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气压传动系统的使用维护与常见故障诊断
目录
摘要2
一、气压传动系统的工作原理3
二、气压传动的应用4
㈠气压传动技术的主要应用领域5
㈡气压传动的优点5
㈢气压传动的缺点5
三、气压系统的使用气压系统的使用与维护5
㈠气压系统使用的注意事项6
㈡气动系统的日常性维护工作6
㈢气动系统的定期的维护工作7
㈣气动系统维护的要点7
㈤气动元件的点检内容8
四、系统常见故障9
1、气源故障9
2、气动执行元件(气缸)故障10
3、换向阀故障10
4、气动辅助元件故障11
5、机械故障11
结束语11
参考文献:
12
摘要
气动技术是以空气压缩机为动力源,以压缩空气为工作介质,进行能量传递或信号传递的工程技术,是实现各种生产控制、自动控制的重要手段之一。
十九世纪出现了能实际使用的机器,用于铁路行业和气动管道输送。
同一时期,也出现了空气驱动的冲击锤和气动钻。
尤其值得一提的是,1861年建造MontCenis隧道时,由于采用了气动冲击钻,使施工时间缩短了好几年。
巴黎完好地保存了世界上第一个环绕城市的压缩空气网络,至今仍得到多种形式的应用。
十九世纪末,在一些国家出现了第一批生产压缩空气工具的工厂,生产的冲击锤、气动钻研主要供应采矿和筑路行业。
随着电动工具的产生,压缩空气驱动的机器及工具不再象以前那样受到欢迎。
此后一段时期,气动工具和机械的改进或气动技术的创新没有取得重要进展。
20世纪上半叶的两次世界大战,使研究和开发走了另一条轨道。
气压传动技术应用也相当普遍。
在现代化工业生产中,气压传动以其独具的特点越来越广泛地应用于各类机械设备的运动传递和控制,许多机器设备中装有气压传动系统,在工业各领域,如机械、电子、钢铁、运输车辆及制造、橡胶、纺织、化工、食品、包装、印刷和烟草领域等,气压传动技术已成为基本组成部分。
在尖端技术领域如核工业和宇航中,气压传动技术也占据着重要的地位。
目前,它们分别在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、长寿命、高度集成化、小型化与轻量化、一体化和执行件柔性化等方面取得了很大的进展。
同时,由于与微电子技术密切配合,能在尽可能小的空间内传递尽可能大的功率并加以准确的控制,从而更使得它们在各行各业中发挥出了巨大作用。
关键词
气压传动系统的组成,工作原理,使用维护机常见故障诊断
前言
气压传动技术是机械设备中发展速度最快的技术之一。
特别是近年来与微电子、计算机技术相结合,使气压传动技术进入了一个新的发展阶段。
目前已广泛应用在工业各领域。
由于近年来微电子、计算机技术的发展、气动元器件制造技术的进一步提高,使气动技术不仅在作为一种基本的传动形式上占有重要地位,而且以优良的静态、动态性能成为一种重要的控制手段。
气压传动系统的使用维护与常见故障诊断
在现代化工业生产中,气压传动以其独具的特点越来越广泛地应用于各类机械设备的运动传递和控制。
1829年出现了多级空气压缩机,为气压传动的发展创造了条件。
1871年风镐开始用于探矿。
1868年美国人G.威斯汀豪斯发明气动制动装置,并在1872年用于铁路车辆的制动。
1930年出现了低压气动调节器,气动技术成功地应用于自动门的开闭及各种机械的辅助动作上。
至50年代初,大多数气压元件还是从液压元件改造或演变过来,体积很大。
