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液壓缸,專業術語,是輸出力和活塞有效面積及其兩邊的壓差成正比的直線運動式執行元件。

1 液壓缸 -類型

  根據常用液壓缸的結構形式,可將其分為四種類型:活塞式

  單活塞桿液壓缸只有一端有活塞桿。如圖所示是一種單活塞液壓缸。其兩端進出口油口A和B都可通壓力油或回油,以實現雙向運動,故稱為雙作用缸。
  活塞僅能單向運動,其反方向運動需由外力來完成。
  柱塞式
  (1)柱塞式液壓缸是一種單作用式液壓缸,靠液壓力只能實現一個方向的運動,柱 塞回程要靠其它外力或柱塞的自重;
  (2)柱塞只靠缸套支承而不與缸套 接觸,這樣缸套極易加工,故適於做 長行程液壓缸;
  (3)工作時柱塞總受壓,因而它必須 有足夠的剛度;
  (4)柱塞重量往往較大,水平放置時 容易因自重而下垂,造成密封件和導向 單邊磨損,故其垂直使用更有利。
  活塞僅能單向運動,其反方向運動需由外力來完成。但其行程一般較活塞式液壓缸大。伸縮式

  伸縮式液壓缸具有二級或多級活塞,伸縮式液壓缸中活塞伸出的順序式從大到小,而空載縮回的順序則一般是從小到大。伸縮缸可實現較長的行程,而縮回時長度較短,結構較為緊湊。此種液壓缸常用於工程機械和農業機械上。有對歌一次運動的活塞,各活塞逐次運動時,其輸出速度和輸出力均是變化的。
擺動式

  擺動式液壓缸是輸出扭矩並實現往複運動的執行元件,也稱擺動式液壓馬達。有單葉片和雙葉片兩種形式。定子塊固定在缸體上,而葉片和轉子連接在一起。根據進油方向, 葉片將帶動轉子作往複擺動。

2 液壓缸 -緩衝裝置

  在液壓系統中使用液壓缸驅動具有一定質量的機構,當液壓缸運動至行程終點時具有較大動能,如未作減速處理,液壓缸活塞與缸蓋將發生機械碰撞,產生衝擊、雜訊,有破壞性。為緩和及防止這種危害發生,因此可在液壓迴路中設置減速裝置或在缸體內設緩衝裝置。

3 液壓缸 -加工

  缸筒作為液壓缸、礦用單體支柱、液壓支架、炮管等產品的主要部件,其加工質量的好壞直接影響整個產品的壽命和可靠性。缸筒加工要求高,其內表面粗糙度要求為Ra0.4~0.8µm,對同軸度、耐磨性要求嚴格。缸筒的基本特徵是深孔加工,其加工一直困擾加工人員。更多技術可諮詢:寧波高新區鏡博士科技有限公司 周剛
  採用滾壓加工,由於表面層留有表面殘餘壓應力,有助於表面微小裂紋的封閉,阻礙侵蝕作用的擴展。從而提高表面抗腐蝕能力,並能延緩疲勞裂紋的產生或擴大,因而提高缸筒疲勞強度。通過滾壓成型,滾壓表面形成一層冷作硬化層,減少了磨削副接觸表面的彈性和塑性變形,從而提高了缸筒內壁的耐磨性,同時避免了因磨削引起的燒傷。滾壓后,表面粗糙度值的減小,可提高配合性質。
  油缸是工程機械最主要部件,傳統的加工方法是:拉削缸體——精鏜缸體——磨削缸體。採用滾壓方法是:拉削缸體——精鏜缸體——滾壓缸體,工序是3部分,但時間上對比:磨削缸體1米大概在1-2天的時間,滾壓缸體1米大概在10-30分鐘的時間。投入對比:磨床或絎磨機(幾萬——幾百萬),滾壓刀(1仟——幾萬)。滾壓后,孔表面粗糙度由幢滾前Ra3.2~6.3µm減小為Ra0.4~0.8µm,孔的表面硬度提高約30%,缸筒內表面疲勞強度提高25%。油缸使用壽命若只考慮缸筒影響,提高2~3倍,鏜削滾壓工藝較磨削工藝效率提高3倍左右。以上數據說明,滾壓工藝是高效的,能大大提高缸筒的表面質量。
  油缸經過滾壓后,表面沒有鋒利的微小刃口,長時間的運動摩擦也不會損傷密封圈或密封件,這點在液壓行業特別重要。

