液压系统失效原因及故障分析

液压系统失效原因及故障分析

张学平

(淮北矿业集团公司铁运处,淮北　235025)

液压传动系统有许多独特优点,已广泛应用于实现各种机械的复杂运动和控制,但如液压系统设计或使用不当,经常会出现各种故障和控制失效。现对液压系统失效及故障原因做简要分析。

1　液压系统失效原因

1.1　流体污染　流体污染是液压系统失效的主要根源。据统计,液压系统故障约70%是由流体污染引起的,污染的主要原因有:

(1)油液中进入空气。因管接头、液压泵控制元件、执行元件等密封不好,油箱中有气泡或油质质量差(消泡性能不好)等原因引起的。

(2)油液中混入水份,会使油液变成乳白色。一般是由潮湿空气进入油箱或冷却水泄漏引起的。

(3)固体杂质的混入,会严重影响液压系统的工作性能,降低元件的使用寿命。

流体污染会加快液压元件磨损,导致其性能下降,为了减少因流体污染造成的故障和失效,必须使流体污染度控制在关键元件污染耐受范围内。

1.2　泄漏。泄漏是液压系统普遍存在的问题。主要由于密封件的磨损、损坏,管件的松动而引起的,对液压系统危害较大。外泄漏发生在液压元件结合面、管接头等处;内泄漏发生在液压元件内部运动副间隙处。过量的泄漏会使泵的容积效率降低,液压缸“爬行”,马达转速降低等。合理选择密封结构和密封材料是保证流体稳定的重要因素。控制流体温升、污染和过大的振动,可有效减少流体泄漏。

1.3　流体化学性能发生变化。为了改进流体的性能,以满足液压系统的工作要求,在工作液体中加有各种化学添加剂。但在工作过程中,由于受高压及不良环境的影响,流体的化学性能会逐渐发生变经,使流体氧化性和污染程度加剧。因此,保持流体化学稳定性是保证液压系统工作可靠和延长元件使用寿命的重要条件。

1.4　流体物理性能发生变化。流体与液压系统工作有关的物理性能主要有粘度、粘度指数、剪切强度、体积强度模量、吸气性和含水量等。其变化超过允许范围会对液压系统和元件造成危害,因此,对流体物理性能稳定性应定期检测。1.5　液压系统过热。液压系统工作温度有一定范围,温度过高或过低都会对液体物理及化学性能产生较大影响,且影响密封材料及元器件的性能,使泄漏增大,元件运动受阻或卡死。

2　液压系统故障分析原则

液压传动系统每一元件的工况互相作用、互相影响,其故障大多是综合障碍。不同元件的失调或损坏都可能导致同一故障现象的产生,某一元件的失调或损坏会导致其他元件的失调或损坏。因此,对液压系统故障原因必须仔细检查和分析,其原则是;

(1)认定故障现象、部位、罗列可能造成故障的因素;

(2)检查与故障有关的各元件,顺着油路逐一顺序排除故障因素。

3　液压系统原理图分析法

液压系统故障原因分析方法很多,但最基本的方法是液压系统原理图分析法。分析时应做到以下几点。

(1)认识液压系统结构,掌握液压系统工作原理和性能要求。仔细分析液压系统回路组成、工作方法、循环压力变化、循环速度、功率利用情况等,是排除液压系统故障的基础。

(2)认清每个液压元件的结构、性能和调节方法。确认每个元件的功能和对液压的适应性,以及元件本身的结构、原理和质量指标。对油液品质,清洁度也应认真了解。

(3)明确液压、机械和电器三者的联锁关系和动作顺序,掌握其内在联系。

(4)评价液压系统。评价液压系统设计的合理性,寻找液压系统的设计缺陷,如温升、噪声、压力、冲击等问题,是否考虑到并采取措施,从而找出系统故障。

4　预防维护措施

从以上分析可以看出,液压系统的主要故障为流体污染。因此,日常保养及检修应采取以下措施,控制污染。

(1)确定达到预期寿命和工作可靠性所需的目标清洁度。

(下转53页)