50年代末研制成功用于导弹尾翼控制的高压气动伺服机构。
60年代发明射流和气动逻辑元件,遂使气压传动得到很大的发展并开始构成工业控制系统,自成体系,不再与风动技术相提并论。
在70年代,由于气动技术与电子技术的结合应用,在自动化控制领域得到广泛的推广。
80年代进入气动集成化、微型化的时代。
90年代至今,气动技术突破了传统的死区,经历着飞跃性的发展,人们克服了阀的物理尺寸局限,真空技术日趋完美,高精度模块化气动机械手问世,智能气动这一概念产生,气动伺服定位技术使气缸高速下实现任意点自动定位,智能阀岛十分理想地解决了整个自动生产线的分散与集中控制问题。
一、气压传动系统的工作原理
气压传动系统的工作原理是利用空气压缩机将电动机或其他原动机输出的机械能转变为空气的压力能,然后在控制元件的控制和辅助元件的配合下,通过执行元件把空气的压力能转变为机械能,从而完成直线或回转运动并对外作功。
气压传动系统的主要组成部分
1气压发生装置他将远动机输出的机械能转变为空气的压力能。
主要设备是空气压缩机。
2控制元件是用来控制压缩空气的压力`流量和流动方向,以保证执行元件具有一定的输出力和速度并按设计的程序正常工作。
如压力阀、流量阀、方向阀等。
3执行元件是将空气的压力能转变为机械能的能量转换装置。
如汽缸和马达。
4辅助元件是用于辅助保证气动系统正常工作的一些装置。
如过滤器、干燥器、空气过滤器、消声器和油雾器等。
如图所示:
1-空气压缩机;2-后冷却器;3-除油器;4-干燥器;5-储气罐;6-过滤器;7减压阀;8-压力表;9-油雾器;11-气压逻辑元件;12-气压控制阀;13-可调单向节流阀;15-行程阀
在图中原动机驱动空气压缩机1,空气压缩机将原动机的机械能转换为气体的压力能,受压缩后的空气经后冷却器2、除油器3、干燥器4、进入到储气罐5。
储气罐用于储存压缩空气井稳定压力。
压缩空气再经过滤器6,由调压阀(减压阀)7将气体压力调节到气压传动装置所需的工作压力,并保持稳定。
油雾器9用于将润滑油喷成雾状,悬浮于压缩空气中,使控制阀及气缸得到润滑。
经过处理的压缩空气,通过气压控制元件10,11.12.14和15的控制进入气压执行元件13,推动活塞带动负载工作。
气压传动系统的能源装置一般都设在距控制、执行元件较远的空气压缩机站内,用管道将压缩空气输送给执行元件,而过滤嚣以后的部分一般都集中安装在气压传动工作机构附近,各种控制元件按要求组合后构成具有不同功能的气压传动系统。
二、气压传动的应用
气压传动技术应用也相当普遍。
在现代化工业生产中,气压传动以其独具的特点越来越广泛地应用于各类机械设备的运动传递和控制,许多机器设备中装有气压传动系统,在工业各领域,如机械、电子、钢铁、运输车辆及制造、橡胶、纺织、化工、食品、包装、印刷和烟草领域等,气压传动技术已成为基本组成部分。
在尖端技术领域如核工业和宇航中,气压传动技术也占据着重要的地位。
㈠气压传动技术的主要应用领域
1)在机械工业中,如组合机床的程序控制、轴承的加工、零件的检测、汽车制造、家业机械的生产线上、木工机械设备和工业机器人中已得到广泛应用。
2)在冶金工业中,金属冶炼、烧结、冷轧,热轧、线材、板材的打捆、包装、连铸连轧的生产线上已有大量应用。
一个现代化钢铁厂中仅气缸就需3000个左右。
3)在缝纫机,自行车、手表、彩色电视机、洗衣机、电冰箱、纺织机械、皮鞋、制革、卷烟、食品加工等生产线上已得到广泛应用.
