軋鋼液壓系統液壓缸的常見故障和排除探究

陳文濤

山鋼集團萊蕪分公司 山東 濟南 250000

引言

軋機液壓系統的結構非常復雜，而且具有較高的精度，是集機械設備、液壓和電氣設備以及軋制工藝于一體的系統，主要分為液壓傳動與液壓控制兩大系統，準確診斷軋鋼液壓系統出現的各種故障，使軋機可以正常運行，對提升產品質量，提高工作效率都具有重要意義。在診斷熱軋機液壓系統出現的各種故障時，應科學融合多種多元化的智能診斷手段，做到取長補短，并且借助先進的多媒體技術、計算機網絡技術、用于包含處于不同位置的多個或者多種傳感器的信息處理技術、VR技術等技術進行診斷使軋鋼液壓系統具備良好的工作狀況，進而提升產品質量。

1 軋鋼液壓系統介紹

1.1 液壓系統工作原理

第一，通過靠發動機或電動機驅動，從液壓油箱中吸入油液，形成壓力油排出，送到執行元件的液壓泵，可以將電動機輸出的機械能轉為軋鋼液壓系統中液體壓力能；第二，通過軋鋼液壓系統中液體壓力能的改變傳遞系統能量；第三，憑借各路由由執行機構和閥門組成的控制閥和管道的傳遞，經由軋鋼液壓系統液壓缸或電動機將軋鋼液壓系統中液體壓力能重新轉為機械能，進而有效驅動需要進行工作的機構，實現機構回轉運動或往復直線運動。

1.2 軋鋼液壓系統的結構

軋鋼液壓系統主要是借助液體傳遞能量，軋鋼液壓系統主要由以下幾部分構成：①控制元件，是在液壓系統中通過有效控制和調節液體的壓力、流量和方向等參數進而改變油馬達（液壓馬達）和液壓缸等設備的作用力，根據控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥；②動力元件，其作用是將原動機的機械能轉為液體的壓力能，動力元件指液壓系統中的油泵，它向整個液壓系統提供動力；③執行元件，如液壓缸和油馬達（液壓馬達），其作用是將液體的壓力能轉變成機械能，驅動負載作直線往復運動或回轉運動；④輔助裝置，主要指油箱、以彈性元件為敏感元件測量并指示高于環境壓力的儀表、密封圈、能量儲蓄裝置、加熱器等相關設備；⑤液壓油，主要指液壓系統使用的液體介質，起到能量傳遞、抗磨、系統潤滑、防腐、防銹、冷卻等作用，通常用于傳遞系統能量，經常用到的液壓油有礦物油和合成油[1]。

2 軋鋼液壓系統液壓缸介紹

軋鋼液壓系統液壓缸是將軋鋼液壓系統液壓能轉成機械能、并做直線往復運動的液壓執行元件。液壓缸的結構簡單，在工作中具有一定的可靠性。使用液壓缸進行往復運動時，能夠免除減速裝置，不會留有傳動間隙，運動較為平穩，因此，在軋鋼液壓系統中被廣泛應用。液壓缸的結構形式有很多種，分類方法也各有不同，如按照運動方式可以將其劃分為直線往復運動式、回轉擺動式；按照結構形式可以將其劃分為活塞式液壓缸、柱塞式液壓缸、擺動式液壓缸等等，其中活塞式液壓缸的應用最為廣泛；按照受到的液壓力作用的具體情況可以將其劃分為單作用式、雙作用式。單作用液壓缸主要是指利用液壓系統使用的液體介質推動活塞或者柱塞向一個方向運動，依靠重力或者彈簧力進行反向運動，雙作用液壓缸指的是借助壓力油進行正方向運動和反方向運動[2]。

