液壓傳動系統(tǒng)在數(shù)控機床中占有很重要的位置，加工中心的刀具自動交換系統(tǒng)(ATC)，托盤自動交換系統(tǒng)，主軸箱的平衡，主軸箱齒輪的變檔以及回轉(zhuǎn)工作臺的夾緊等一般都采用液壓系統(tǒng)來實現(xiàn)。

　　機床液壓設(shè)備是由機械、液壓、電氣及儀表等組成的統(tǒng)一體，分析系統(tǒng)的故障之前必須弄清楚整個液壓系統(tǒng)的傳動原理、結(jié)構(gòu)特點，然后根據(jù)故障現(xiàn)象進行分析、判斷，確定區(qū)域、部位、以至于某個元件。液壓系統(tǒng)的工作總是由壓力、流量、液流方向來實現(xiàn)的，可按照這些特征找出故障的原因并及時給予排除。造成故障的主要原因一般不外有三種情況：一是設(shè)計不完善或不合理;二是操作安裝有誤，使零件、部件運轉(zhuǎn)不正常;三是使用、維護、保養(yǎng)不當(dāng)。前一種故障必須充分分析研究后進行改裝、完善，后兩種故障可以用修理及調(diào)整的方法解決。

　　9.1.1 液壓系統(tǒng)常見故障的特征

　　設(shè)備調(diào)試階段的故障率較高，存在問題較為復(fù)雜，其特征是設(shè)計、制造、安裝以及管理等問題交織在一起。除機械、電氣問題外，一般液壓系統(tǒng)常見故障有：

　　1)接頭連接處泄漏。

　　2)運動速度不穩(wěn)定。

　　3)閥心卡死或運動不靈活，造成執(zhí)行機構(gòu)動作失靈。

　　4)阻尼小孔被堵，造成系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定或壓力調(diào)不上去。

　　5)閥類元件漏裝彈簧或密封件，或管道接錯而使動作混亂。

　　6)設(shè)計、選擇不當(dāng)，使系統(tǒng)發(fā)熱，或動作不協(xié)調(diào)，位置精度達不到要求。

　　7)液壓件加工質(zhì)量差，或安裝質(zhì)量差，造成閥類動作不靈活。

　　8)長期工作，密封件老化，以及易損元件磨損等，造成系統(tǒng)中內(nèi)外泄漏量增加，系統(tǒng)效率明顯下降。

　　9.1.2 液壓元件常見故障及排除

　　1、液壓泵故障

　　液壓泵主要有齒輪泵、葉片泵等，下面以齒輪泵為例介紹故障及其診斷。齒輪泵最常見的故障是泵體與齒輪的磨損、泵體的裂紋和機械損傷。出現(xiàn)以上情況一般必須大修或更換零件。

　　在機器運行過程中，齒輪泵常見的故障有：噪聲嚴(yán)重及壓力波動;輸油量不足：液壓泵不正?；蛴幸垃F(xiàn)象。

　　(1)噪聲嚴(yán)重及壓力波動可能原因及排除方法

　　1)泵的過濾器被污物阻塞不能起濾油作用：用干凈的清洗油將過濾器去除污物。

　　2)油位不足，吸油位置太高，吸油管露出油面：加油到油標(biāo)位，降低吸油位置。

　　3)泵體與泵蓋的兩側(cè)沒有加紙墊;泵體與泵蓋不垂直密封：旋轉(zhuǎn)時吸入空氣：泵體與泵蓋間加入紙墊;泵體用金剛砂在平板上研磨，使泵體與泵蓋垂直度誤差不超過0.005mm，緊固泵體與泵蓋的聯(lián)結(jié)，不得有泄漏現(xiàn)象。

