中圖分類號:TH138 文獻標識碼:A 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
[1] 楊國平.現代工程機械技術[M].北京:機械工業出版社,2006.
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