4)在化工、军工企业中,对于化工原料的输送、有害液体的灌装、炸药的包装、石油钻采等设备上已有大量应用。
5)交通运输中,列车的制动闸、车辆门窗的开闭、气垫船、鱼雷的自动控制装置等。
6)在航天工业中,因气动除能承受辐射,高温外还能承受大的加速度,所以在近代的飞机,火箭,导弹的控制装置中逐渐得到广泛应用。
㈡气压传动的优点
1以空气为工作介质,来源方便,用后排气处理简单,不污染环境。
2由于空气流动损失小,压缩空气可集中供气,远距离输送。
3与液压传动相比,气动动作迅速,反应快,维护简单,管路不易堵塞,且不存在介质变质,补充和更换等问题。
4工作环境适应性好,可安全可靠地应用于易燃易爆场所。
5气动装置结构简单、轻便,安装维护简单。
压力等级低,故使用安全。
6空气具有可压缩性,气动系统能够实现过载自动保护。
㈢气压传动的缺点
1由于空气具有可压缩性,所以汽缸的动作速度易受负载变化影响。
2工作压力较低,因而气动系统输出力较小。
3气动系统有较大的排气噪声。
4工作介质空气本身没有润滑性,需另加装置进行给油润滑。
三、气压系统的使用气压系统的使用与维护
气动系统设备使用中,如果不注意维护保养工作,可能会频繁发生故障和元件过早损坏,装置的使用寿命就会大大降低,造成的经济损失,因此必须给以足够的重视。
在对气动装置进行维护保养时,要有针对性,及时发现问题,采取措施,这样可减少和防止大故障的发生,延长元件和系统的使用寿命。
要使气动设备能按预定的要求工作。
维护工作的必须做到:
保证供给气动系统的压缩空气足够清洁干燥;保证气动系统的气密性良好;保证润滑元件得到良好的润滑;保证气动元件和系统的正常工作条件(如使用气压、电压等参数在规定范围内)。
维护工作可以分为日常性的维护工作和定期的维护工作。
前者是指每天必须进行的维护工作,后者可以是每周、每月或每季度进行的维护工作。
维护工作应记录在案,便于今后的故障诊断和处理。
工厂企业应制定气动设备的维护保养管理规范,严格管理。
㈠气压系统使用的注意事项
1开车前后要放掉系统中的冷凝水。
2定期给油雾器注油。
3开车前后检查各调节手柄是否在正确的位置,机控阀、行程开关、挡块的位置是否正确,牢固,对导轨、活塞杆等外露部分的配合表面进行檫拭。
4随时注意压缩空气的清洁度,对空气过滤器的滤芯要定期清洗。
5设备长期不用时,应将各手柄放松,防止弹簧永久变形,而影响元件的调节性能。
㈡气动系统的日常性维护工作
日常维护工作的主要任务是冷凝水排放、检查润滑油和空压机系统的管理。
1、冷凝水排放的管理压缩空气中的冷凝水会使管道和元件锈蚀,防止冷凝水侵入压缩空气的方法是及时排除系统各处积存的冷凝水。
冷凝水排放涉及到从空压机、后冷却器、气罐、管道系统直到各处空气过滤器、干燥器和自动排水器等整个气动系统。
在工作结束时,应当将各处冷凝水排放掉,以防夜间温度低于0℃,导致冷凝水结冰。
由于夜间管道内温度下降,会进一步析出冷凝水,在每天设备运转前,也应将冷凝水排出。
经常检查自动排水器、干燥器是否正常工作,定期清洗分水滤气器、自动排水器。
2、系统润滑的管理气动系统中从控制元件到执行元件凡有相对运动的表而都需要润滑。
如果润滑不足,会使摩擦阻力增大,导致元件动作不良,因密封面磨损会引起泄漏。
在气动装置运转时,应检查油雾器的滴油量是否符合要求,油色是否正常。
如发现油杯中油量没有减少,应及时调整滴油量;调节无效,需检修或更换油雾器。
3、空压机系统的日常管理空压机有否异常声音和异常发热,润滑油位是否正常。
空压机系统中的水冷式后冷却器供给的冷却水是否足够。