4 液壓缸 -優點

  金屬工件在表面滾壓加工后,表層得到強化極限強度和屈服點增大,工件的使用性能、抗疲勞強度、耐磨性和耐腐蝕性都有明顯的提高。經過滾壓后,硬度可提高15~30%,而耐磨性提高15%。
  滾壓加工可以使表面粗糙度從Ra6.3提高到Ra2.4~Ra0.2。並且有較高的生產效率,有些工件可在數分或數秒鐘內完成。
  滾壓加工能解決目前某些工藝方法不易實現的關鍵問題。例如對特大形缸體的加工。同時它也適用於特小孔的精整加工或某些特殊材料的精整加工。
  滾壓加工使用範圍廣,在各大、中及小型工廠均能使用。不論是從加工質量、生產效率,生產成本等方面來看,滾壓加工都是一項比較優越的加工方法。在某些方面,它完全可代替精磨、研磨、珩磨等光整加工。
  目前,按外力傳遞到滾壓工具的加工方法可分為機械式、滾壓式和彈簧式三類。
  按加工性質,可分為光精加工、強化加工兩類。

5 液壓缸 -故障診斷

  液壓缸是液壓系統中將液壓能轉換為機械能的執行元件。其故障可基本歸納為液壓缸誤動作、無力推動負載以及活塞滑移或爬行等。由於液壓缸出現故障而導致設備停機的現象屢見不鮮,因此,應重視液壓缸的故障診斷與使用維護工作。
  一、故障診斷及處理
  1、誤動作或動作失靈
  原因和處理方法有以下幾種:
  (1)閥芯卡住或閥孔堵塞。當流量閥或方向閥閥芯卡住或閥孔堵塞時,液壓缸易發生誤動作或動作失靈。此時應檢查油液的污染情況;檢查臟物或膠質沉澱物是否卡住閥芯或堵塞閥孔;檢查閥體的磨損情況。
  (2)活塞桿與缸筒卡住或液壓缸堵塞。此時無論如何操縱,液壓缸都不動作或動作甚微。這時應檢查活塞及活塞桿密封是否太緊,是否進入臟物及膠質沉澱物:活塞桿與缸筒的軸心線是否對中,易損件和密封件是否失效。
  (3)液壓系統控制壓力太低。控制管路中節流阻力可能過大,流量閥調節不當,控制壓力不合適,壓力源受到干擾。此時應檢查控制壓力源,保證壓力調節到系統的規定值。
  (4)液壓系統中進入空氣。主要是因為系統中有泄漏發生。此時應檢查液壓油箱的液位,液壓泵吸油側的密封件和管接頭,吸油粗濾器是否太臟。若如此,應補充液壓油,處理密封及管接頭,清洗或更換粗濾芯。
  (5)液壓缸初始動作緩慢。在溫度較低的情況下,液壓油黏度大,流動性差,導致液壓缸動作緩慢。改善方法是,更換黏溫性能較好的液壓油,在低溫下可藉助加熱器或用機器自身加熱以提升啟動時的油溫。
  2、工作時不能驅動負載
  主要表現為活塞桿停位不準、推力不足、速度下降、工作不穩定等其原因是 (1)液壓缸內部泄漏。液壓缸內部泄漏包括液壓缸體密封、活塞桿與密封蓋密封及活塞密封均磨損過量等引起的泄漏。
  活塞桿與密封蓋密封泄漏的原因是,密封件折皺、擠壓、撕裂、磨損、老化、變質、變形等,此時應更換新的密封件。
  活塞密封過量磨損的主要原因是速度控制閥調節不當,造成過高的背壓以及密封件安裝不當或液壓油污染。其次是裝配時有異物進入及密封材料質量不好。其後果是動作緩慢、無力,嚴重時還會造成活塞及缸筒的損壞,出現「拉缸」現象。處理方法是調整速度控制閥,對照安裝說明應做必要的操作和改進;清洗過濾器或更換濾芯、液壓油。
  (2)液壓迴路泄漏。包括閥及液壓管路的泄漏。檢修方法是通過操縱換向閥檢查並消除液壓連接管路的泄漏。
  (3)液壓油經溢流閥旁通回油箱。若溢流閥進入臟物卡住閥芯,使溢流閥常開,液壓油會經溢流閥旁通直接流回油箱,導致液壓缸沒油進入。若負載過大,溢流閥的調節壓力雖已達到最大額定值,但液壓缸仍得不到連續動作所需的推力而不動作。若調節壓力較低,則因壓力不足達不到仍載所需的椎力,表現為推力不夠。此時應檢查並調整溢流閥。
  3、活塞滑移或爬行
  液壓缸活塞滑移或爬行將使液壓缸工作不穩定。主要原因如下:
  (1)液壓缸內部澀滯。液壓缸內部零件裝配不當、零件變形、磨損或形位公差超限,動作阻力過大,使液壓缸活塞速度隨著行程位置的不同而變化,出現滑移或爬行。原因大多是由於零件裝配質量差,表面有傷痕或燒結產生的鐵屑,使阻力增大,速度下降。例如:活塞與活塞桿不同心或活塞桿彎曲,液壓缸或活塞桿對導軌安裝位置偏移,密封環裝得過緊或過松等。解決方法是重新修理或調整,更換損傷的零件及清除鐵屑。 