　　4)泵的主動軸與電動機聯(lián)軸器不同心，有扭曲磨擦：調(diào)整泵與電動機聯(lián)軸器的同心度，使其誤差不超過0.2mm。

　　5)泵齒輪的嚙合精度不夠：對研齒輪達到齒輪嚙合精度。

　　6)泵軸的油封骨架脫落，泵體不密封：更換合格泵軸油封。

　　(2)輸油不足的可能原因及排除方法

　　1)軸向間隙與徑向間隙過大：由于齒輪泵的齒輪兩側(cè)端面在旋轉(zhuǎn)過程中與軸承座圈產(chǎn)生相對運動會造成磨損，軸向間隙和徑向間隙過大時必須更換零件。

　　2)泵體裂紋與氣孔泄漏現(xiàn)象：泵體出現(xiàn)裂紋時需要更換泵體，泵體與泵蓋間加入紙墊，緊固各聯(lián)接處螺釘。

　　3)油液黏度太高或油溫過高：用20#機械油選用適合的溫度，一般20#全損耗系統(tǒng)用油適用10~50oC的溫度工作，如果三班工作，應(yīng)裝冷卻裝置。

　　4)電動機反轉(zhuǎn)：糾正電動機旋轉(zhuǎn)方向。

　　5)過濾器有污物，管道不暢通：清除污物，更換油液，保持油液清潔。

　　6)壓力閥失靈：修理或更換壓力閥。

　　(3)液壓泵運轉(zhuǎn)不正?；蛴幸垃F(xiàn)象的可能原因及排除方法

　　1)泵軸向間隙及徑向間隙過?。狠S向、徑向間隙過小則應(yīng)更換零件，調(diào)整軸向或徑向間隙。

　　2)滾針轉(zhuǎn)動不靈活：更換滾針軸承。

　　3)蓋板和軸的同心度不好：更換蓋板，使其與軸同心。

　　4)壓力閥失靈：檢查壓力閥彈簧是否失靈，閥體小孔是否被污物堵塞，滑閥和閥體是否失靈;更換彈簧，清除閥體小孔污物或換滑閥。

　　5)泵和電動機間聯(lián)軸器同心度不夠：調(diào)整泵軸與電動機聯(lián)軸器同心度，使其誤差不超0.20mm。

　　6)泵中有雜質(zhì)：可能在裝配時有鐵屑遺留，或油液中吸入雜質(zhì);用細銅絲網(wǎng)過濾全損耗系統(tǒng)用油，去除污物。

　　2.整體多路閥常見故障的可能原因及排除方法

　　(1)工作壓力不足

　　1)溢流閥調(diào)定壓力偏低：調(diào)整溢流閥壓力。

　　2)溢流閥的滑閥卡死：拆開清洗，重新組裝。

　　3)調(diào)壓彈簧損壞：更換新產(chǎn)品。

　　4)系統(tǒng)管路壓力損失太大：更換管路，或在許用壓力范圍內(nèi)調(diào)整溢流閥壓力。

　　(2)工作油量不足

　　1)系統(tǒng)供油不足：檢查油源。

　　2)閥內(nèi)泄漏量大，作如下處理：如油溫過高，粘度下降，則應(yīng)采取降低油溫措施;如油液選擇不當(dāng)，則應(yīng)更換油液;如滑閥與閥體配合間隙過大，則應(yīng)更換新產(chǎn)品。

