机床液压系统常见故障及使用维护方法分析

2020-12-09辛治宏

世界有色金属 2020年3期

张亮，王会，辛治宏

（山西航天清华装备有限责任公司，山西长治 046012）

机械、液压等装置共同组成机床液压系统，故障分析往往会受到各种因素的影响。一般情况下，液压系统故障诊断首先是通过相关工作人员的感官亦或者仪器进行故障检测，然后相关工作人员根据自身经验和知识，缩小故障范围，确定故障位置，最后排除故障。但在故障排除工作中，有些故障问题发生频率比较高。因此，本文对常见的故障问题和诊断方法进行介绍，希望对机床液压系统的维护提供帮助。

1 机床液压系统常见故障和故障诊断方法

（1）机床液压系统振动和噪音。机床液压系统在工作过程中产生的噪音和振动，由于噪音和振动会对工作人员造成一定的影响，很容易使得工作人员产生疲惫感，严重影响工作人员的情绪、健康和工作环境，进而引发安全事故。而机床液压系统产生振动和噪音的主要原因，具体而言：液压泵在工作过程中与数控机床的工作频率一致，从而产生共振，如果溢液阀不稳定亦或者换向阀调不恰当，都可能产生振动。液压泵吸油管路如果产生空穴情况，主要是由于液压泵在工作中，大量的空气进入，在高压的冲击下，导致气泡爆破，促使高频冲击力提升，使得泵产生大量的压力脉动，进而引发高频噪音，有时可以达到155MPa～210MPa。另外，有时还会出现液压泵空吸情况，这主要是由于液压泵在吸油过程中，油内存在大量的空气而引发气蚀，增加噪音量，从而产生振动和噪音。故障诊断方法：①可以适当扩大吸油管的直径，可以有效缩减和避免吸油管道弯曲情况的发生，进一步缩减吸油速度，使得管道阻力有所减少。②选择符合实际情况的吸油滤油器，同时还应要定期进行养护和清洗，避免堵塞情况的出现。③液压泵的吸入高度应要小于50cm。④应要杜绝出现由于油粘度过高，导致吸油不足情况的发生。⑤应要采取正确的配管方式，保障管道的合理性和规范性。

（2）液压系统的冲击。造成液压冲击的主要原因是由于液体流动方向发生无规则转变，使得液压系统中的压力达到峰值，造成液压系统的稳定性和安全性发生变化。如果液压系统中的压力达到峰值，会造成液压系统温度上升，导致连接件发生变化，这样就会产生振动和噪音，最为严重的情况会导致管理出现故障。通常情况下引发液压系统冲击的因素，主要有以下几点：①液流方向发生改变，引发液压冲击。如果换向阀位置移动到中间时，就会使得液压缸与压力油液发生终止，而液流由于惯性的影响，导致液压缸一端的油液受到压缩因素的影响，压力快速上升，这时的液压缸另一端油腔压力下降，从而出现真空的情况[1]。故障诊断方法：可以根据实际工作需求，改变换向阀阀芯形状，将其制作成为2°～3°锥角，根据密封长度设计锥长，也可以设置开轴向三角槽，使换向阀在换向时，液流运动轨迹发生变化。②节流缓冲装置失灵，引发液压冲击。在液压缸中设置节流缓冲设备，如果活塞移动到终点时，导致活塞的缓冲柱塞和液压缸的柱塞空隙变小，使得油液无法通过，缓冲柱塞的油液遮挡住小孔，出现回油情况。故障诊断方法：保障节流缓冲装置的正常运作，这样不仅可以提高工作效率，而且还可以有效避免液压冲击的发生。

（3）液压系统中的“爬行”。如果液压系统出现“爬行”情况，是一种不正常运动迹象。如果液压系统中的“爬行”情况比较微小，不容易被人们发现，虽然不会产生的严重的影响，但会导致运动件发生微弱的振动，严重影响加工工作的准确度。而较为严重的“爬行”情况，会使得运动件发生剧烈的振动，对刀具造成严重的影响，导致加工质量得不到保障。液压系统中出现“爬行”情况的主要影响因素有三个方面：①驱动刚性比较差，进而引发“爬行”情况的出现。②液压元器件空隙较大，而引起“爬行”。③孔摩阻力发生变化，导致“爬行”发生。

故障诊断方法：①应要保障液压元件的精确性，提高密封件的密封性，可以有效防止各类泄漏情况的发生，同时油箱的油量要保持充足，不能够低于油标线。②适当增加排气塞亦或者放气阀，这样可以有效防止系统中出现真空的情况，另外，还应要保障驱动的刚性。③提高对机床导轨保养的重视度，保持表面拥有油膜，从而可以有效避免导轨问题引发“爬行”情况的发生。

（4）液压泵出现吸空情况。液压泵出现吸空情况，这是由于泵吸进的油中含有空气，这样不仅可能会引发气蚀，增加噪音量，而且在一定程度上会对压泵的容积效率产生负面作用，很容易使得工作油液发生变质。这些都不能够在液压系统中存在。液压泵出现吸空情况的主要原因：①油箱中的油液较少亦或者油管进入油箱的距离太短。②吸油泵的吸油位置过高。③油液粘度过高。④液压泵的吸油孔较小，影响吸油工作的顺利进行。故障诊断方法：①液压泵和吸油管连接处，应要做好密封处理。②油箱中应要有隔板，这样可以在一定程度上增加气泡从油中的分离时间，同时回油管应要保持450切口向上倾斜，切口应尽可能朝向，要原理液压泵吸入孔，插入在箱壁的油中，使得回油速度减缓。

（5）液压系统温度上升。如果液压系统温度发生上升情况，其主要是受到以下四个因素影响：①液压系统不合理的设置。②液压系统容积消耗过高。③液压系统的压力消耗过大。④机械消耗过大。

故障诊断方法：根据实际情况科学、合理设计方案，并且选择符合实际的液压元器件；改善管路设计和安装流程，使压力能转化为热能。另外，还应尽可能减少连接处和配合间隙，减少外泄情况的发生，而且还能够减少容积的消耗。除此之外，还可以改进密封结构，合理调试密封件的松紧程度，从而可以保障密封装置的密封性，不仅可以减少摩擦阻力的发生，而且还可以使得机械消耗有所减少。

2 机床液压系统的使用和维护注意事项

为有效减少故障问题的发生，在机床液压系统使用过程中，需要注意以下几点：①如果在工作过程中，推力足够充足，那么可以适当减少系统的工作压力，这样就可以使得能量转化率有所减少；反之，如果能量转化率过高，导致液压系统中的油温升高，使得导轨发生变形，同时如果压力过大，就会对不对称力部位产生巨大的影响，致使能源受到损失。②定期对滤油器进行清理和更换油。每半年更换一次油，每三个月清洗一次滤油器。③保持液压系统工作温度在25℃～55℃。如果天气温度过高，可以选择具有良好粘度的20号机械油；而如果天气温度较低，可以选择粘度较低的10号机械油。