某液压缸活塞杆非正常回落故障分析与排除.pdf

2 0 1 3年 1 0月 第 4 1卷 第 2 0期 机床与液压 MAC HI NE T00L＆ HYDRAUL I CS Oc t ． 2 01 3 Vo 1 ． 41 No ． 2 0 DO I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 3 ． 2 0 ． 0 5 2 某液压缸活塞杆非正常回落故障分析与排除 蒋玲玲 ，叶海潮 1 ．郑州科技 学院，河南郑 州 4 5 0 0 6 4；2 ．南昌航 空大学，江西南昌 3 3 0 0 6 3 摘要针对试验操作过程中出现的液压缸活塞杆非正常回落故障，利用原理分析及截点排除法进行了详尽的解析，并 对实施方案进行了对比分析，最终彻底排除了故障。 关键词活塞杆；非正常回落；故障排除 中图分类号 T H 1 3 7 ． 7 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 3 2 01 5 7 2 某液压缸是某系统中关键的执行机构。在负载作 用下，要求该液压缸的活塞要可靠地停留在位移极限 位置。文中关于液压缸活塞杆非正常回落故障就发生 在活塞 的位移行程 最大 位置。因此 ，彻底排 除该故 障 才 可确保 系统试 验工作顺 利进 行。 1 液压缸工作机制介绍 该液压缸为双作用液压油缸 ，其工作原理如图 1 所示 。 电磁换 向阀 叠加 式液 控单 向阀 单 向顺 序 阀 液 控 单 向阀 单 向节 流 阀 图 1 原液压系统工作原理图 当电磁铁 s 2得 电时，压力油通过电磁换 向阀 1 后 ，首先进入单作用液压缸 1 ，克服弹簧力 使活塞 下 行 ，当该活塞到位后 ，随着负载的迅速增加，液压油 的压力也迅 速增 加 ，然 后 压力 油将 单 向顺 序 阀 3打 开 ，此 时 ，压力 油通 过液控 单 向阀 4及 单 向节流 阀 5 进入 双作 用液压缸 2的无杆 腔 ，从 而驱动 液压缸 2的 活塞杆顶起负载 G；同时 ，液压缸 2的有杆腔油液依 次通过单向节流阀、被反向打开的叠加式液控单向阀 2和 电磁换 向阀 1回油箱 。 当电磁铁 S 1 得 电 时 ，压力油依 次 通过 电磁 换 向 阀 1 、叠加式液控单 向阀 2 及单 向节流 阀后进入双作 用液压缸 2的有杆腔 ，液压缸 2无杆腔中的油液 依次 通过单向节流阀5 、液控单 向阀4 、单向顺序阀3及 电磁换向阀1回油箱 ，此时，负载 G下落回原位。与 此 同时 ，液压缸 1中的油液也会在 电磁换 向阀 1 的 电 磁铁 s 1 得 电时 ，沿原油路 回油箱 。 2液压缸工作故障现象及原因分析 在试验现场操作时，当电磁铁 s 2得电时，使负 载 G上升 到位后 断 电停 机 ，系统 多出现 负载 G缓慢 下降的动作。通过对系统进行分析，采用排除法对产 生该故 障的可能原 因进行如下分析 1 液压系统外泄漏。检查系统中每个管接头， 发 现并没有大量外泄漏 的情况 ，该原 因可排除。 2 双作 用液压 缸 2内泄 漏 。使 两套 系统 中 的 液压缸 2 共 1 2只液压缸均上升到位，采用截点 分析法 ⋯ ，在液压缸 2至单向节流阀 5之 间用截止 阀 进行截止 ，使液压缸 2与液压站分开 ，停机关 闭 1 0 h 后 ，所有双作用液压缸并没有 出现 回落现象 ，该原 因 可排除。 3 液压站 中的液控 单 向 阀 4内泄量偏 大 。该 液控单 向阀的内部密封形式为球面密封 ，密封形式较 锥 面密封 优 良，并且 该 液压 泵站 尚处 于安 装调 试 阶 段，该液控单向阀未使用较长时间，阀芯不会磨损严 重 ，基本不会出现大量 内泄漏 的情况 。为 了更确定该 判断 ，任意拆卸两个该液控单 向阀 ，发现内部密封 面 上没有运 动伤 痕 ，即不会 出 现该 阀 内泄量偏 大 的情 况 ，该原 因可排 除。 4 在液压 缸 2上升 到位 后 ，液 压站 中液 控单 向阀4被反向打开，使无杆腔油液压力降低 ，导致液 压缸 2与负载失去力平衡，造成该活塞杆的非正常回 退。