㈢气动系统的定期的维护工作
定期的维护工作的主要内容是漏气检查和油雾器管理。
1、检查系统各泄漏处因泄漏引起的压缩空气损失会造成很大的经济损失。
此项检查至少应每月一次,任何存在泄漏的地方都应立即进行修补。
漏气检查应在白天车间休息的空闲时间或下班后进行。
这时,气动装置已停止工作,车间内噪声小,但管道内还有一定的空气压力,根据漏气的声音便可知何处存在泄漏。
检查漏气时还应采用在各检查点涂肥皂液等办法,因其显示漏气的效果比听声音更灵敏。
2、通过对方向阀排气口的检查,判断润滑油是合适度,空气中是否有冷凝水如润滑不良,检查油雾器滴油是会正常,安装什置是否恰当;如有大量冷凝水排出,检查排除冷凝水的装置是否合适,过滤器的安装位置是否恰当。
3、检查安全阀、紧急安全开关动作是否可靠定期检修时必须确认它们的动作可靠性,以确保设备和人身安全。
4、观察方向阀的动作是否可靠检查阀芯或密封件是否磨损(如方向阀排气口关闭时仍有泄漏,往往是磨损的初期阶段),查明后更换。
让电磁阀反复切换,从切换声音可判断阀的工作是否正常。
5、反复开关换向阀观察气缸动作,判断活塞密封是否良好;检查活塞杆外露部分,观察活塞杆是否被划伤、腐蚀和存在偏磨;判断活塞杆与端盖内的导向套、密封圈的接触情况、压缩空气的处理质量,气缸是否存在横向载荷等;判断缸盖配合处是否有泄漏。
6、对行程阀、行程开关以及行程挡块都要定期检查安装的牢固程度以免出现动作混乱。
上述定期检修的结果应记录下来,作为系统出现故障查找原因和设备大修时的考
㈣气动系统维护的要点
1、保证供给洁净的压缩空气压缩空气中通常都含有水分、油分和粉尘等杂质。
水分会使管道、阀和气缸腐蚀;油分会使橡胶、塑料和密封材料变质;粉尘造成阀体动作失灵。
选用合适的过滤器,可以清除压缩空气中的杂质,使用过滤器时应及时排除积存的液体,否则当积存液体接近挡水板时,气流仍可将积存物卷起。
2、保证空气中含有适量的润滑油大多数气动执行元件和控制元件都要求适度的润滑。
如果润滑不良将会发生以下故障:
①由于摩擦阻力增大而造成气缸推力不足,阀心动作失灵;②由于密封材料的磨损而造成空气泄漏:
③由于生锈造成元件的损伤及动作失灵。
润滑的方法一般采用油雾器进行喷雾润滑,油雾器一般安装在过滤器和减压阀之后。
油雾器的供油量一般不宜过多,通常每10m³的自由空气供lmL的油量(即40—50滴油)。
检查润滑是否良好的一个方法是:
找一张清洁的白纸放在换向阀的排气口附近,如果阀在工作三至四个循环后,白纸上只有很轻的斑点时,则表明润滑是良好的。
3、保持气动系统的密封性漏气不仅增加了能量的消耗,也会导致供气压力的下降,甚至造成气动元件工作失常。
严重的漏气在气动系统停止运行时,由漏气引起的响声很容易发现;轻微的漏气则利用仪表,或用涂抹肥皂水的办法进行检查。
4、保证气动元件中运动零件的灵敏性从空气压缩机排出的压缩空气,包含有粒度为0.01-0.08μm的压缩机油微粒,在排气温度为120-220℃的高温下,这些油粒会迅速氧化,氧化后油粒颜色变深,粘性增大,并逐步由液态固化成油泥。
这种微米级以下的颗粒,一般过滤器无法滤除。
当它们进入到换向阀后便附着在阀心上,使阀的灵敏度逐步降低,甚至出现动作失灵。
为了清除油泥,保证灵敏度,可在气动系统的过滤器之后,安装油雾分离器,将油泥分离出来。
此外,定期清洗阀也可以保证阀的灵敏度。
5、保证气动装置具有合适的工作压力和运动速度调节工作压力时,压力表应当工作可靠,读数准确。
减压阀与节流阀调节好后,必须紧固调压阀盖或锁紧螺母,防止松
㈤气动元件的点检内容
气缸的检测
