毕业设计升降机液压油缸的故障诊断.docx

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毕业设计升降机液压油缸的故障诊断

升降机液压油缸的故障诊断

【摘要】

液压油缸在我国各种液压产品生产制造中属于最为成熟的产品。

因为它的制造简单，价格低廉，工作效率高，同时也随着我国工业的发展，液压油缸在各行各业都得到广泛的运用。

绝大部分大型机械都配套有液压油缸，在我们的日常生活中也随处可见到液压油缸的使用。

例如千金顶、升降机、挖掘机等的一系列日常工具。

随着国家的发展，对液压油缸的需求也越来越旺盛，液压油缸在工业上的作用也会越来越核心。

【关键词】：

液压缸、应用、故障诊断

目录

引言1

一、升降机液压油缸的简介2

（一）升降机液压油缸的工作原理3

（二）液压油缸的种类3

（三）液压油缸分类4

二、升降机液压油缸的故障诊断8

（一）液压油缸工作无力的诊断8

（二）液压油缸漏油故障的诊断9

（三）液压油缸产生异常响动的诊断10

三、升降机液压油缸的维护11

总结12

参考文献13

引言

升降机液压油缸是将液压能转变为机械能,并运用所转换的机械能通过液压机械做上下的直线往复运动。

它基本上由缸筒、缸盖、活塞、活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成。

另外应环境要求和对液压油缸的保养和故障维修，适时的配备缓冲装置和换气装置是必不可少的。

因为液压油缸的装置构造简单，单一的能量转换使机械运行平稳，维修操作简单，制造成本低廉。

用它来实现往复运动或者摆动运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种升降机械的液压系统中得到广泛应。

因为液压油缸是升降机械的核心，所以对于整个升降机械维修主要也是围绕着液压油缸进行的。

本文以升降机液压油缸的故障诊断为题，主要是根据在工厂实习期间发现液压油缸漏油故障，以此为研究对象，做出诊断分析。

一、升降机液压油缸的简介

液压缸的工作原理是通过增压泵使液压油经过单向阀进入油缸内，顶缸杆向外运动对外做功，回程的时候液压油回到油箱，它的组成部分主要由缸筒、活塞杆、缸盖、活塞、密封件等部分，见下图：

图1-1缸筒图1-2活塞杆

图1-3.缸盖图1-4.活塞

.图1-5密封件

其中缸筒是由四个部分组成，分别为缸体、法兰、缸底和衬套，同时活塞又在缸体内部把它分为两个部分，分别叫做大腔（大腔是指活塞杆完全伸出后，缸体的内腔）和小腔（小腔是指活塞杆完全伸入后，缸体与杆体的内腔）。

活塞杆则是由三个部分组成，分别为耳环、杆体和衬套。

（一）升降机液压油缸的工作原理

通常我们升降机中使用的液压油缸可细分为七个液压油缸液压油缸油缸是由细分细分部分组成的，分别为活塞、活塞杆、缸筒、缸盖、缓冲装置、密封装置和换装置。

其中缓冲装置和换气装置是视环境的需求而需要的。

工作原理和普通的液压油缸一样，升降机液压油缸通过外界持续增压，使液压油箱的液压油经过油管进入到油缸内部，在单向阀的作用下，进入到油缸内部的液压油是不能返回的，致使油缸内的液压油持续增多导致缸杆不断向上，液压油进入的越多缸杆向上的长度就会越长，这样导致液压设备不断的上升。

