气动系统的维护PPT课件

气动系统的维护 第一章气动系统的组成 图l气压传动系统示意图1一电动机2一空气压缩机3一气罐4一压力控制阀5一逻辑控制元件6一方向控制阀7一流量控制阀8一行程阀9一气缸10一消声器11一油雾器12一分水滤气器 1 1气压发生装置气压发生装置即能源元件 它是获得压缩空气的装置 其主体部分是空气压缩机或真空泵 它将原动机供给的机械能转换成气体的压力能 气动系统的能源元件一般设在距控制 执行元件较远的压气机站内 用管道远距离输送 近年来也有小型低噪声压缩机或增压泵设置在控制 执行元件的近旁 实行单机单泵供给或局部加压 回转式真空泵一般安装在控制和执行元件近旁 而喷射式真空泵一般尽量安装在吸盘等真空执行元件附近 以减少真空容积 节省空气消耗量 1 2控制元件控制元件是用来调节和控制压缩空气的压力 流量和流动方向 以便使执行机构按要求的程序和性能工作 控制元件分为压力控制阀 流量控制阀 方向控制阀和逻辑元件 1 压力控制阀包括调压阀 溢流阀 顺序阀等 图2为典型直动式溢流减压阀的结构图 直动式溢流减压阀的工作原理是 靠进气阀口的节流作用减压 靠膜片上力平衡作用和溢流孔的溢流作用稳定输出压力 靠调整调节旋钮使输出压力在可调范围内任意改变 当减压阀的输出压力较高或通径较大时 用调压弹簧直接调压 则弹簧刚度必然过大 流量变化时 输出压力波动较大 阀的结构尺寸也将增大 为克服这些缺点可采用先导式减压阀 图2直动式减压阀1调节旋钮2 3调压弹簧4道流阀座5膜片6膜片气室7阻尼管8阀芯9复位弹簧10进气阀口11排气孔12溢流阀 先导式减压阀的工作原理与直动式的基本相同 先导式减压阀所用的调压空气是由小型直动式减压阀供给的 若将小型直动式减压阀装在主阀内部 则称为内部先导式减压阀 见图3 图3为内部先导式减压阀 该减压阀比直动式减压阀增加了由喷嘴4 挡板3 固定节流孔9及气室B所组成的喷嘴挡板放大环节 提高了对阀芯控制的灵敏度 即提高了阀的稳压精度 图3内部先导式减压阀1旋钮2调压弹簧3挡板4喷嘴5孔道6阀芯7排气口8进气阀口9固定节流阀10 11膜片A一上气室B一中气室C一下气室 2 流量控制阀简单分为节流阀和速度控制阀两种 流量控制阀 又称流量阀 是通过改变阀的流通面积来实现流量 或流速 控制 达到控制气缸等执行元件的运动速度的元件 流量控制阀有以下几类 一种是设置在回路中 以控制所通过的空气流量 另一种是连接在换向阀的排气口以控制排气量 属于前者的有节流阀 单向节流阀 行程节流阀等 属于后者的有排气节流阀 节流阀是安装在气动回路中 通过调节阀的开度来限制流量的控制阀 节流阀要求流量的调节范围较宽 能进行微小流量调节 调节精确 性能稳定 阀芯开度与通过的流量成正比 图4为节流阀的结构图 图4节流阀 单向节流阀是由单向阀和节流阀组合而成的流量控制阀 常用于气缸调速和延时回路中 单向节流阀一般安装在换向阀和执行机构之间进行速度控制 控制方式有出口节流和进口节流两种 出口节流调节从执行元件出来的排气量 进口节流是调节从换向阀出来 供给执行元件的供气量 图5为单向节流阀的结构图 气流沿一个方向经过节流阀节流 反方向流动时 单向阀打开 不节流 单向节流阀还有一种单向阀开度可调机构 见图6 一般单向节流阀的流量调节范围为管道流量的20 一30 对于要求能在较宽范围内进行速度控制的场合 可采用单向阀开度可调节的单向节流阀 图5单向节流阀 图6单向节流阀 