1)活塞杆与端面之间是否漏气
2)活塞杆是否划伤、变形
3)管接头、配管是否划伤、损坏
4)气缸动作时有无异常声音
5)缓冲效果是否合乎要求
电磁阀
1)电磁阀外壳温度是否过高
2)电磁阀动作时,工作是否正常
3)气缸行程到末端时,通过检查阀的排气口是否有漏气来确诊电磁阀是否漏气
4)紧固螺栓及管接头是否松动
5)电压是否正常,电线有否损伤
6)通过检查排气口是否被油润湿,或排气是否会存白纸上留下油雾斑点来判断润滑是否正常。
油雾器的检测
1)油杯内油量是否足够,润滑油是否变色、混浊,油杯底部是否沉积有灰尘和水
2)滴油量是否合适
调压阀的检测
1)压力表读数是否在规定范围内
2)调压阀盖或锁紧螺母是否锁紧
3)有无漏气现象
过滤器的检测
1)储水杯中是否积存冷凝水
2)滤芯是否应该清洗或更换
3)冷凝水排放阀动作是否可靠
安全阀及压力继电器的检测
1)在调定压力下动作是否可靠
2)校验合格后,是否有铅封或锁紧
3)电线是否损伤,绝缘是否可靠
四、系统常见故障
1、气源故障
气源的常见故障:
空压机故障,减压阀故障,管路故障,压缩空气处理组件故障等。
(1)空压机故障有:
止逆阀损坏,活塞环磨损严重,进气阀片损坏和空气过滤器堵塞等。
若要判断止逆阀是否损坏,只需在空压机自动停机十几秒后,将电源关掉,用手盘动胶带轮,如果能较轻松地转动一周,则表明止逆阀未损坏;反之,止逆阀已损坏;另外,也可从自动压力开关下面的排气口的排气情况来进行判断,一般在空压机自动停机后应在十几秒左右后就停止排气,如果一直在排气直至空压机再次启动时才停止,则说明止逆阀已损坏,须更换。
当空压机的压力上升缓慢并伴有串油现象时,表明空压机的活塞环已严重磨损,应及时更换。
当进气阀片损坏或空气过滤器堵塞时,也会使空压机的压力上升缓慢(但没有串油现象)。
检查时,可将手掌放至空气过滤器的进气口上,如果有热气向外顶,则说明进气阀处已损坏,须更换;如果吸力较小,一般是空气过滤器较脏所致,应清洗或更换过滤器。
(2)减压阀的故障有:
压力调不高,或压力上升缓慢等。
压力调不高,往往是因调压弹簧断裂或膜片破裂而造成的,必须换新;压力上升缓慢,一般是因过滤网被堵塞引起的,应拆下清洗。
(3)管路故障有:
管路接头处泄漏,软管破裂,冷凝水聚集等。
管路接头泄漏和软管破裂时可从声音上来判断漏气的部位,应及时修补或更换;若管路中聚积有冷凝水时,应及时排掉,特点是在北方的冬季冷凝水易结冰而堵塞气路。
(4)压缩空气处理组件(三联体)的故障有:
油水分离器故障,调压阀和油雾器故障。
油水分离器的故障中又分为,滤芯堵塞,破损,排污阀的运动部件动件不灵活等情况。
工作中要经常清洗滤芯,除去排污器内的油污和杂质。
调压阀的故障与上述
(2)减压阀的故障相同。
油雾器的故障现象有:
不滴油,油杯底部沉积有水分,油杯口的密封圈损坏等。
当油雾器不滴油时,应检查进气口的气流量是否低于起雾流量,是否漏气,油量调节针阀是否堵塞等;如果油杯底部沉积了水分,应及时排除;当密封圈损坏时,应及时更换。
2、气动执行元件(气缸)故障
由于气缸装配不当和长期使用,气动执行元件(气缸)易发生内,外泄漏,输出力不足和动作不平稳,缓冲效果不良,活塞杆和缸盖损坏等故障现象。
(1)气缸出现内,外泄漏。
一般是因活塞杆安装偏心,润滑油供应不足,密封圈和密封环磨损或损坏,气缸内有杂质及活塞杆有伤痕等造成的。
所以,当气缸出现内,外泄漏时,应重新调整活塞杆的中心,以保证活塞杆与缸筒的同轴度;须经常检查油雾器工作是否可靠,以保证执行元件润滑良好;当密封圈和密封环出现磨损或损环时,须及时更换;若气缸内存在杂质,应及时清除;活塞杆上有伤痕时,应换新。