  (2)潤滑不良或液壓缸孔徑加工超差。因為活塞與缸筒、導軌與活塞桿等均有相對運動,如果潤滑不良或液壓缸孔徑超差,就會加劇磨損,使缸筒中心線直線性降低。這樣,活塞在液壓缸內工作時,摩擦阻力會時大時小,產生滑移或爬行。排除辦法是先修磨液壓缸,再按配合要求配製活塞,修磨活塞桿,配置導向套。 
  (3)液壓泵或液壓缸進入空氣。空氣壓縮或膨脹會造成活塞滑移或爬行。排除措施是檢查液壓泵,設置專門的排氣裝置,快速操作全行程往返數次排氣。 
  (4)密封件質量與滑移或爬行有直接關係。O形密封圈在低壓下使用時,與U形密封圈比較,由於面壓較高、動靜摩擦阻力之差較大,容易產生滑移或爬行;U型密封圈的面壓隨著壓力的提高而增大,雖然密封效果也相應提高,但動靜摩擦阻力之差也變大,內壓增加,影響橡膠彈性,由於唇緣的接觸阻力增大,密封圈將會傾翻及唇緣伸長,也容易引起滑移或爬行,為防止其傾翻可採用支承環保持其穩定。
  4.液壓缸缸體內孔表面划傷的不良後果及快速修復方法 ① 划傷溝槽擠出的材料屑沫會嵌人密封件,運行時在損壞密封件工作部位的同時,可能造成新的划傷區域痕路。
  ② 惡化缸筒內壁的表面粗糙度,增大摩擦力,易產生爬行現象。
  ③ 加重液壓缸的內泄漏,使液壓缸工作效率降低。引起缸體內孔表面划傷的主要原因如下。
  (1)裝配液壓缸時造成的傷痕
  ① 裝配時混人異物造成傷痕液壓缸在總組裝前,所有零件必須充分去除毛刺並洗凈, 零件上帶有毛刺或臟物進行安裝時,由於"別勁"及零件自重,異物易嵌進缸壁表面,造成傷痕。
  ② 安裝零件中發生的傷痕液壓缸安裝時,活塞及缸蓋等零件質量大、尺寸大、慣性大,即使有起重設備輔助安裝,由於規定配合間隙都較小,無論怎樣均會別勁投人,因此, 活塞的端部或缸蓋凸台在磕碰缸壁內表面時,極易造成傷痕。解決此問題的方法:對於數量多,上批量的小型產品,安裝時採用專制裝配導向工具;對重、粗、大的大、中型液壓缸, 只有細緻、謹慎操作才能竭力避免。
  ③測量儀器觸頭造成的傷痕通常採用內徑千分表測量缸體內徑時,測量觸頭是邊摩擦邊插人缸體內孔壁中的,測量觸頭多為髙硬度的耐磨硬質合金製成。一般地說,測量時造成深度不大的細長形划傷是輕微的,不影響運行精度,但如果測量桿頭尺寸調節不當,測量觸頭硬行嵌人,會造成較為重度的傷痕。解決此問題的對策,首先是測量出調節好的測量頭的長短度,此外,用一張只在測量位置上開孔的紙帶,貼在缸壁內表面,即不會產生上述形狀划痕。測量造成的輕微划痕,一般用舊砂布的反面或馬糞紙即可擦去。
  (2)不嚴重的運行磨損痕迹
  ① 活塞滑動表面的傷痕轉移活塞安裝之前,其滑動表面上帶有傷痕,未加處理,原封不動地進行安裝,這些傷痕將反過來使缸壁內表面划傷。因此,安裝前,對這些傷痕必須做充分的修整。
  ② 活塞滑動表面面壓過大造成的燒結現象因活塞桿自重作用使活塞傾斜,出現別勁現象,或者由於橫向載荷等的作用,使活塞滑動表面的壓力上升,將引起燒結現象。在液壓缸設計時必須研究它的工作條件,對於活塞和襯套的長度以及間隙等尺寸必須加以充分注意。
  ③ 缸體內表面所鍍硬鉻層發生剝離一般認為,電鍍硬鉻層發生剝離的原因如下。
  a.電鍍層黏結不好。電鍍層黏結不好的主要原因是:電鍍前,零件的除油脫脂處理不充分;零件表面活化處理不徹底,氧化膜層未去除掉。
  b.硬輅層磨損。電鍍硬鉻層的磨損,多數是由於活塞的摩擦鐵粉的研磨作用造成的, 中間夾有水分時,磨損更快。因金屬的接觸電位差造成的腐蝕,只發生在活塞接觸到的部位,而且腐蝕是成點狀發生的。與上述相同,中間夾有水分時,會促使腐蝕的發展。與鑄件相比,銅合金的接觸電位差要高,因此銅合金的腐蝕程度較嚴重。
  c.因接觸電位差形成的腐蝕。接觸電位差腐蝕,對於長時間運轉的液壓缸來說,不易發生;對於長期停止不用的液壓缸來講是常見的故障。
  ④ 活塞環的損壞活塞環在運行中發生破損,其碎片夾在活塞的滑動部分,造成划傷。