单向阀开度可调 3 方向控制阀可分为单向型和换向型两种 方向控制阀是气动控制回路中用来控制气体流动方向和气流通断的气动控制元件 实现该类控制的气动元件称做方向控制阀 简称方向阀 方向控制阀种类较多 分类方法有控制 操纵 方式 密封结构 阀芯结构 阀的通路数等 方向控制阀的分类方法较多 其中比较普遍的是按控制方式的分类 用气压来获得轴向力使阀芯迅速移动换向的控制方式称做气压控制 按施加压力的方式气压控制又可分为加压控制 卸压控制 差压控制和延时控制等 加压控制是利用逐渐增加作用在阀芯上的压力而使阀换向的一种控制方式 图7为二位三通单气控截止式换向阀的结构图 该阀采用加压控制方式 卸压控制是利用逐渐减小作用在阀芯上的压力而使阀换向的一种控制方法 图8为三位五通双气控滑阀的结构图 该阀采用卸压控制方式 图7二位三通单气控截止式换向阀 截止式换向阀由气控接头 挡圈 密封圈 弹簧 阀芯 端盖 阀体 阀板 活塞 螺母 Y形密封图 钢球等组成 图8三位五通双气控滑阀 中位封闭式 滑阀由左控制腔 左对中活塞 左换向活塞 阀芯 右换向活塞 右对中活塞 右控制腔等组成 差压控制是利用控制气压在面积不等的活塞上产生的压差使阀换向的一种控制方式 图9为二位五通差压控制换向阀的结构图 延时控制就是使某信号按要求延迟一段时间输出 延时控制阀是一种时间控制气控阀 常用在不允许使用电器时间继电器的场合 图9压差控制换向阀 用电磁力来获得轴向力使阀芯迅速移动换向的控制方式称做电磁控制 它按电磁力作用于主阀芯的方式分为直动式和先导式两种 直动式电磁控制是用电磁铁产生的电磁力直接推动阀芯来实现阀换向的一种电磁控制 根据阀芯复位的控制方式可分为直动式双电磁控制和直动式单电磁控制弹簧复位 其控制原理如图10所示 图a b为直动式单电磁控制弹簧复位式 图c d为直动式双电磁控制式 先导式电磁控制是指由微型直动式电磁控制换向阀 通常称为先导电磁阀 输出气压力推动主阀阀芯来实现阀换向的一种电磁控制 它实际上是一种由电磁控制和气压控制 加压 卸压 差压等 进行复合的一种复合控制 通常称为先导式电磁控制 根据阀芯复位的控制方式及控制压力源获得的方式又可分为五种 其控制原理如图11所示 图a b c为先导式单电磁气控换向阀图形符号 图d e f为先导式双电磁气控换向阀图形符号 图1图10直动式电磁控制换向阀控制原理a 断电状态b 通电状态c 电磁铁1通电 3断电状态d 电磁铁3通电 1断电状态l 3一电磁铁2一阀芯 图11先导式电磁气控换向阀控制原理Aa 断电状态b 通电状态c 先导式单电磁气控换向阀图形符号d 先导阀1通电 2断电状态e 先导阀2 通电1断电状态f 先导式双电磁气控换向阀图形符号 1 3执行元件气动执行元件是以压缩空气为工作介质 将气体能量转换成机械能的能量转换装置 执行元件分为实现直线运动的气动缸和实现回转运动的气动马达两类 气动缸有单作用 双作用和实现各种特殊功能的特殊气缸等 气动马达有回转式和摆动式的 摆动式的也称为摆动缸 单活塞杆双作用气缸的结构原理如图11所示 1 后缸盖2 密封圈3 缓冲密封圈4 活塞密封圈5 活塞6 缓冲柱塞7 活塞杆8 缸筒9 缓冲节流阀10 导向套11 前缸盖12 防尘密封圈13 磁铁14 导向环图11普通型单活塞杆双作用气缸 1 4辅助元件辅助元件是用于辅助保证气动系统正常工作 主要有净化压缩空气的净化器 过滤器 干燥器 分水滤清器等 有供给系统润滑的油雾器 