45化工建设工程 2003年第25卷第6期

栓目的。

4　液压拉伸器应用的数据来源

液压拉伸器应用时其数据来源为螺栓所需的拉伸力(一般为设计给定)和液压拉伸器数据对照表。数据对照表是制造厂随机资料的重要部分,是制造厂通过设计和试验得出的凝结在液压拉伸系统中的综合参数。我公司外购的美国凯特克S LS-450液压拉伸器的指示系统表压力与液压拉伸系统拉伸力对照表见表1。

表1　液压表压力与拉伸力对照表

序号表压力(MPa)拉伸力(N)

1 3.45100085

2 6.89200169

310.34300255

413.79400340

517.23500425

620.68600510

724.13700595

827.58800680

931.03900765

1034.471000850

1137.921100935

1241.371201020

1344.821298881

1448.261401190

1551.711501275

1655.161601360

1758.611701445

1860.051801530

1965.51901615

2068.952001700

5　液压拉伸数据换算

511　液压拉伸器使用时要求按不同规格螺栓的设计给定拉伸力,核算出指示系统对应的表压力。指示系统表压力是按随机的数据对照表通过数学方法:内插法、比对法、面积法三种方法求出。内插法求出的数据较准确,但是比较繁琐,现场应用少;比对法和面积法应用较多,现场应用快捷方便。

512　比对法的数学公式如下:

指示系统表压力=

螺栓设定拉伸力F×数据对照表压力

数据对照表拉伸力

举例:M52×3螺栓设计单根拉伸力为214608N,求用凯特克S LS-450液压拉伸器拉伸指示系统所需要的表压力。

方法:首先查凯特克S LS-450液压拉伸器数据对照表,如:表序号2中拉伸力为200169N,对应表压力为6.89MPa。根据以上数据可求得:

所需表压力=214608N

×6.89MPa

200169N

≈7.39MPa

即液压拉伸器的指示系统表压力达到7.39MPa时,螺栓所受的拉伸力为214608N。

513　面积法是按照液压油腔内液压有效面积一定这一条件进行换算的,不同规格液压拉伸器的液压有效面积是不同的。液压有效面积越大,在指示系统表压力一定的情况下,液压拉伸力越大。凯特克S LS-450液压拉伸器的液压有效面积S约为29052mm2。

举例:M52×3螺栓设计单根拉伸力为214608N,求用凯特克S LS-450液压拉伸器拉伸指示系统所需要的表压力。

方法:所需表压力=214608N

29052mm2

≈7.39MPa

6　注意事项

611　液压拉伸器应用前应彻底清除螺栓上的毛刺、杂物等,防止拉伸套和螺栓的部分螺纹在拉伸过程中研死。

612　液压拉伸器工作时应按照紧固顺序对螺栓进行编号,有利于拉伸过程有条不紊,工件、螺栓受力均匀。613　螺栓设计要有外露长度,这是拉伸套与螺栓连接、拉伸力传递的必要条件。要求螺栓螺纹单面外露长度为螺母厚度的1～1.2倍。

614　拆卸螺栓时不能一次完成,且拉伸套底端与被拆卸螺母之间应留有2～3mm间隙,防止拉伸套与螺母间卡死。

615　螺栓及工作周围要有液压拉伸器工作的空间。

7　结束语

面对日益激烈的市场竞争,工具、设备的能力标志着安装单位是否具有先进的安装工艺。液压拉伸器的先进性、可靠性和准确性,在近几年的高温、高压、剧毒、易燃等装置施工中已得到了广泛应用,效果较好,是先进的螺栓锁紧和拆卸工具。

(收稿日期:2003-04-24)

(上接54页)

(2)选择和改善过滤装置,确定合理的过滤精度。

(3)定期检测油液质量,保证流体化学性能、物理性能符合要求。

(4)加强监控、主动保养。

通过对液压系统故障原因认真分析与判断,就能准确及时地查出故障地点,迅速处理,延长液压系统使用寿命。

(收稿日期:2002-12-13)

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2003年第25卷第6期 韩海英　魏广军:液压拉伸器的应用