液壓缸故障分析及維護

摘 要:本文對液壓缸進行了概述，并介紹液壓缸在濟鋼熱連軋廠的應用及維護，對常見故障進行了分析。

關鍵詞:液壓缸 故障 分析 維護

中圖分類號:TH138\t\t文獻標識碼:A\t\t\t文章編號:1672-3791(2011)10(a)-0111-01

液壓傳動是現代工程中廣泛使用的傳動方式，具有其自身的技術優勢。在冶金行業，液壓技術應用相當廣泛，熱連軋生產線的AWC、AGC、AJC三項關鍵技術均采用液壓伺服缸進行控制，軋線設備動作與液壓系統的液壓缸密不可分，濟鋼熱連軋廠僅軋線各種液壓缸總共就有460多條液壓缸。

1 液壓缸概述

液壓缸是液壓系統中最重要的執行元件，它將液壓能轉變為機械能，實現直線往復運動。液壓缸結構簡單，配置靈活，設計、制造比較容易，使用維修方便，比液壓馬達、擺動液壓馬達等執行元件應用都要廣泛。

1.1 液壓缸的分類

液壓缸的種類繁多，分類方法各異。這里按液壓缸的作用方式、結構形式、運動方式進行分類。

(1)按照液壓缸的作用方式主要分為以下兩個方面。

①單作用液壓缸:單向液壓驅動，回程靠自重、彈簧力或其他外力。

②雙作用液壓缸:雙向液壓驅動。

(2)按照液壓缸的運動方式主要分以下兩個方面。

①缸筒固定，活塞桿動作

②活塞桿固定，缸筒動作

(3)按照液壓缸的結構形式主要分以下兩個方面。

①活塞式液壓缸。

②柱塞式液壓缸。

1.2 液壓缸的組成

液壓缸主要由以下幾個部分組成。

(1)缸筒、缸底及缸蓋。

(2)活塞與活塞桿。

(3)緩沖裝置。

(4)排氣裝置。

1.3 液壓缸的輸出力和速度計算

(1)輸出力計算。

活塞桿伸出和縮回時產生的推力F1和拉力F2分別為:

F1=(p1A1-p2A2)ηm=π[(p1-p2)D2+p2d2]ηm/4

F2=(p1A2-p2A1)ηm=π[(p1-p2)D2－p1d2]ηm/4

式中：p1為液壓缸進油壓力;

p2為液壓缸出油壓力;

A1為無桿腔活塞面積;

A2為有桿腔活塞面積;

D為缸筒內徑;

d為活塞桿直徑;

ηm為液壓缸的機械效率，通常為1。

(2)速度計算。

活塞桿伸出和縮回時的速度v1和v2分別為:

v1=QηV/A1=4QηV/πD2

v2=QηV/A2=4QηV/π(D2－d2)

式中:Q為輸入液壓缸的供油流量;

ηV為液壓缸的容積效率，通常為0.90～0.95。

2 液壓缸常見故障及分析

液壓缸經過現場安裝使用一段時間，由于零件磨損，密封件老化失效等原因會發生漏油、不能動作等故障現象。濟鋼熱連軋生產線液壓缸數量繁多，自2006年1月投產以來，發生過各種各樣的故障現象，總結分析主要有以下幾種。

2.1 爬行

液壓缸的爬行是指液壓缸在低速運動中，出現一快一慢或一跳一停、停止和滑動相交替的現象。液壓缸爬行在現場是最常見的故障現象，主要發生在處理液壓缸管路漏油或更換新液壓缸后動作時，很可能會發生爬行的現象，主要是因為液壓缸內部有空氣。所以在更換完新液壓缸或處理液壓缸管路漏油后，在投入正常使用前，必須空載往復多動作幾個次，將缸體內部的氣體排出。

2.2 漏油

液壓缸的泄漏分為內泄漏和外泄漏兩種情況。內泄漏是指液壓缸內部高壓腔的壓力油向低壓腔滲漏，它發生在活塞與缸內壁、活塞內孔與活塞桿連接處。外泄漏指液壓缸缸筒與缸蓋、缸底、油口、排氣螺塞、緩沖調節閥、缸蓋與活塞桿處等外部的泄漏，它容易從外部直接觀察出。無論哪種泄漏，其原因主要是密封不良、連接處結合不良等因素所致。

2.3 扁頭退絲

加熱爐裝鋼機、粗軋推床、卸卷小車行走等液壓缸扁頭與活塞桿均是螺紋連接，此類液壓缸，在現場沖擊振動嚴重的環境下，時常會發生活塞桿發生轉動致使扁頭退絲，使得自動動作受影響，耽誤生產。由于此類故障發生較頻繁，我們對此類液壓缸扁頭處采取了以下幾種措施。

(1)對于在線液壓缸，將扁頭與活塞桿進行焊接處理，使其成為一體。

(2)對于現有液壓缸備件扁頭處進行加工處理，在扁頭上打一貫穿鍵，防止活塞桿轉動。

(3)對于小型的液壓缸，在制作備件是全部將活塞桿與扁頭做成一體的。

(4)對于大型的液壓缸，由于扁頭與活塞桿制作成一體比較困難，且成本高，我們要求在扁頭上打一貫穿鍵。

通過以上幾種措施，徹底解決了此類液壓缸故障的再次發生，為生產贏得了時間。

2.4 缸的損壞

液壓缸的損壞多數發生在作用力和壓力超出設計值的情況下。造成作用力和壓力增大的原因包括:重載或高速的活塞在運動中因操作失誤而突然停止，機械力或其它外力在相反方向給缸以作用力等。

液壓缸的損壞主要表現為缸筒內孔壁拉傷、缸筒脹大和裂紋破損泄漏、活塞桿產生縱向彎曲、活塞桿斷裂、螺栓斷裂等等，出現上述損壞，不能就事論事，需從整個液壓系統的設計、使用操作、負載大小等方面尋找原因。

2.5 伺服液壓缸

伺服液壓缸是一種精密液壓缸，它內部裝有位移傳感器及磁環，根據控制需要，液壓缸兩腔就近的管路上還安裝了壓力傳感器，所以伺服液壓缸除了發生常規液壓缸的故障，還會由于位移傳感器變形、磁環松動或脫落、壓力傳感器損壞造成液壓缸不能正常動作。

3 液壓缸的維護

液壓缸屬于液壓系統的重要元件，是保證機械設備正常動作的重要因素，為使得液壓缸在線有較長的使用壽命，在線維護是很重要的決定因素。這里介紹濟鋼熱軋廠在線液壓缸維護的幾個重要方面。

(1)定期檢查緊固液壓缸的固定螺栓。

(2)日常點檢要注意觀察液壓缸動作是否平穩、有異響，活塞桿是否有劃傷等。

(3)扁頭屬于螺紋連接的液壓缸，日常要注意觀察是否有退絲現象，平時無法查看的，要利用檢修時間檢查。

(4)定期檢查液壓缸本體各連接螺栓的緊固情況，特別是端蓋與缸筒連接的大螺栓。

4 結語

液壓缸是液壓系統的重要執行元件，應用十分廣泛。在分析液壓缸的故障時不能孤立的考慮單方面原因，尤其是伺服液壓缸，還涉及到磁尺及壓力、位移傳感器等，出現故障后要全面考慮，及時分析、解決，同時還要防患于未然。在日常工作中，要注意在線液壓缸的維護，保持系統油液的清潔度，不野蠻操作，選用高質量的產品等，以延長液壓缸的使用壽命，提高軋機的生產作業率。

參考文獻

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