  ⑤ 活塞滑動部分的材料燒結鑄造活塞,在承受大的橫向載荷時將引起燒結現象。此種情況下,活塞的滑動部分應使用銅合金或者將此類材料焊接上去。
  (3)缸體內有異物混入
  液壓缸的故障當中,最成問題的是,不好判斷異物是在什麼時候進到液壓缸里的。有異物進入后,活塞滑動表面的外側如裝有帶唇緣的密封件,那麼,工作時密封件的唇緣即可刮動異物,這對於避免划傷是有利的。但是裝0形密封圈的活塞,其兩端是滑動表面,異物夾在此滑動表面之間,容易形成傷痕。
  異物進入缸內的途徑有下列幾種。
  ① 進入缸內的異物
  a.由於保管時不注意使油口敞開著,將產生時刻接受異物的條件,這是絕對不允許的。保管時必須注入防鏽油或者工作油液,並且塞好。
  b.缸體安裝時進入異物。進行安裝操作的場所,條件不好,無意識中即可進入異物。因此安裝地點周圍必須整理乾淨,尤其是安放零件的地方一定要清掃乾淨,不使其存在臟物。
  c.零件上有"毛刺",或擦洗不充分。缸蓋上的油口或緩衝裝置內常有鑽孔加工時留下的毛刺,應加以注意,在砂研去除后再行安裝。
  ② 運行中產生的異物
  a.由於緩衝柱塞別勁而形成的摩擦鐵粉或鐵屑。緩衝裝置的配合間隙很小,活塞桿上所受橫向載荷很大時,可能引起燒結現象。這些摩擦鐵粉或者因燒結而產生的已脫落掉的金屬碎片將留在缸內。
  b.缸壁內表面的傷痕。活塞的滑動表面壓力高,引起燒結現象,於是缸體內表面發生擠裂,被擠裂的金屬脫落,留在缸內,會造成傷痕。
  ③ 從管路進入的異物從管路進入的異物,有多種情況。
  a.清洗時不注意。管路安裝好以後進行清洗時,不應通過缸體,必須在缸體的油口前邊加裝旁通管路。這一點很重要。否則,管路中的異物將進入缸內,一旦進入,即難以向外排除,反而變成向缸體內輸送異物了。再者,清洗時要考慮安裝管路操作中所進異物的取出方法。此外,對管內的腐蝕等在管路安裝之前即應進行酸洗等手續,必須完全去掉鏽蝕。
  b.管子加工時形成的切屑。管子在定尺加工之後,在做兩端去毛刺操作時,不應有遺留。再者,在做焊接管路操作的場地附近放置鋼管,是造成焊接異物混進的原因。在焊接操作地點附近放置的管子,管口都要封住。還必須注意的是,管件材料應在無塵土的工作台上備置齊全。
  c.密封帶進入缸內。作為簡便的密封材料,在安裝和檢驗中經常採用聚四氟乙烯塑料密封帶,線形、帶形密封材料的纏繞方法如果不對,密封帶將被切斷,隨著進人缸內。線帶形密封件對滑動部分的繞接不會造成什麼影響,但是會引起缸的單向閥動作不靈或造成緩衝調節閥不能調到底;對迴路來說,可能引起換向閥、溢流閥和減壓閥的動作失靈。
  液壓缸缸體內孔表面划傷的不良後果及快速修復方法: 
  傳統的修復方法是將損壞的部件進行拆卸后的外協修復,或是進行刷鍍或是進行表面的整體刮研,修復周期液壓缸缸體划傷修復長,修復費用高。 
  採用美嘉華應用技術在現象進行划傷尺寸的恢復修復,其材料優異的附著力和良好的抗壓能力,不但能夠滿足上述的工況要求下的生產使用要求,而且操作工藝簡單易行,既無熱影響,塗層厚度又不受限制。同時塗層本身具有的優越的耐油耐腐蝕性能及自潤滑功能,確保了修復后的耐磨性能,保證了企業的正常生產,避免了設備部件的損壞加劇。 
  修復工藝: 
  1、用氧-乙炔火焰烤划傷部位(掌握溫度,避免表面退火),將常年滲金屬表面的油烤出來,烤到沒有火花四濺。 
  2、將划傷部位用角磨機表面處理,打磨深度1毫米以上,並沿導軌打磨出溝槽,最好是燕尾槽。划傷兩端鑽孔加深,改變受力情況。 
  3、用脫脂棉蘸丙酮或無水乙醇將表面清洗乾淨。 
  4、將調和均勻的美嘉華-福世藍2211F金屬修復材料塗抹到划傷表面;第一層要薄,要均勻且全部覆蓋划傷面,以確保材料與金屬表面最好的粘接,再將材料塗至整個修復部位后反覆按壓,確保材料填實並達到所需厚度,使之比導軌表面略高。 
  5、材料在24℃下完全達到各項性能需要24小時,為了節省時間,可以通過鹵鎢燈提高溫度,溫度每提升11℃,固化時間就會縮短一半,最佳固化溫度70oC。 
  6、材料固化后,用細磨石或刮刀,將高出導軌表面的材料修復平整,施工完畢。 
  