　　(3)復(fù)位失靈 復(fù)位彈簧損壞與變形，更換新產(chǎn)品。

　　(4)外泄漏

　　1)Y形圈損壞，更換產(chǎn)品。

　　2)油口安裝法蘭面密封不良。檢查相應(yīng)部位的緊固和密封。

　　3)各結(jié)合面緊固螺釘、調(diào)壓螺釘背帽松動或堵塞，緊固相應(yīng)部件。

　　3.電磁換向閥常見故障的可能原因和排除方法

　　(1)滑閥動作不靈活

　　1)滑閥被拉壞：拆開清洗，或修整滑閥與閥孔的毛刺及拉壞表面。

　　2)閥體變形：調(diào)整安裝螺釘?shù)膲壕o力，安裝轉(zhuǎn)矩不得大于規(guī)定值。

　　3)復(fù)位彈簧折斷：更換彈簧。

　　(2)電磁線圈燒損

　　1)線圈絕緣不良：更換電磁鐵

　　2)電壓太低：使用電壓應(yīng)在額定電壓的90%以上。

　　3)工作壓力和流量超過規(guī)定值：調(diào)整工作壓力，或采用性能更高的閥。

　　4)回油壓力過高：檢查背壓，應(yīng)在規(guī)定值16MPa以下。

　　4.液壓缸故障及排除方法

　　(1)外部漏油

　　1)活塞桿碰傷拉毛：用極細的砂紙或油石修磨，不能修的，更換新件。

　　2)防塵密封圈被擠出和反唇：拆開檢查，重新更新。

　　3)活塞和活塞桿上的密封件磨損與損傷：更換新密封件。

　　4)液壓缸安裝定心不良，使活塞桿伸出困難：拆下來檢查安裝位置是否符合要求。

　　(2)活塞桿爬行和蠕動

　　1)液壓缸內(nèi)進入空氣或油中有氣泡：松開接頭，將空氣排出。

　　2)液壓缸的安裝位置偏移：在安裝時必須檢查，使之與主機運動方向平行。

　　3)活塞桿全長和局部彎曲：活塞桿全長校正直線度誤差應(yīng)小于等于0.03/100mm或更換活塞。

　　4)缸內(nèi)銹蝕或拉傷。去除銹蝕和毛刺，嚴(yán)重時更換缸筒。

　　例387.供油回路的故障維修

　　故障現(xiàn)象：供油回路不輸出壓力油。

　　分析及處理過程：以一種常見的供油裝置回路為例，如圖9-1所示。液壓泵為限壓式變量葉片泵，換向閥為三位四通M型電磁換向閥。啟動液壓系統(tǒng)，調(diào)節(jié)溢流閥，壓力表指針不動作，說明無壓力;啟動電磁閥，使其置于右位或左位，液壓缸均不動作。電磁換向閥置于中位時，系統(tǒng)沒有液壓油回油箱。檢測溢流閥和液壓缸，其工作性能參數(shù)均正常。而液壓系統(tǒng)沒有壓力油輸出，顯然液壓泵沒有吸進液壓油，其原因可能會有：液壓泵的轉(zhuǎn)向不對;吸油濾油器嚴(yán)重堵塞或容量過小：油液的粘度過高或溫度過低;吸油管路嚴(yán)重漏氣;濾油器沒有全部浸入油液面以下或油箱液面過低;葉片在轉(zhuǎn)子槽中卡死;液壓泵至油箱液面高度大于500mm等。經(jīng)檢查，泵的轉(zhuǎn)向正確，濾油器工作正常，油液的粘度、溫度合適，泵運轉(zhuǎn)時無異常噪聲，說明沒有過量空氣進入系統(tǒng)，泵的安裝位置也符合要求。將液壓泵解體，檢查泵內(nèi)各運動副，葉片在轉(zhuǎn)子槽中滑動靈活，但發(fā)現(xiàn)可移動的定子環(huán)卡死于零位附近。變量葉片泵的輸出流量與定子相對轉(zhuǎn)子的偏心距成正比。定子卡死于零位，即偏心距為零，因此泵的輸出流量為零。具體說，葉片泵與其他液壓泵一樣都是容積泵，吸油過程是依靠吸油腔的容積逐漸增大，形成部分真空，液壓油箱中液壓油在大氣壓力的作用下，沿著管路進入泵的吸入腔，若吸入腔不能形成足夠的真空(管路漏氣，泵內(nèi)密封破壞)，或大氣壓力和吸入腔壓力差值低于吸油管路壓力損失(過濾器堵塞，管路內(nèi)徑小，油液粘度高)，或泵內(nèi)部吸油腔與排油腔互通(葉片卡死于轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子體與配油盤脫開)等因素存在，液壓泵都不能完成正常的吸油過程。液壓泵壓油過程是依靠密封工作腔的容積逐漸減小，油液被擠壓在密封的容積中，壓力升高，由排油口輸送到液壓系統(tǒng)中。由此可見，變量葉片泵密封的工作腔逐漸增大(吸油過程)，密封的工作腔逐漸減小(壓油過程)，完全是由于定子和轉(zhuǎn)子存在偏心距而形成的。當(dāng)其偏心距為零時，密封的工作腔容積不變化，所以不能完成吸油、壓油過程，因此上述回路中無液壓油輸入，系統(tǒng)也就不能工作。