要下降的时候只需要把液压阀打开，液压油就会自动返回液压油箱了，这样缸杆就会随着液压油的回退而缓慢收缩到增压之前的位置。

这就是我们所知道的升降机液压油缸的工作原理了。

（二）液压油缸的种类

液压油缸的工作原理是将输入的液压能转换成机械能。

液压油缸的输入量是流体的流量和压力，输出的是直线运动的速度和力。

下面我们根据液压油缸的作用、结构和压力将液压油缸分类如下：

根据液压油缸作用的数进行以下分类

根据液压油缸的结构可分为以下几类

1：

双活塞杆式双作用液压油缸

如图所示为双活塞杆式双作用液压油缸结构图，它的工作特点是当液压油缸通过右侧腔口输油从左侧腔口回油时，活塞向左移动；通过左侧腔口输油右侧腔口回油时活塞将会向右移。

由于左右两侧的活塞杆直径是相同的，所以活塞两端的有效作用面积也是相同的。

若在左右两端分别输入相同流量的油液和压力，则活塞上产生的推力和往返速度也将相等的。

2：

单活塞杆式双作用液压油缸

单活塞杆式双作用液压缸的特点：

（1）往复运动速度是不同，常用于实现机床的快速退回和慢速工作的进给。

（2）油缸进行有杆腔和无杆腔吸油时，分别用来克服摩擦力和外负载力。

（3）液压油缸工作台的运动范围等于该液压油缸活塞杆有效行程的两倍左右。

3：

柱塞式单作用液压油缸

如图所示为柱塞式单作用液压油缸，这种液压油缸只能在一个方向上运动，为了得到双向运动，通常会采用两个相同的成反向的布置的液压油缸而进行使用。

柱塞和油缸缸体是不接触的，因此油缸缸体的内壁是不需要进行精加工。

这种油缸的柱塞一般是在顶端受压的，所以为了保证它的推力和稳定性，油缸一般采用较粗重量大的柱塞，柱塞式液压油缸一般采用垂直安装，因为水平安装易造成单边磨损。

4：

伸缩式液压油缸

如图所示为伸缩式液压缸结构图，主要组成零件有缸体5、活塞4、套筒活塞3和端盖7组成。

伸缩式液压油缸的特点是活塞杆的伸出量比较长，有较长的工作行程。

5：

齿条式液压油缸

如图所示为齿条式液压油缸结构图，它主要由端盖3、齿条活塞8、齿轮9、传动轴10和缸体11组成。

齿条式液压油缸的最大特点是将的直线运动转换为回转运动。

通常常用于组合机床的回转工作台和回转夹具以及自动线的转位机构。

同时可以根据工作需要设计为单齿条或双齿条液压油缸。

根据液压油缸的工作压力分类如下

正如我们都知道，液压油缸对于液压机械来说是核心部件之一，在整个液压机械中扮演一个执行元件的角色，运行的整个过程中，液压油缸把液压能转换成机械能促使液压机械进行往返直线运动或摆动运动。

根据液压机械使用压力的范围我们又可以把液压油缸分为三类：

轻压液压缸、中压液压缸和重压液压缸。

依据JIB-B8354规范，液压油缸依照使用压力可以分为一下三种规格。

表1-1压力范围

工作压力

液压缸名称

70kgf/cm²（7MPa）

低压液压缸

140kgf/cm²（14MPa）

中压液压缸

210kgf/cm²（21MPa）

高压液压缸

二、升降机液压油缸的故障诊断

图2-1液压升降机实物

在工厂实习期间我们常用的升降机会出现升降缓慢无力，升降速度不均匀，甚至停止运动，有时还会发现升降机在滴油，移动升降机时地面会出现油渍。

这些缘由绝大部分都是由升降机液压油缸出现故障引起的。

所以我们对升降机的维修也是针对于液压油缸。

液压油缸的故障主要表现为:

一、液压油缸导致液压机械工作无力；

二、液压油缸中液压油流动反常产生漏油；

三、液压油缸内部混入空气产生异常响动等。

下面根据我在工厂对升降机的维修实践，对以上三点进行主要诊断分析。

（一）液压油缸工作无力的诊断

其实液压机械的工作无力就是液压油缸的无力运动。

那么造成液压油缸无力运动的主要缘由是液压油缸的工件受损。

升降机液压油缸在长时间的使用过程中，缸筒和密封件的摩擦会造成密封件的磨损、缸筒的内壁磨损和划伤、液压油过期和长时间不更换导致内壁被液压油腐蚀、活塞或活塞杆划伤等故障造成液压机械无法正常使用。

在液压设备中液压油缸这一核心的执行元件的密封性能直接影响到机械设备工作性能，尤其是大型的升降机液压油缸在它的密封性受损后，而造成液压油缸的修复或更换相应的部件非常困难并且成本相当高。

现在业内采用的最新修复方法是高分子复合材料，这种材料有强大的附着力和良好的抗压能力，符合和满足当前的生产使用要求，而且操作简单易行，不会产生热影响对涂层厚度没有要求。

同时高分子材料具有良好的耐气体和液压油的腐蚀性，确保了液压油缸修复后的耐磨性能，保证了液压机械的正常生产，避免了设备部件的经常性损坏。

修复工艺：

油缸的表面清洗和打磨：

图2-2需要打磨的表面

首先是进行液压油缸的表面清洗和打磨，先用无水乙醇将将划伤和磨损的部位清洗干净后再进行打磨。

如果是直接进行打磨的话，残存油污会进入液压油缸缸体内部，在打磨完进行高分子复合材料黏贴时会出现脱落或粘贴不牢现象。

其次是对液压油缸进行清洗和加温干燥，对已打磨好的损伤面用丙酮擦试干净。

然后将水分烤干，如果温度低于20度，那么就需要对将要修复的损伤表面进行加热。

2、高分子复合材料的调和：

严格按照规定的比例进行配置，并调和均匀，直到达到规定标准。

3、涂抹高分子复合材料：

图2-2涂抹高分子复合材料

（1）首先将调和好的高分子复合的材料涂抹到损伤的缸体表面，在涂抹时要注意涂抹均匀并且要全部覆盖被损伤的缸体表面，确保高分子复合材料完好的黏贴在损伤的缸体的金属表面。