  注意事項:
 
  為了確保設備的正常工作運行,必須保證: 
  1、嚴格、謹慎安裝; 
  2、清洗設備存留的油灰及雜質; 
  3、更換潤滑油,完善設備潤滑系統。 
  4、更換擋霄器,確保有效的清理導軌上的鐵屑
  叉車液壓系統常見故障檢查與排除
  叉車的主要液壓作業部分有起升缸和傾斜缸,其故障檢查與排除方法列舉如下 :
  1、叉車空載時不能起升和傾斜
  故障檢查1:系統油量不足
  故障排除:加油至油標線。
  故障排除2:齒輪泵排量不足齒頂隙和齒側隙過大
  故障檢查:更換油泵或零件
  故障檢查3:多路閥進油路堵塞
  故障排除:疏通多路閥油路
  2、叉車起升缸活塞桿動作慢、起升時門架有間斷或衝擊
  故障檢查1:系統油量不足
  故障排除:加油至油標線
  故障檢查2:密封不良、油管連接不緊造成漏油、油管破裂
  故障排除:加密封,擰緊管接頭,更換油管
  故障檢查3:油泵故障致供油不足
  故障排除:修理或更換油泵
  故障檢查4:安全閥調整不當或損壞
  故障排除:調整或修理安全閥
  故障檢查5:液壓過濾器堵塞
  故障排除:清洗或更換液壓油濾清器
  故障檢查6:液壓系統中有空氣
  故障排除:將空氣排除
  3、叉車叉架下降速度太快
  故障檢查:節流閥卡在打開位置或裝反
  故障排除:重裝節流閥
  4、叉車起升缸自由下滑量太大或傾斜缸自傾角太大
  故障檢查:換向閥閥桿內泄漏太大,傾斜缸活塞密封圈失效內漏
  故障排除:更換閥桿或更換密封圈
  5、液壓缸活塞桿帶油
  故障檢查:油封損壞
  故障排除:更換油封
  6、液壓系統噪音(油缸運動不平穩)
  故障檢查1:進油管堵塞
  故障排除:疏通油管
  故障檢查2:系統中有空氣
  故障排除:從放氣孔排除
  故障檢查3:齒輪泵軸承磨損或齒輪泵側板磨損
  故障排除:更換齒輪泵軸承或側板
  附註:叉車液壓系統中排空氣方法:
  提起起升油缸,將液壓油注入至標尺規定的油位,使叉車負載額定載荷的1/10左右,擰鬆起升缸上的放氣螺栓,操作叉車直升缸起升、下降數次,直到放氣螺塞處沒有氣泡時為止,然後擰緊放氣螺塞即可。

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