　　故障原因查明，相應(yīng)排除方法就好操作了。排除步驟是：將葉片泵解體，清洗并正確裝配，重新調(diào)整泵的上支承蓋和下支承蓋螺釘，使定子、轉(zhuǎn)子和泵體的水平中心線互相重合，使定子在泵體內(nèi)調(diào)整靈活，并無較大的上下竄動，從而避免定子卡死而不能調(diào)整的故障。

　　例388.壓力控制回路的故障維修

　　故障現(xiàn)象：壓力控制回路中溢流不正常。

　　分析及處理過程：溢流閥主閥心卡住 如圖9-2所示的壓力控制回路中，液壓泵為定量泵，采用三位四通換向閥，中位機能為Y型。所以，液壓缸停止工作運行時，系統(tǒng)不卸荷，液壓泵輸出的壓力油全部由溢流閥溢回油箱。系統(tǒng)中的溢流閥通常為先導(dǎo)式溢流閥，這種溢流閥的結(jié)構(gòu)為三級同心式。三處同軸度要求較高，但這種溢流閥用在高壓大流量系統(tǒng)中，調(diào)壓溢流性能較好。將系統(tǒng)中換向閥置于中位，調(diào)整溢流閥的壓力時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)壓力值調(diào)在10MPa以下時，溢流閥工作正常;而當(dāng)壓力調(diào)整到高于10MPa的任一壓力值時，系統(tǒng)會發(fā)出像吹笛一樣的尖叫聲，此時可看到壓力表指針劇烈振動，并發(fā)現(xiàn)噪聲來自溢流閥。其原因是因為在三級同軸高壓溢流閥中，主閥心與閥體、閥蓋有兩處滑動配合，如果閥體和閥蓋裝配后的內(nèi)孔同軸度超出規(guī)定要求，主閥心就不能靈活地動作，而是貼在內(nèi)孔的某一側(cè)作不正常運動。當(dāng)壓力調(diào)整到一定值時，就必然激起主閥心振動。這種振動不是主閥心在工作運動中出現(xiàn)的常規(guī)振動，而是主閥心卡在某一位置(此時因主閥心同時承受著液壓卡緊力)而激起的高頻振動。這種高頻振動必將引起彈簧、特別是調(diào)壓彈簧的強烈振動，并出現(xiàn)共振噪聲。另外，由于高壓油不通過正常的溢流口溢流，而是通過被卡住的溢流口和內(nèi)泄油道溢回油箱，這股高壓油流將發(fā)出高頻率的流體噪聲。而這種振動和噪聲是在系統(tǒng)特定的運行條件下激發(fā)出來的，這就是為什么在壓力低于10MPa時不發(fā)牛尖叫聲的原因。

　　經(jīng)過分析之后，排除故障就有方向了。首先可以調(diào)整閥蓋，因為閥蓋與閥體配合處有調(diào)整余地;裝配時，調(diào)整同軸度，使主閥心能靈活運動，無卡緊現(xiàn)象，然后按裝配工藝要求，依照一定的順序用定轉(zhuǎn)矩扳手?jǐn)Q緊，使擰緊力矩基本相同。當(dāng)閥蓋孔有偏心時，應(yīng)進行修磨，消除偏心。主閥心與閥體配合滑動面若有污物，應(yīng)清洗干凈，目的就是保證主閥心滑動靈活的工作狀態(tài)，避免產(chǎn)生振動和噪聲。另外，主閥心上的阻尼孔，在主閥心振動時有阻尼作用，當(dāng)工作油液粘度降低，或溫度過高時，阻尼作用將相應(yīng)減小。因此，選用合適粘度的油液和控制系統(tǒng)溫升過高也有利于減振降噪。