有消除噪声的消音器 有提供系统冷却的冷却器 还有连接元件的管件和所必需的仪器 仪表等 第二章气动故障分析与排除概述 2 1气动故障一般原因导致气动元件功能失灵的大致有以下几点原因 1 气源处理不符合要求大部分气动元件解体后 工作腔内往往会流出一滩锈水 这就说明气源干燥得不够 气源内的水分集积于元件工作腔内 导致元件工作表面锈蚀 从而使元件失灵 2 关键的工作表面加工精度不符合要求对气缸来讲 缸简的加工精度要求是较高的 表面粗糙度 圆柱度 尺寸公差都有相应的要求 而有些气缸 缸筒内壁粗糙度远远不能满足要求 从而使活塞上的孔用密封圈与缸简间的摩擦系数加大 导致气缸起动压力升高 出现爬行现象 活塞上的密封圈磨损加快 从而导致气缸内泄现象 不能满足工作要求 3 设计气动元件时未充分考虑到相应的使用条件如某热轧厂进口导板处 升降挡板气缸的使用条件极为苛刻 冷却钢板用的冷却水会直接喷射到气缸缸体上 而且气缸周围的环境温度又高 这样的潮湿高温条件容易导致气缸的活塞杆生锈 活塞杆生锈 会使活塞杆与组合密封圈间的摩擦加剧 有时甚至会把组合密封圈从密封沟槽中拉出 使气缸无法正常动作 在这样的工况条件下 如果活塞杆选用不锈钢而不是普通的45 钢 情况就会有所改善 当然 导致气动元件无法正常的原因还有许多 如 气缸活塞杆断裂 电磁阀线圈烧坏 减压阀膜片破裂 弹簧断裂等 气动元件由于文中所列3个原因而失灵的 据不完全统计 约占60 以上 因此如果在设计 加工 使用中能较好地解决好上述问题 气动元件的使用寿命将会得到明显提高 2 2气动故障的避免2 2 1防止产生油泥压缩机油变成微滴混入压缩空气中 再被送入管路里 这时的油滴几乎都成0 01 0 8 m大小的微滴 此外 由于压缩机油排出阀腔后一般有120 220 的高温 因此 送到气动管路中的油滴呈氧化状态混在压缩空气中 我们把这种氧化后的压缩机油叫做油泥 由于在氧化过程中变色 其黏性增加 从液态逐渐固态化了 根据其外观特征可以对油泥进行分类 1水溶性油泥 可以溶解于水中 2焦炭状油泥 这是很硬的油泥 产生于高温部位 因此又称之为高温油泥 3粉状油泥 这是坚硬的粉末状油泥 基本上呈石墨状 4胶状油泥 这是一种液状的高黏度油泥 由于成因不同而有不同的种类 在油泥中 胶状油泥最成问题 在高温时 胶状油泥黏度降低 它呈微滴状混入压缩空气中 其中几微米以下的会通过普通的过滤器 5 40 m 而附着在阀 气缸和管接头上 油泥对气动元件的影响主要表现在 1在冷却器上积炭 不易清除 2使诸如O形圈等密封件膨胀和收缩 3引起锈蚀 因为油泥的水溶液 冷凝水 是酸性的 酸性的溶液容易腐蚀元件 4引起电磁阀的误动作 金属密封时出现黏合现象 软密封时 油泥使橡胶老化而产生误动作 5堵住小孔空气通路 为了让气动元件正常动作 消除油泥的不良影响 可以采取如下措施 1将压缩机油换成专用油 以防止油泥产生 压缩机专用油必须是不易氧化的润滑油 即使是在严酷的条件下 诸如暴露在高温高压下 也不易氧化 2借助油雾分离器 将所产生的油泥在侵入气动元件之前分离出来 由于油泥呈非常小的微粒到处飞溅 用通常气源净化装置中所使用的过滤器是不可能滤掉的 所以要采用能滤除这种混于气体中的油泥的专用过滤器来防止油泥侵入回路 如图2所示 在气源净化装置的过滤器与调压阀之间设置一个油雾分离器 这种回路可以有效地防止油泥侵入气动元件 采用以上综合措施可以有效地去除压缩空气中的油泥 除此之外 