主动轴与电动机联轴器不同心，有扭曲磨擦：调整泵与电动机联轴器的同 心度，使其误差不超过 0.2mm。5）泵齿轮的啮合精度不够：对研齿轮达到齿轮啮合精度。6）泵轴的油封骨架脱落，泵体不密封：更换合格泵轴油封。（2）输油不足的可能原因及排除方法1）轴向间隙与径向间隙过大：由于齿轮泵的齿轮两侧端面在旋转过程中与轴承座 圈产生相对运动会造成磨损，轴向间隙和径向间隙过大时
5、必须更换零件。2）泵体裂纹与气孔泄漏现象：泵体出现裂纹时需要更换泵体，泵体与泵盖间加入 纸垫，紧固各联接处螺钉。3）油液黏度太高或油温过高：用 20#机械油选用适合的温度，一般 20#全损耗系 统用油适用1050C的温度工作，如果三班工作，应装冷却装置。4）电动机反转：纠正电动机旋转方向。5）过滤器有污物，管道不畅通：清除污物，更换油液，保持油液清洁。6）压力阀失灵：修理或更换压力阀。（3）液压泵运转不正常或有咬死现象的可能原因及排除方法1）泵轴向间隙及径向间隙过小：轴向、径向间隙过小则应更换零件，调整轴向或 径向间隙。2）滚针转动不灵活：更换滚针轴承。3）盖板和轴的同心度不好：更换盖板，使其
6、与轴同心。4）压力阀失灵：检查压力阀弹簧是否失灵，阀体小孔是否被污物堵塞，滑阀和阀体是否失灵；更换弹簧，清除阀体小孔污物或换滑阀。5）泵和电动机间联轴器同心度不够：调整泵轴与电动机联轴器同心度，使其误差 不超 0.20mm。6）泵中有杂质：可能在装配时有铁屑遗留，或油液中吸入杂质；用细铜丝网过滤 全损耗系统用油，去除污物。2整体多路阀常见故障的可能原因及排除方法（1）工作压力不足1）溢流阀调定压力偏低：调整溢流阀压力。2）溢流阀的滑阀卡死：拆开清洗，重新组装。3）调压弹簧损坏：更换新产品。4）系统管路压力损失太大：更换管路，或在许用压力范围内调整溢流阀压力。（2）工作油量不足1）系统供油不足：
7、检查油源。2）阀内泄漏量大，作如下处理：如油温过高，粘度下降，则应采取降低油温措施； 如油液选择不当，则应更换油液；如滑阀与阀体配合间隙过大，则应更换新产品。（3）复位失灵 复位弹簧损坏与变形，更换新产品。（4）外泄漏1）Y 形圈损坏，更换产品。2）油口安装法兰面密封不良。检查相应部位的紧固和密封。3）各结合面紧固螺钉、调压螺钉背帽松动或堵塞，紧固相应部件。3电磁换向阀常见故障的可能原因和排除方法 （1）滑阀动作不灵活1）滑阀被拉坏：拆开清洗，或修整滑阀与阀孔的毛刺及拉坏表面。2）阀体变形：调整安装螺钉的压紧力，安装转矩不得大于规定值。3）复位弹簧折断：更换弹簧。电磁线圈烧损1）线圈绝缘不良：
8、更换电磁铁2）电压太低：使用电压应在额定电压的90%以上。3）工作压力和流量超过规定值：调整工作压力，或采用性能更高的阀。4）回油压力过高：检查背压，应在规定值16MPa以下。4液压缸故障及排除方法1（1）外部漏油1）活塞杆碰伤拉毛：用极细的砂纸或油石修磨，不能修的，更换新件。2）防尘密封圈被挤出和反唇：拆开检查，重新更新。3）活塞和活塞杆上的密封件磨损与损伤：更换新密封件。4）液压缸安装定心不良，使活塞杆伸出困难：拆下来检查安装位置是否符合要求。（2）活塞杆爬行和蠕动1）液压缸内进入空气或油中有气泡：松开接头，将空气排出。2）液压缸的安装位置偏移：在安装时必须检查，使之与主机运动方向平行。3
9、）活塞杆全长和局部弯曲：活塞杆全长校正直线度误差应小于等于 0.03/100mm 或更换活塞。4）缸内锈蚀或拉伤。去除锈蚀和毛刺，严重时更换缸筒。例387供油回路的故障维修故障现象：供油回路不输出压力油。分析及处理过程：以一种常见的供油装置回路为例，如图 9-1 所示。液压泵为限 压式变量叶片泵，换向阀为三位四通 M 型电磁换向阀。启动液压系统，调节溢流 阀，压力表指针不动作，说明无压力；启动电磁阀，使其置于右位或左位，液压 缸均不动作。电磁换向阀置于中位时，系统没有液压油回油箱。检测溢流阀和液 压缸，其工作性能参数均正常。而液压系统没有压力油输出，显然液压泵没有吸 进液压油，其原因可能会有：
10、液压泵的转向不对；吸油滤油器严重堵塞或容量过 小：油液的粘度过高或温度过低；吸油管路严重漏气；滤油器没有全部浸入油液 面以下或油箱液面过低；叶片在转子槽中卡死；液压泵至油箱液面高度大于 500mm 等。经检查，泵的转向正确，滤油器工作正常，油液的粘度、温度合适， 泵运转时无异常噪声，说明没有过量空气进入系统，泵的安装位置也符合要求。 将液压泵解体，检查泵内各运动副，叶片在转子槽中滑动灵活，但发现可移动的 定子环卡死于零位附近。变量叶片泵的输出流量与定子相对转子的偏心距成正 比。定子卡死于零位，即偏心距为零，因此泵的输出流量为零。具体说，叶片泵 与其他液压泵一样都是容积泵，吸油过程是依靠吸油腔的