　　例389.速度控制回路的故障維修

　　故障現(xiàn)象：速度控制回路中速度不穩(wěn)定。

　　分析及處理過程：節(jié)流閥前后壓差小致使速度不穩(wěn)定，在圖9-3所示系統(tǒng)中，液壓泵為定量泵，屬于進口節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，采用三位四通電動換向閥，中位機能為O型。系統(tǒng)回油路上設(shè)置單向閥以起背壓閥作用。系統(tǒng)的故障是液壓缸推動負(fù)載運動時，運動速度達不到調(diào)定值。經(jīng)檢查，系統(tǒng)中各元件工作正常，油液溫度屬正常范圍。但發(fā)現(xiàn)溢流閥的調(diào)節(jié)壓力只比液壓缸工作壓力高0.3MPa，壓力差值偏小，即溢流閥的調(diào)節(jié)壓力較低，再加上回路中，油液通過換向閥的壓力損失為0.2MPa，這樣造成節(jié)流閥前后壓差值低于0.2-0.3MPa，致使通過節(jié)流閥的流量達不到設(shè)計要求的數(shù)值，于是液壓缸的運動速度就不可能達到調(diào)定值。

　　提高溢流閥的調(diào)節(jié)壓力，使節(jié)流閥的前后壓差達到合理壓力值后，故障消除。

　　例390. 方向控制回路的故障維修

　　故障現(xiàn)象：方向控制回路中滑閥沒有完全回位。

　　分析及處理過程：在方向控制回路中，換向閥的滑閥因回位阻力增大而沒有完全回位是最常見的故障，將造成液壓缸回程速度變慢。排除故障首先應(yīng)更換合格的彈簧;如果是由于滑閥精度差，而使徑向卡緊，應(yīng)對滑閥進行修磨或重新配制。一般閥心的圓度和錐度允差為0.003~0.005mm，最好使閥心有微量的錐度，并使它的大端在低壓腔一邊，這樣可以自動減小偏心量，從而減小摩擦力，減小或避免徑向卡緊力。引起卡緊的原因還可能有：臟物進入滑閥縫隙中而使閥心移動困難：間隙配合過小，以致當(dāng)油溫升高時閥心膨脹而卡死;電磁鐵推桿的密封圈處阻力過大，以及安裝緊固電動閥時使閥孔變形等。找到卡緊的原因，就好排除故障了。

　　例391.閥換向滯后引起的故障維修

　　故障現(xiàn)象：在圖9-4a所示系統(tǒng)中，液壓泵為定量泵，三位四通換向閥中位機能為Y型。系統(tǒng)為進口節(jié)流調(diào)速。液壓缸快進、快退時，二位二通閥接通。系統(tǒng)故障是液壓缸在開始完成快退動作時，首先出現(xiàn)向工件方向前沖，然后再完成快退動作。此種現(xiàn)象影響加工精度，嚴(yán)重時還可能損壞工件和刀具。

　　分析及處理過程：從系統(tǒng)中可以看出：在執(zhí)行快退動作時，三位四通電動換向閥和二位二通換向閥必須同時換向。由于三位四通換向閥換向時間的滯后，即在二位二通換向閥接通的一瞬間，有部分壓力油進入液壓缸工作腔，使液壓缸出現(xiàn)前沖。當(dāng)三位四通換向閥換向終了時，壓力油才全部進入液壓缸的有桿腔，無桿腔的油液才經(jīng)二位二通閥回油箱。改進后的系統(tǒng)如圖9-4b所示。在二位二通換向閥和節(jié)流閥上并聯(lián)一個單向閥，液壓缸快退時，無桿腔油液經(jīng)單向閥回油箱，二位二通閥仍處于關(guān)閉狀態(tài)，這樣就避免了液壓缸前沖的故障。