定期对管路内部和电磁阀的阀芯 阀套进行清洗 可以减小残留的油泥的影响 使气动系统正常工作 图2设置油雾分离器 2 2 2注意润滑问题气动元件大都有相对滑动面 对于这些相对滑动面润滑的好坏 直接关系到换向阀 执行器是否正常动作 是否漏气等 润滑的目的是在相对滑动表面形成油膜 防止表面之间直接接触 减小滑动阻力 减少磨损 提高效率 延长元件的使用寿命 气动系统的润滑方式一般采用油雾器使润滑油呈油雾状混入压缩气体中 到达各个元件使之润滑 由于是用油雾器使油呈雾状进行润滑的 因此所使用的油的黏度要合适 否则形成不了油雾 从黏度和性能稳定性来看 采用透平油ISOVG32是最合适的 虽然使用黏度相同的液压油也可以 但有些液压油 如磷酸酯系 氯化 碳化 氢系 会出现侵蚀O形圈的情况 因此不能使用 采用油雾器将油雾送到各气动元件 有可能出现油雾达不到执行器的情况 这时应考虑适当缩短中间配管的长度 2 2 3防止冻结由于压缩空气中不可避免地含有水蒸汽成份 因此在绝热膨胀或周围温度变化时都会产生水分凝结于各个元件中的现象 借助后冷却器可以在一定程度上除去压缩空气中的水蒸汽 在环境温度低于5 和瞬间耗气量过多的场合 压缩空气中的微量水蒸汽会产生冻结现象 损坏元件 这时必须采取相应的防冻办法 常用的防冻办法有 1 设置空气干燥器以除掉压缩空气中的水分 2 供给乙二醇作为润滑油 3 提高周围温度 例如对元件供热或整个工作车间装暖气 除掉压缩空气中的水分 还必须设置过滤器 后冷却器 通过日常检查维修对冷凝水进行及时处理 作业结束之后应将气动系统中的残余空气排放干净等 2 2 4从压缩空气中排出许多冷凝水 1 忘记排放储气罐 过滤器等的冷凝水 对策 打开冷凝水开关排水 2 后冷却器能力不足 对策 加大冷却水量或提高后冷却器的能力 3 采气口设置不当 流入雨水 4 压缩机油不合适 对策 如果使用低黏度的油 冷凝水量将增多 5 梅雨期间引起潮湿 对策 季节不同冷凝水量也不一样 进入梅雨期要特别注意排放冷凝水 2 2 5防止压缩空气混入灰尘对于由周围环境造成的尘埃 可以在阀的进气口装过滤器 给其他元件装上防尘保护罩 配管时应注意其内部不要混入铁屑或灰尘 还要注意防止连接处的密封材料混入 配管完毕 应使用压缩空气充分吹洗元件与管道的内部 气路管道尽可能选用不生锈 耐腐蚀的材料 2 2 6压缩空气的压力问题的分析与处理可以通过声音来发现漏气 如果是少量漏气 可用涂肥皂水的办法发现然后修理 如果是压缩机故障 要更换其零件诸如活塞环等 第三章气动元件故障分析 3 1压力阀的故障及排除 1 减压阀常见故障及排除方法减压阀本身的故障包括混入异物 元件内部的故障 性能上的问题等 外部原因产生的故障绝大多数是由气源处理得好坏 即压缩空气质量 所决定 性能上 功能上的故障主要是元件选择不当 元件质量差所致 一般减压阀常见故障及排除方法见表1 表1减压阀的常见故障及排除方法 2 定值器常见故障及排除定值器是一种高精度的减压阀 定值器的气源需去除尘土 水分 油分等杂质 除用普通型空气过滤器外 建议采用冷冻式干燥器及精密型空气过滤器 以便进一步除去气源中的水分 定值器常见故障及排除方法见表2 表2定值器的常见故障及排除方法 3 安全阀 溢流阀 故障及排除方法安全阀的故障一般是阀内进入异物或密封件损伤 严重的故障主要是因回路和溢流阀不匹配以及元件本身的故障引起的 一般安全阀 溢流阀 的常见故障及排除方法见表3 