在该液压系统管路弯制中，管路较长，并且管路 拐弯处较多。结合流体力学 与现场操作的具体情况 来看 ，在上升过程中，绝大部分气体溶于系统压力油 收稿 日期 2 0 1 2 0 91 9 ‘ 作者简介蒋玲玲 1 9 8 4 一 ，女，硕士，讲师 ，从事机械与液压相关专业的研究。Em a i l j i a n g l l i n g l i n g 1 6 3 ． c o rn。 1 5 8 机床与液压 第 4 1卷 中，并且油液中的残余背压并未调整到适量小，当 上升到位后 系统停机 ，一定时间后 ，溶于油液中的气 体会部分析出，该气体向外膨胀，使系统油路中的残 余背压通过体积膨胀来释放压力 。分析液压原理 图 1 可知 在上升到位停车后 ，上升进油路 中的气体 及残余背压向外膨胀将导致液压缸 2 有往上升方向运 动的趋势 ；对于上升回油路 ，气体及残余背压的膨胀 将导致上升进油路上 的液控单向阀 4被反 向打开 ，使 上升进油路 中液控单向阀 4至液压缸 2无杆腔的部分 油液泄回油箱，则外部的动作为负载 G随液压缸2活 塞杆的移动而回退。如果上升回油路中的残余背压影 响较大 ，则很可能出现活塞杆 回退到位 的情况 。 综上 ，造成该液压缸 活塞杆非正常 回落故障的主 要原因是液控单向阀2的保压作用导致了液控单向阀 4被非正常反 向打开 。 3采取措施 为 了彻底解决以上问题 ，作者讨论分析以下两种 方 案 见表 1 。 表 1 方案对比分析 由表 1 分析结果看 出，可采取方案二对原设计进 行改进。具体实施如下 措施一 采 购型号 为 Z 2 S 1 0 1 0的叠加 式液 控单 向阀 双向锁 。将叠加式液控单 向阀Z 2 S 1 0 A 一 1 0更 换为双 向锁 Z 2 S 1 0 ． 1 0 ，更 改后 的液 压 系统原 理 图如 图 2所示。由图 2可知 系统停 车后 ，电磁换 向阀 1 处 于中位 ，该换 向阀的 Y型 中位机能保证 了双 向锁 2 完全起到 了保压 的作用 ，即便液控单 向阀4被非正 常 反 向打开 ，油液也不会通过该双 向锁 2 泄 回油箱 ，从 而保证了负载 G可以停留在行程里的任意位置。 l 一 电磁 换 向阀 2 一 叠加 式液 控单 向 阀Z 2 S 1 0 ． 1 0 3 一 单 向顺序 阀 4 _ 液控 单 向阀 5 _ _ 单 向节流 阀 图2 更改后的液压系统工作原理图 措施二 在相关 电气控制程序指令 中将 电磁换 向 阀 s 1 得 电动作延迟 时间延长至 1 S 。 措施三调节负载上升及下降回油支路单向节流 阀 ，适 当减少负载下降时回油支路 中的背压。 经过以上3项措施，作者对第一组及第二组系统 重新进行动作试验 ，上升 到位 后 共 1 2件 液 压缸 在 1 0 h内没有出现回退现象，负载下落到位后各个 单作用液压缸 1 活塞杆 回弹复位 正常 ，从而彻底解决 了该液压缸活塞杆非正常回落 问题 。 4结束语 在分析解决液压缸活塞杆非正常回落问题时，首 先遵循了改动量最小化原则，尽量不改动弯制的不锈 钢管路 ，避免增加不必要的工作量 ；其次，对解决该 问题的多种方案进行对比分析并找出解决该问题的方 案 。在采取相应措施后 ，针对多件液压 缸进行 了充分 的试验验证 ，试 验结果表 明了该系统液压缸活塞杆非 正常回退故障完全排除 ，系统 的改进对试验 的正常运 行起 到了 良好 的效果 。 参考文献 【 1 】 许贤良， 王传礼． 液压传动[ M] ． 北京 国防工业出版社， 2 0 07 29 93 0 7． 【 2 】 许贤良 ． 流体力学[ M] ． 北京 国防工业出版社， 2 0 1 1 5 5 5 9 ． 【 3 】 刘延俊． 液压系统使用与维修[ M] ． 北京 化学工业出版 社 ， 2 0 0 6 1 5 71 6 0 ． 【 4 】 成大先． 机械设计手册[ M] ． 北京 化学工业出版社， 2 0 00 1 43 ／1 01 5 0／1 0． 【 5 】赵静一 ， 曾辉． 液压气动系统常见故障分析与处理[ M] ． 北京 化学工业出版社 ， 2 0 0 9 7 4 7 6 ．