（2）其次要确保被涂抹的高分子复合材料要略高于缸体表面，然后反复的按压被涂抹的缸体表面，确保材料完全粘合。

4、高温固化：

为了加速高分子复合材料的固化时间，通过我们采用卤钨灯将温度提高到70度来进行材料固化。

5、高分子复合材料固化结束后，将被修复缸体表面修复平整。

（二）液压油缸漏油故障的诊断

升降机液压油缸产生泄漏的原因：

从理论上讲,升降机液压油缸泄漏分内腔泄油和外腔泄油两种情况。

液压油缸内腔泄油会影响它的工作性能,导致液压机械缺乏动力、运行速度缓慢。

外腔泄油对油缸运作没有影响，但会产生漏油浪费。

下面将根据密封件的结构形式、材质、密封槽与密封接触表面的质量、密封件磨损与安装、密封件工作环境、液压油缸活塞杆弯曲、磨损、表面拉伤及液压系统的污染、液压油缸焊接及制造缺陷等来分析诊断升降机液压油缸泄露的原因。

1、油缸密封件的材质要求：

油缸密封件的材质的硬度会从根本上造成液压油缸的漏油,密封件的材质如果太软,在液压油缸正常运行时,密封件很容易被挤入油缸内部导致密封件破损;密封件材质如果太硬,那么就不能很好地对液压油缸进行密封。

2、油缸密封件的安装：

密封件安装不合理或者没有按规定安装，这会导致密封件的损伤,从而使液压油缸产生泄露。

3、油缸密封件的磨损：

一般来说,液压油缸的密封件是具有具有较高的尺寸精度和形位公差尺度的。

密封件的磨损,是造成液压油缸泄漏的主要原因之一。

4、油缸密封件环境要求：

密封件最好在室温下进行工作，因为在高温环境下工作，会加速密封件的老化，造成密封件损坏。

5、外界环境的影响：

液压油缸在外界环境下工作，如果不时常维护，空气中的氧化物和颗粒物会对液压油密的封件进行氧化和磨损运动表面，导致密封件损坏产生液压油缸泄漏现象。

升降机液压油缸产生漏油的诊断方法：

1、诊断方法

检查液压系统的工作情况，在液压油缸运动到极限位置时，可先测液压系统的工作压力，一旦工作压力达不到规定值，并且通过调节安全阀压力仍不发生任何变化时，则可能是因为液压油缸的内泄造成的。

2、方法操作：

液压油缸诊断时，操作液压油缸的换向阀，使被检测液压油缸的活塞适当伸出来，再使液压机械负载受力，使液压油缸产生压力。

然后，调制换向阀致中间位，将液压油缸和机械的连接油口拆开，观察进油口和出油口有没有液压油流出，如果有液压油流出，说明液压油缸的液压锁不闭锁，如果是进油口无液压油流出，而出油口有液压油流出，说明液压油缸发生内泄，如果是出油口无液压流出，而进油口有液压流出，说明液压油缸发生了外泄。