表3溢流阀的故障及排除方法 3 2流量控制阀维护用流量控制阀控制气缸的速度比较平稳 但气压控制比液压控制困难 这是由于空气具有可压缩性 一般气缸的运动速度不得低于30mm s 在气缸的速度控制中 若能充分注意以下各点 则在多数场合可以达到比较满意的效果 1 彻底防止管路中的气体泄漏 包括各元件接管处的泄漏 2 要注意减小气缸运动的摩擦阻力 以保持气缸运动的平衡 为此需注意气缸缸筒的加工质量 使用中要保持良好的润滑状态 要注意正确 合理地安装气缸 超长行程的气缸应安装导向支架 3 流量控制阀应尽量靠近气缸安装 4 加在气缸活塞杆上的载荷必须稳定 若这种载荷在行程中途有变化 则速度调节相当困难 甚至成为不可能 在不能消除载荷变化的情况下 必须借助于液压力 有时也使用平衡锤或连杆等 这样能得到某种程度上的补偿 5 必须注意调速阀的位置 原则上调速阀应设在气缸管接口附近 3 3换向阀故障分析与排除气动换向阀是气压传动系统中的重要元件 其质量的好坏关系到整个系统能否正常工作 下面就气动换向阀失效的原因进行分析 1 换向不灵活1 装配上有偏心因为气动换向阀结合面的平面度误差 造成装配人员在安装紧固螺钉时用力过大 使阀体变形 从而引起阀芯偏心 2 加工精度不够气动换向阀阀芯 阀孔的制造精度较高 若加工精度不够 造成摩擦力增大 使阀芯运动不灵活 甚至卡死阀芯 3 污染物楔入或粘合在阀芯和阀孔之间的间隙中污染物主要有固体颗粒 胶状油泥 锈迹等 这些污染物加剧了阀芯和阀孔间的磨损 同时也使阀芯运动的阻力增大 轻则使换向不灵活 重则使阀芯卡死 2 泄漏1 内泄漏大因为气动换向阀换向频繁 阀芯和阀孔之间的磨损使两者的配合间隙增大 引起内泄漏加大 这样使系统的能量损耗增大 若密封圈受到 油泥 腐蚀而损坏 也会引起内泄漏加大 2 外泄漏严重主要是由组合密封圈老化或密封圈受力变形而引起的 3 操纵力不足若换向阀两端的控制小孔堵塞 一方面使得控制气压不足 造成换向乏力 甚至不能换向 另一方面复位弹簧在长期频繁使用下 会出现疲劳变形 引起阀芯复位滞后 甚至不能复位 对于行程阀来说 要防止因挡铁和行程阀芯接触不良而引起的行程阀不能换向 对于先导式电磁换向阀来说 要防止因隔磁管与静铁芯焊口断裂而引起的先导阀阀芯拒动 4 电磁线圈烧坏这种现象的出现是因为线圈的励磁电流过大引起温度增高所致 电磁线圈受潮 阀芯运动阻力过大 有灰尘等污染物进入线圈中 都能引起电磁线圈烧坏 尤其是先导阀线圈烧坏的可能性更大 总之 应提高换向阀的制造和装配精度 通过合理选用元件 加强气源的净化和换向阀的润滑来延长换向阀的使用寿命 进而保证系统正常工作 5 电磁阀振动的诊断与处理产生此故障可能是由于电压过低 电磁铁的吸合面有异物 短路环线圈或整流子不良等 可以通过恢复至正常电压 清除异物 刮平吸合面的凹凸 分解修理或更换零件等措施纠正 3 4气缸故障分析与排除气缸是气压传动系统的主要元件 它把压缩空气的压力能转化为机械能 气缸工作的平稳性直接影响到驱动机构能否正常工作 气缸的爬行现象对驱动机构工作的平稳性影响较大 下面对气缸产生爬行的原因作一分析 1 气源处理不符合要求由于气源干燥得不够或气缸在高温潮湿的条件下工作 气源内的水分集积于气缸工作腔内 导致活塞或活塞杆工作表面锈蚀 加大了缸筒和活塞密封圈 活塞杆和组合密封困之间的摩擦力 由这种原因引起的爬行现象 在维修中会发现工作腔内有锈水 另外气源中的杂质也会引起气缸出现爬行现象 