液压系统的故障与维修

6.5.1　液压系统的故障与维修

1．液压传动系统原理

液压传动系统在数控机床的机械控制与系统调整中占有很重要的位置，它所担任的控制、调整任务仅次于电气系统。液压传动系统被广泛应用到主轴的自动装夹、主轴箱齿轮的变挡和主轴轴承的润滑、自动换刀装置、静压导轨、回转工作台及尾座等结构中。数控机床的液压系统原理见图6-26所示，从中可看出它所驱动控制的对象。如液压卡盘、主轴上的松刀液压缸、液压拨叉变速液压缸、液压驱动机械手、静压导轨、主轴箱的液压平衡液压缸等。

2．液压系统的维护

液压系统的维护及其工作正常与否对数控机床的正常工作十分重要。液压系统的维护要点有：

（1）控制油液污染，保持油液清洁，是确保游标系统正常工作的重要措施。据统计，液压系统的故障有80%是由于油液污染引起的，油液污染还加速液压缸元件的磨损。

图6-26　液压系统原理

（2）控制油压系统中油液的温升是减少能源消耗、提高系统效率的一个重要环节。一台机床的液压系统，若油温变化范围大，其后果是：①影响液压泵的吸油能力及容积效率；②系统工作不正常，压力、速度不稳定，动作不可靠；③液压元件内外泄漏增加；④加速油液的氧化变质。

（3）控制液压系统泄漏极为重要，因为泄漏和吸空是液压系统常见的故障。要控制泄漏，首先，是提高液压元件零部件的加工精度和元件的装配质量以及管道系统的安装质量；其次，是提高密封件的质量，注意密封件的安装使用与定期更换；最后是加强日常维护。液压系统中管接头漏油是经常发生的。一般的B型薄壁管扩口式管接头的结构如图6-27所示。

该管接头由具有74°外锥面的接头体1、带有66°内锥孔的螺母2、扩过口的冷拉纯铜管3等组成，具有结构简单、尺寸紧凑、重量轻、使用简便等优点，适用于机床行业的中低压（3.5～16MPa）液压系统管路。使用时，将扩过口的管子置于接头体74°外锥面和螺母66°内锥孔之间，

旋紧螺母，使管子的喇叭口受压并挤贴于接头体外锥面和螺母内锥孔的间隙中实现密封。在维修液压设备过程中，经常发现因管子喇叭口被磨损使接头处漏油或渗油，这往往是由于扩口质量不好或旋紧用力不当引起的。

1—接头体；2—螺母；3—管子

图6-27　B型薄壁管扩口式管接头

（4）防止液压系统振动与噪声。振动影响液压件的性能，使螺钉松动、管接头松脱，从而引起漏油。因此要防止和排除现象。

（5）严格执行日常点检制度。液压系统故障存在着隐蔽性、可变性和难以判断性。因此，应对液压系统的工作状态进行点检，把可能产生的故障现象记录在日检维修卡上，并将故障排除在萌芽状态，减少故障的发生。

（6）严格执行定期紧固、清洗、过滤和更换制度。液压设备在工作过程中，由于冲击振动、磨损和污染等因素，使管件松动，金属件和密封件磨损，因此必须对液压件及油箱等实行定期清洗和维修，对油液、密封件执行定期更换制度。

3．液压传动系统的常见故障及排除方法

表6-7　液压传动系统的故障诊断及排除

（续表）

4．液压传动系统维修实例

实例1　压力控制回路中的故障维修

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6-28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部由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，当压力调整到高于10MPa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做不正常运动。当压力调整到一定值时，就必然激起主阀心的振动。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）而激起的高频振动。这种高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，这就是为什么压力低于10MPa时不发生尖叫声的原因。

1—气源；2—压缩空气调理装置；3—消声器；4—主轴；5—防护门气缸

图6-28　加工中心气动原理图

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，选用合适黏度的油液和控制系统温升过高也有利于减振降噪。

实例2　方向控制回路的故障维修

故障现象：方向控制回路中滑阀没有完全回位。

分析及处理过程：在方向控制回路中，换向阀的滑阀因回位阻力增大而没有完全回位是最常见的故障，将造成液压缸回程速度变慢。排除故障首先应更换合格的弹簧：如果是由于滑阀精度差，而使径向卡紧，应对滑阀进行修磨或重新配制。一般阀心的圆度和锥度允差为0.003～0.005mm，最好使阀心有微量的锥度，并使它的大端在低压腔一边，这样可以自动减小偏心量，从而减小摩擦力，减小或避免径向卡紧力。引起卡紧的原因还可能有：赃物进入滑阀缝隙中而使阀心移动困难；间隙配合过小，以致当油温升高时阀心膨胀而卡死；电磁铁推杆的密封圈处阻力过大，以及安装紧固电动阀时使阀孔变形等。找到卡紧的原因，就好排除故障了。