3 軋鋼設備液壓缸的故障和預防措施

軋鋼液壓系統中的液壓缸在整個系統中發揮著重要作用，所以，對軋鋼液壓系統液壓缸進行深入了解至關重要。液壓傳動技術在工業中比較常見，它是利用不同元件根據靜壓傳遞原理來實現力的傳遞而設計的技術，這一門技術根據自身獨特的特點在鋼鐵行業中被廣泛應用，液壓傳動的優點主要有質量輕、尺寸小、動作靈活、結構緊密，便于實現自動化。而作為軋鋼液壓系統中比較重要的可以將液體壓力能轉為機械能的，結構形式多種多樣的液壓缸在鋼鐵工業和冶金行業中應用較廣。隨著軋鋼生產向大型化、高速化、精密化、連續化方向發展,軋鋼生產對自動化裝備的要求比其他生產工序高,自動化系統和自動化裝備的水平對最終產品的質量影響也最大，進而對軋鋼液壓系統相關設備的驅動性和平穩性等要求更為嚴格。例如，A鋼鐵公司冷軋廠某酸軋機組中的液壓缸驅動足足超出了整個機組動力機構的2/3，大部分重要設備的動作基本是由液壓缸進行控制的。A鋼鐵公司冷軋廠某酸軋機組的產值1小時可以達到50萬元，一旦軋鋼液壓系統液壓缸出現故障，就會對A鋼鐵公司冷軋廠整個生產線的運行造成嚴重影響，情況嚴重的可能會導致停機，帶來更為嚴重的經濟損失。所以，對軋鋼液壓系統液壓缸出現的相關問題進行全面掌握和深入了解，并采取有效預防措施有助于生產線的順利運行，同時還能獲取最大的經濟利益。

3.1 運動中的爬行現象

產生原因：①液壓缸安裝過程中位置缺少精度；②制造導軌和裝配時質量較差，增加了摩擦力，不能均勻受力；③運動件之間沒有相對運動時的摩擦系數與相對滑動時的摩擦系數具有一定的差別，摩擦力變化比較大；④運動機構在受力時抵抗彈性變形的能力不足，出現彈性變形的情況；⑤軋鋼液壓系統內部有空氣，導致工作介質形成了彈性；⑥支持活塞做功的連接部件發生彎曲問題；⑦軋鋼液壓系統液壓缸出現定心不良的情況；液壓缸缸筒或活塞、活塞環、活塞銷等發生膨脹，受力變形；油液中含有大量雜質；安裝與調整支架時操作不規范；材質質量不合格或液壓缸的橫向載荷較大，導致液壓缸滑動部位出現磨損或拉傷的現象；⑧液壓缸的導向套沒有起到支撐和保證活塞桿和缸筒同軸度的作用，引起別勁；⑨密封圈所受壓力超過最大承受壓力，支持活塞做功的連接部件兩端的螺母太緊，導致其同軸度不良；⑩液壓缸內孔沒有較好的直線度。

排除措施：①嚴把安裝質量；②控制好制造與裝配過程質量；③在運動件的表面涂抹一定劑量的潤滑油，確保運動件之間有較好的潤滑條件；④適當增強各組件在受力時抵抗彈性變形的能力，進而防止彈性變形；⑤排除軋鋼液壓系統內部空氣；使液壓接頭具有良好的密封性，避免液壓泵吸入大量的空氣；⑥校正支持活塞做功的連接部件；如果臥式液壓缸的支持活塞做功的連接部件伸出長度較長，應及時加大支撐；⑦對嚴重變形的各部件進行及時更換或者維修；更換液壓系統使用的液壓介質，并認真清洗過濾液壓油的過濾設備；在重新安裝液壓缸后，需要進行找正，提升支架、剛度；進行適宜的熱處理；降低橫向載荷；⑧確保同軸度；⑨支持活塞做功的連接部件兩端螺母不應過緊，確保支持活塞做功的連接部處在自由狀態；⑩進行鏜磨修復[3]。

3.2 動作不靈敏，出現阻滯現象

產生原因：①液壓泵在運轉過程中出現不規則問題，產生阻滯和輕微咬死的現象；②液壓缸內部吸了空氣；③橡膠軟管在工作中內膠脫落，油路不通暢，液壓缸動作不良；④液壓缸承受著較大的橫向載荷。

排除措施：①更換壞掉的液壓泵；②利用排氣閥進行排氣，仔細檢查密封圈是否存在吸入空氣的現象，如果發現有吸入空氣的現象，應及時更換密封圈；③需更換出現內膠脫落問題的橡膠軟管；④消除橫向載荷。

3.3 不能動作

產生原因：①液壓缸的背壓過大；②油液沒有進到液壓缸；③支持活塞做功的連接部件承受著較大的橫向載荷，出現別勁、拉缸等現象。④液壓缸水平旋轉過程中，支持活塞做功的連接部件因為自身重量而產生一定程度的撓度，導致液壓缸的導向套、活塞出現偏載現象，液壓缸的缸蓋密封被損壞；⑤進油壓力過低，不能滿足規定值；⑥設計與制造缺少可行性，當活塞從一個止點行至另一個止點后回程時，壓力油能夠作用在活塞上的實際工作面積較小；⑦液壓缸滑動部件之間密封摩擦力太大；⑧除上述原因之外還有一些其他原因，例如：濾液壓油的過濾設備出現堵塞的情況，油路通行太小，油液黏性過大過小；油液中進入了大量的空氣；液壓系統使用的液壓介質污染較為嚴重；由于操作不當接錯管路；壓力表受損等等。