11、容积逐渐增大，形成部 分真空，液压油箱中液压油在大气压力的作用下，沿着管路进入泵的吸入腔，若 吸入腔不能形成足够的真空（管路漏气，泵内密封破坏），或大气压力和吸入腔压 力差值低于吸油管路压力损失（过滤器堵塞，管路内径小，油液粘度高），或泵内 部吸油腔与排油腔互通（叶片卡死于转子槽内，转子体与配油盘脱开）等因素存 在，液压泵都不能完成正常的吸油过程。液压泵压油过程是依靠密封工作腔的容 积逐渐减小，油液被挤压在密封的容积中，压力升高，由排油口输送到液压系统 中。由此可见，变量叶片泵密封的工作腔逐渐增大（吸油过程），密封的工作腔逐 渐减小（压油过程），完全是由于定子和转子存在偏心距而形成的。当其偏心
12、距为 零时，密封的工作腔容积不变化，所以不能完成吸油、压油过程，因此上述回路 中无液压油输入，系统也就不能工作。故障原因查明，相应排除方法就好操作了。排除步骤是：将叶片泵解体，清洗并 正确装配，重新调整泵的上支承盖和下支承盖螺钉，使定子、转子和泵体的水平 中心线互相重合，使定子在泵体内调整灵活，并无较大的上下窜动，从而避免定 子卡死而不能调整的故障。例388压力控制回路的故障维修故障现象：压力控制回路中溢流不正常。分析及处理过程：溢流阀主阀心卡住 如图9-2所示的压力控制回路中，液压 泵为定量泵，采用三位四通换向阀，中位机能为Y型。所以，液压缸停止工作运 行时，系统不卸荷，液压泵输出的压力油全
13、部由溢流阀溢回油箱。系统中的溢流 阀通常为先导式溢流阀，这种溢流阀的结构为三级同心式。三处同轴度要求较高， 但这种溢流阀用在高压大流量系统中，调压溢流性能较好。将系统中换向阀置于 中位，调整溢流阀的压力时发现，当压力值调在lOMPa以下时，溢流阀工作正常； 而当压力调整到高于lOMPa的任一压力值时，系统会发出像吹笛一样的尖叫声， 此时可看到压力表指针剧烈振动，并发现噪声来自溢流阀。其原因是因为在三级 同轴高压溢流阀中，主阀心与阀体、阀盖有两处滑动配合，如果阀体和阀盖装配 后的内孔同轴度超出规定要求，主阀心就不能灵活地动作，而是贴在内孔的某一 侧作不正常运动。当压力调整到一定值时，就必然激起主
14、阀心振动。这种振动不 是主阀心在工作运动中出现的常规振动，而是主阀心卡在某一位置（此时因主阀 心同时承受着液压卡紧力）而激起的咼频振动。这种咼频振动必将引起弹簧、特 别是调压弹簧的强烈振动，并出现共振噪声。另外，由于高压油不通过正常的溢 流口溢流，而是通过被卡住的溢流口和内泄油道溢回油箱，这股高压油流将发出 高频率的流体噪声。而这种振动和噪声是在系统特定的运行条件下激发出来的， 这就是为什么在压力低于lOMPa时不发牛尖叫声的原因。经过分析之后，排除故障就有方向了。首先可以调整阀盖，因为阀盖与阀体配合处有调整余地；装配时， 调整同轴度，使主阀心能灵活运动，无卡紧现象，然后按装配工艺要求，依照一
15、定的顺序用定转矩扳手拧 紧，使拧紧力矩基本相同。当阀盖孔有偏心时，应进行修磨，消除偏心。主阀心与阀体配合滑动面若有污 物，应清洗干净，目的就是保证主阀心滑动灵活的工作状态，避免产生振动和噪声。另外，主阀心上的阻 尼孔，在主阀心振动时有阻尼作用，当工作油液粘度降低，或温度过高时，阻尼作用将相应减小。因此， 选用合适粘度的油液和控制系统温升过高也有利于减振降噪。例389速度控制回路的故障维修故障现象：速度控制回路中速度不稳定。分析及处理过程：节流阀前后压差小致使速度不稳定，在图9-3所示系统中，液 压泵为定量泵，属于进口节流调速系统，采用三位四通电动换向阀，中位机能为 O型。系统回油路上设置单向阀以起背压阀作用。系统的故障是液压缸推动负载 运动时，运动速度达不到调定值。经检查，系统中各元件工作正常，油液温度属 正常范围。但发现溢流阀的调节压力只比液压缸工作压力高0.3MPa，压力差值 偏小，即溢流阀的调节压力较低，再加上回路中，油液通过换向阀的压力损失为 0.2MPa，这样造成节流阀前后压差值低于0.2-0.3MPa，致使通过节流阀的流量 达不到设计要求的数值，于是液压缸的运动速度就不可能达到调定值。提高溢流阀的调节压力，使节流阀的前后压差达到合理压力值后，故障消除。例390.方向控制回路的故障维修故障现象：方向控
