機械加工行業中,液壓傳動應用非常廣泛,如各類半自動液壓傳動車床等。這(zhè)些機床在使用過(guò)程中,經(jīng)常出現諸如沖擊、爬行等故障,診斷維修時,往往在液壓控制元件(如各類泵、閥)上找不到故障原因,緻使維修工作陷入困境。而最終此類故障還(hái)是常在執行元件上找到原因,即油缸活塞密封元件嚴重磨損所緻。該類現象尤以“O”形密封圈見多。
實例1:某一CB3463-1程控六角轉塔半自動車床,在使用過(guò)程中,出現了轉塔刀架進(jìn)給速度無法調整的故障現象,截止閥2關閉後(hòu)仍有爬行、前沖,并且一直到油缸底部才能(néng)停止,機床無法正常使用。
檢測與維修:檢查所有液壓控制元件,尤其是調速元件均沒(méi)發(fā)現任何問題。更換了部分調速閥,故障仍未消除。後(hòu)經(jīng)過(guò)拆檢油缸發(fā)現活塞“O”形密封圈嚴重磨損,使油缸兩(liǎng)腔液壓油互竄所緻。分析其原因,由于“O”形密封圈磨損後(hòu),油缸有杆腔與無杆腔間隙增大互通,當關閉調速閥3或截止閥2時,就等于切斷了油缸有杆腔的回油路。從理論上講,壓力油進(jìn)入油缸無杆腔時,在活塞上形成(chéng)一個推力F無,使活塞産生向(xiàng)有杆腔移動的趨勢,因爲油缸有杆腔回油關斷,腔内油液迅速形成(chéng)背壓,使活塞兩(liǎng)端受力平衡而靜止不動,此時F有=F無,而無腔油液壓力因活塞受力面(miàn)積不同而不同,即P有>P無。在實踐中,因油缸兩(liǎng)腔形成(chéng)間隙互通,油缸腔内壓力油有從高壓區向(xiàng)低壓區流動的趨勢,流動一産生,腔内壓力P有降低,P無升高,作用在活塞兩(liǎng)端的推力F無>F有,活塞失去平衡向(xiàng)有杆腔移動尋覓新的平衡點。如此往複,活塞一直移動到有外力阻擋才能(néng)停止。上述現象的産生給機床的維修工作帶來了很大影響,更換油缸活塞“O”形密封圈後(hòu),機床故障消除,運行恢複正常。
實例2:某一CE7120液壓仿形車床,在工作中出現仿形刀架引刀下行轉縱向(xiàng)進(jìn)給切削時沖刀,緻使打刀、廢活現象頻發(fā),機床無法正常工作。
檢測與維修:檢查各液壓控制元件均無故障,維修工作一時進(jìn)入盲區。拆檢刀架縱向(xiàng)油缸,發(fā)現活塞油封“O”形密封圈外圓已經(jīng)磨平,同時發(fā)現活塞外圓尺寸不合要求(屬機床制造原因),直徑方向(xiàng)小于标準尺寸0.8mm,活塞和油缸體間隙很大,導緻縱向(xiàng)油缸兩(liǎng)腔互通竄油。維修時,更換了合格的活塞以及“O”形密封圈後(hòu)機床沖刀故障排除。分析其原因是在仿形刀架引刀下行到位的瞬間,刀架整體受一個沖力F’,該力分解後(hòu)有一個水平推力F’1作用于縱向(xiàng)油缸活塞杆上,與此同時,電磁閥34E1-25B工作,縱向(xiàng)油缸有杆腔接通壓力油,無杆腔接通調速閥回油路,活塞有杆腔受力F由兩(liǎng)部分完成(chéng),一爲F’1,另一爲F1=A1P1,其中A1爲無杆腔的受力面(miàn)積,那麼(me)F=F’1+F1。正常情況下,活塞在力F的作用下開(kāi)始向(xiàng)無杆腔移動,由于液壓油的不可壓縮性,無杆腔内液壓油壓力急驟升高給活塞形成(chéng)背壓,活塞受力平衡按調速閥調定速度平穩走刀。該瞬間因有%F’1的作用,縱向(xiàng)油缸腔内壓力P2就會大于P1。實際中,油缸兩(liǎng)腔因間隙竄通,在P2>P1的瞬間,液壓油有從高壓區無杆腔向(xiàng)低壓區有杆腔流動的趨勢,流動一旦産生,P2降低,P1升高,F1增大,活塞受力失去平衡,活塞帶動刀架快速向(xiàng)無杆腔方向(xiàng)移動。而瞬間過(guò)後(hòu),因仿形刀架下行結束,作用在縱向(xiàng)油缸活塞上的水平推力F’1自行消失,活塞快速移動結束,刀架走刀趨于平穩,沖刀現象結束。