排除措施：液壓缸出現無法動作的問題通常都是發生在剛安裝好的軋鋼液壓系統液壓缸上。排除液壓缸不能動作的故障首先應該從軋鋼液壓系統液壓缸外部仔細查找原因，運用相應的排除方法，將外部因素進行排除之后，再對軋鋼液壓系統液壓缸的內部進行檢查。①降低液壓缸的背壓；②仔細檢查油路，尤其是軟管的接頭部分，查看其是否存在堵塞問題；對液壓缸到液壓泵的油路進行全面檢查，對堵塞問題做到有效排除；檢查各個閥門之間的密封狀態；電磁彈簧和電磁線圈有無損壞或燒壞的現象；油路在轉換過程中是否具備靈敏性；③確保液壓缸的軸線和液壓缸的運動方向相同；加大活塞外徑，將活塞外徑加工制作成鼓凸形，改善其受力情況，進而降低和防止拉缸問題的產生；活塞與支持活塞做功的連接部件之間進行連接時需使用球形補償器（球形接頭）；④對泄油情況進行仔細檢查，有效排除泄漏；檢查活塞與支持活塞做功的連接部件連接處的密封圈是否出現了損壞或因為老化而松脫的現象；⑤檢查溢流閥、減壓閥、順序閥等有無故障；⑥改進設計方案；⑦支持活塞做功的連接部件與導向套之間可以選擇H8/18配合；對密封圈的尺寸進行嚴格檢查，查看其是否按照相關標準進行加工；可以使用V型密封圈，適當調整密封摩擦力；⑧定期清洗過濾液壓油的過濾設備；選擇黏度適中的液壓油；如果液壓油里有少量雜質無須更換液壓油，進行過濾即可；對受損嚴重的壓力表進行更換[4]。

3.4 液壓缸氣蝕

產生原因：①液壓系統中傳輸工作流體的管道和控制閥門相關部件的通路太窄或者彎管較多，會導致液壓油的溫度逐漸上升，形成較大的沖擊力，液壓油中會出現大量氣泡，造成軋鋼液壓系統液壓缸出現氣蝕現象；②軋鋼液壓系統液壓缸的制造材料不具備較高的強度和抗腐蝕性，容易出現發生氣蝕。液壓缸的制造材料組織不均勻，也是產生氣蝕的原因之一；③液壓油不具備較好的抗泡沫性，產生大量的泡沫，導致液壓缸內部一些部位發生氣蝕；④在裝配液壓缸和維修液壓缸過程中沒有對軋鋼液壓系統進行充分排氣，造成軋鋼液壓系統中存在大量氣體，在高溫和高壓下，液壓缸則產生氣蝕。

排除措施：①按照說明書的相關規定，正確而合理地選用液壓油，在符合相關技術要求的基礎上，選擇液壓油時應參照當地的氣溫條件，并按照油尺標準進行加注；②科學選擇液壓油添加劑，防止泡沫產生，改善液壓油品質，使液壓油的性能得到保證；③避免油溫過高，較低液壓沖擊，對散熱裝置進行有效配置。在實際工作中，一旦發生油溫過高，相關工作人員應第一時間查找原因，同時進行排除，消除產生氣泡的各項條件。除此之外，在軋鋼液壓系統工作過程中，應避免反復地加大發動機油門，應保持平穩操作，降低液壓油對動力元件、執行元件、控制元件的沖擊；④在安裝液壓缸的缸體、支持活塞做功的連接部件等零件時，需要根據裝配尺寸公差的下限值開展裝配工作，防止產生氣蝕。如果液壓缸中部分零件已有氣蝕現象，可以選擇金相砂紙拋光方法，消除氣蝕在液壓缸零件表面形成許多細小的麻點和積垢[5]。

4 結束語

通過深入分析軋鋼液壓系統液壓缸的常見故障，制定相應的排除措施，能夠有效防止液壓故障的發生概率，進一步降低了故障的處理時間，為生產打下了良好的設備基礎。