(2)气缸的输出力不足和动作不平稳。
一般是因活塞或活塞杆被卡住,润滑不良,供气量不足,或缸内有冷凝水和杂质等原因造成的。
对此,应调整活塞杆的中心;检查油器的工作是否可靠;供气管路是否被堵塞。
当气缸内存有冷凝水和杂质时,应及时清除。
(3)气缸的缓冲效果不良,一般是因缓冲密封圈磨损或调节螺钉损坏所致。
此时,应更换密封圈和调节螺钉。
(4)气缸的活塞杆和缸盖损坏。
一般是因活塞杆安装偏心或缓冲机构不起作用而造成的。
对此,应调整活塞杆的中心位置,更换缓冲密封圈或调节螺钉。
3、换向阀故障
换向阀的故障有:
阀不能换向或换向动作缓慢,气体泄漏,电磁先导阀有故障等。
(1)换向阀不能换向或换向动作缓慢。
一般是因润滑不良,弹簧被卡住或损坏,油污或杂质卡住滑动部分等原因引起的。
对此,应先检查油雾器的工作是否正常;润滑油的粘度是否合适。
必要时,应更换润滑油,清洗换向阀的滑动部分,或更换弹簧和换向阀。
(2)换向阀经长时间使用后易出现阀芯密封圈磨损,阀杆和阀座损伤的现象,导致阀内气体泄漏,阀的动作缓慢或不能正常换向等故障。
此时,应更换密封圈,阀杆和阀座,或将换向阀换新。
(3)若电磁先导阀的进,排气孔被油泥等杂物堵塞,封闭不严,活动铁芯被卡死,电路有故障等,均可导致换向阀不能正常换向。
(4)对前3种情况应清洗先导阀及活动铁芯上的油泥和杂质。
而电路故障一般又分为控制电路故障和电磁线圈故障两类。
在检查电路故障前,应先将换向阀的手动旋钮转动几下,看换向阀在额定的气压下是否能正常换向,若能正常换向,则是电路有故障。
检查时,可用仪表测量电磁线圈的电压,看是否达到了额定电压,如果电压过低,应进一步检查控制电路中的电源和相关联的行程开关电路。
如果在额定电压下换向阀不能正常换向,则应检查电磁线圈的接头(插头)是否松动或接触不实。
方法是,拔下插头,测量线圈的阻值(一般应在几百欧姆至几千欧姆之间),如果阻值太大或太小,说明电磁线圈已损坏,应及时更换。
4、气动辅助元件故障
气动输助元件的故障主要有:
油雾器故障,自动排污器故障,消声器故障等。
(1)油雾器的故障有:
调节针的调节量太小油路堵塞,管路漏气等都会使液态油滴不能雾化。
对此,应及时处理堵塞和漏气的地方,调整滴油量,使其达到5滴/min左右。
正常使用时,油杯内的油面要保持在上,下限范围之内。
对油杯底都沉积的水分,应及时排除。
(2)自动排污器内的油污和水份有时不能自动排除,特别是在冬季温度较低的情况下尤为严重。
此时,应将其拆下并进行检查和清洗。
(3)当换向阀上装的消声器太脏或被堵塞时,也会影响换向阀的灵敏度和换向时间,故要经常清洗消声器。
5、机械故障
常见的机械故障有:
由气缸带动的料门轴被卡死;由齿轮条式气缸带动的翻板碟阀被卡住,使之关合不到位或打不开。
一般在水泥计量料斗上的放料口常会出现这样的问题,所以工作中应经常清除翻板碟阀内壁上的水泥结块。
结束语
当然,气压传动技术的发展不是孤立的,与气压传动技术相关的技术还有很多,并随着科学技术的发展,各种技术相互融合的趋势将越来越明显,气压传动技术的发展与应用也将更加广阔。
同时我们必须针对气动技术的特点找出行之有效的故障分析方法。
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[6]中国气动马达网气压传动系统的工作原理http:
//www.china-
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