防范的办法是加强气源的过滤和干燥 定期排放分水滤气器和油水分离器的污水 定期检查分水滤气器是否正常工作 2 装配不符合要求气缸的装配若不符合要求 也会引起气缸出现爬行现象 主要原因有 一是气缸端盖密封圈压得太死或活塞密封圈的预紧力过大 二是活塞或活塞杆在装配中出现偏心 防范的办法是适当地减小密封圈的预紧力或重新安装活塞和活塞杆 使活塞或活塞杆不受偏心载荷 3 关键的工作表面加工精度不符合要求对气缸来说 缸筒内径的加工精度要求是比较高的 表面粗糙度根据活塞所使用的密封圈的形式而异 用0形橡胶密封圈时为3级精度 粗糙度及a为0 4 用Y形橡胶密封圈时为4 5级精度 粗糙度及a为0 4 圆柱度 圆度误差不能超过尺寸公差的一半 端面与内径的垂直度误差不大于尺寸公差的2 3 有些气缸 缸筒内壁的粗糙度远远不能满足要求 从而使活塞上的孔用密封圈与缸筒之间的摩擦系数加大 导致气缸起动压力升高 出现爬行现象 活塞上的密封圈损加剧 从而导致气缸内泄现象 不能满足工作要求 防范的办法是提高缸筒和活塞杆工作表面的加工精度 4 润滑不良和设计未充分考虑相应使用条件气缸的相对滑动面润滑的好坏 直接影响气缸的正常工作 在装配时 所有气动元件的相对运动工作表面都应涂以润滑脂 在气动系统运行过程中 油雾器应保持正常工作状态 若油雾器出现故障 会使相对运动工作表面之间的摩擦加剧 引起气缸的输出力不足 动作不平稳并出现爬行现象 同时在设计时也应充分考虑气缸的工作环境 防止冷却水喷射到气缸上引起锈蚀 5 气缸不动作的诊断有时气缸安装不同轴或加了横向负载 都会发现气缸不动作 另外没有气压或气压不足 阀不起作用 润滑不足 负载过大等 气缸也会不动作 气缸活塞杆采用导轨比较理想 如果橡皮管 钢管 铜管等被扭曲 压扁 则气压会降低甚至切断 6 气缸活塞不能平滑运动的处理润滑油不足 气压不足 混入灰尘 气管不合适等都会产生此故障 当速度低于30mm s时 气缸往往出现爬行现象 这时应在气缸上使用气液变换器 3 5气马达维修方法 1 叶片式气马达故障及排除方法叶片式气马达转速高 但工作比较稳定 维修要求比活塞式气马达为高 叶片式气马达故障及排除方法见表4 表4叶片式气马达故障及排除方法 2 叶片式气马达维护保养日常维护润滑是气马达正常工作不可缺少的一环 1 润滑油必须随压缩空气进入气马达 流量为80 100滴 min 润滑油为N32 2 气马达长期存放后 不应带负荷启动 应在有润滑条件下进行0 5 1min空转 3 压缩空气必须经过过滤 保证清洁和干燥 4 气马达正常使用3 6个月后 应拆开检查 清洗一次 在清洗过程中 如发现有零件磨损需及时更换 3 活塞式气马达故障及排除方法活塞式气马达一般转速在250 1500r min 功率在0 1 50kW 常见的故障及排除方法见表5 表5活塞式气马达故障及排除方法 4 活塞式气马达维护保养气马达空载运转试验时 其空气压力和流量要适当控制 避免高速运转时润滑不良而损坏机件 1 管理系统应安装油雾器 雾状油随压缩空气送入气马达 润滑油选用N32 2 气管与气马达联结时 应该用气体吹净气管内的水分和污物等 3 在使用中若出现故障 如声音异常等不正常现象 应立即停止使用进行检查 4 气马达按其使用情况 定期维修 以延长某些机件的使用寿命 5 在拆卸和装配时 切勿用铁锤敲打零件的表面 装配时 零件应清洗干净 装配完毕 曲柄应转动灵活 不得有卡死 单边等现象 3 6过滤器