（三）液压油缸产生异常响动的诊断

升降机械在使用过程中都会造成比较大的声响和振动，所以液压油缸发生声响和振动我们往往难以发现。

也是因为这细小的细节问题，造成了整个机械停止运转。

下面结合工厂实际，对造成液压油缸发出响动的原因做出如下分析和诊断。

液压油缸元件表面金属滑动产生的摩擦声响，这是由于油液油缸两零件之间的油膜被破坏，或者液压机械承载过重。

应对措施：

一是在液压油缸零件之间添加润滑油，回复油膜保护。

而是在使用液压机械之前要根据机械的承载要求进行承载，不要过负承载。

液压油缸的密封件出现声响，这是由于液压油面过低，导致零件滑动面之间出现断油现象。

应对措施：

一是要时常检查液压油缸油面高低，如果过低要立即添加液压油。

二是可能由于出现了漏油情况导致了油面过低，所以在添加液压油之前检查液压油缸是否出现漏油情况。

液压油缸的缸内混入了空气无法排除，在活塞杆下面的空气受热压缩，产生高温烧毁了密封元件，在液压油缸运动是就会产生声响。

应对措施：

往往遇到这种情况就必须给液压油缸进行排气。

一是可以通过不停重复的运转液压油缸进行排气。

二是在有必要的情况下可以在液压油缸的油缸两个腔口处安装排气装置，适当时进行排气。

三、升降机液压油缸的维护

因为升降机液压油缸根据液压机械的承载不同所承受的压强也是不同的，液压机械承载越重，升降机液压油缸的压强也会越大。

升降机液压油缸出现故障的最大原因也是由于我们日常维护不到位而造成的，因此，做好升降机液压油缸的日常维护工作是非常重要的。

升降机液压油缸相当于液压系统的核心软件，核心软件出了问题是很难恢复的，所以升降机液压油缸的维护就是要做到细致、认真、谨慎。

首先，要做到液压油缸的除锈和防锈工作。

因为升降机液压油缸的活塞部分在工作状态中是要经常伸出油缸的，在伸出油缸的同时也就会受到外界氧化物和酸性气体的侵蚀，这时就需要我们经常给活塞涂抹适量的油脂进行保护，以免活塞受侵蚀而在工作中发生断折和摩擦现象。

其次，要适当时间类给液压油缸换油。

如果长时间使用而不换油，会有异物进入升降机液压油缸内部，这样在使用过程中就会产生摩擦损坏工件，另外，液压油也是有一定的使用寿命，液压油过期不更换的话会侵蚀升降机液压油缸内部。

再次，治不如防，因此在升降机液压油缸的工作中要保持速度适当，最好不要超过2m/s，这样可以延长升降机液压油缸的使用寿命，另外为了保护液压油缸的机构和从安全角度出发，内部安装缓冲装置对于升降机液压油缸的保护是十分有效的。

同时也要加强日常检查和定时检查，完善检查和维护制度

最后，从设备运行解决角度和使用要求来看：

升降机液压油缸使用不当是造成油缸故障的主要原因，而造成油缸使用不当的罪魁祸首是人。

在一些工程升降机械中简单的液压油缸是不宜使用的。

所以得根据工程机械的工作强度、工作环境和工作面积使用相匹配的升降机液压油缸。

总结

时间如梭，岁月飞逝，三年的大学生涯转眼即告一段落，从当初的对数控加工一无所知，到现在对其有了一定的解，我发现自己开始慢慢喜欢上这一专业。

大概还有两个多月即将毕业，这期间学校给我们安排了毕业设计的任务。

通过毕业设计这种综合性很高的实践活动，我真的收获了很多也学到了很多。

首先，是专业技能方面，以前在学校所学的知识大都是理论性质的，没有多少具体的概念和了解，现在通过理论与实践相结合，感觉对原有知识有了进一步加深了，具体来说我对零件的全部加工过程有了更全面的了解，对数控加工所需的工艺安排有了深刻的认识，同时又通过对软件进一步的学习开阔了知识面，虽然这过程比较费时和费力，但在查资料写论文的这一系列过程中，眼界得到了进一步的开阔，思维也得到了进一步的拓展，同时也在完成毕业设计的过程中，我的独立工作能力，计算机的应用能力，论文撰写能力以及逻辑思维能力及语言表达能力等等诸方面都接受了考验，分别得到了不同层相应的提高。

其次，通过毕业设计，我的心智，耐力，毅力等也得到了不同程度地磨练，只有在学校实训经验的我们写毕业设计确实是一个非常难熬的过程，从一开始毫无头绪的广泛搜集资料，到一个一个地整理出来，确定写作的重点，再到后来着手来完成，这一过程耗用了太多的时间，这对我来说是一个挑战，但也许只有努力过，才能真正体会所得是来之不易的。

总而言之，通过这次毕业设计，锻炼了我的各种素质和能力，为我今后走向社会工作打下了良好的基础。

感谢这次毕业设计给我提供了一次展示自己的机会，但由于知识储备和实践经验有限，我的课题还存在着很多不足之处，希望指导老师能够体谅并给予指导！

参考文献

[1]纪名刚.机械设计（第七版），高等教育出版社，2005年.

[2]戴国洪.NX6.0CAM数控加工技术[M].机械工业出版社.2010年3月第1版

[3]朱龙根.机械系统设计（第二版），机械工业出版社，2002年

[4]邓星钟.机械传动控制（第三版），华中科技大学出版社，2001年

[5]裴仁清.机电一体化原理，上海大学出版社，1998年