液压维修第4章-液压马达的故障排除与维修(共13页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上第4章 液压马达的故障排除与维修4.1 液压马达的概述4.1.1 液压马达的作用和分类从能量转换的观点来看,液压泵与液压马达是可逆工作的液压元件,向任何一种液压泵输入工作液体,都可使其变成液压马达工况;反之,当液压马达的主轴由外力矩驱动旋转时,也可变为液压泵工况。因为它们具有同样的基本结构要素密闭而又可以周期变化的容积和相应的配油机构。但是,由于液压马达和液压泵的工作条件不同,对它们的性能要求也不一样,所以同类型的液压马达和液压泵之间,仍存在许多差别。首先,液压马达应能够正、反转,因而要求其内部结构对称;液压马达的转速范围需要足够大,特别对它的最低稳定转速有一定的要求
2、因此它通常都采用滚动轴承或静压滑动轴承;其次,液压马达由于在输入压力油条件下工作,因而不必具备自吸能力,但需要一定的初始密封性,才能提供必要的起动转矩。由于存在着这些差别,使得液压马达和液压泵在结构上比较相似,但不能可逆工作。液压马达按其结构来分可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式等几种。按液压马达的额定转速分为高速和低速两大类。额定转速高于500r/min的属于高速液压马达,额定转速低于500r/min的属于低速液压马达。高速液压马达的基本型式有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等。它们的主要特点是转速较高、转动惯量小,便于启动和制动,调节(调速及换向)灵敏度高。通常高速液压马达输出转矩不大,所以
3、又称为高速小转矩液压马达。低速液压马达的基本型式是径向柱塞式,此外在轴向柱塞式、叶片式和齿轮式中也有低速的结构型式,低速液压马达的主要特点是排量大、体积大转速低(有时可达每分钟几转甚至零点几转),因此可直接与工作机构连接,不需要减速装置,使传动机构大为简化,通常低速液压马达输出转矩较大,所以又称为低速大转矩液压马达。4.1.2 液压马达的性能参数1.液压马达的容积效率和转速在液压马达的各项性能参数中,压力、排量、流量等参数与液压泵同类参数有相似的含义,其原则差别在于:在泵中它们是输出参数,在马达中则是输入参数。在不考虑泄漏的情况下,液压马达每转所需要输入的液体体积称为液压马达的排量,在不考虑泄
4、漏的情况下,单位时间所需输入的液体体积称为液压马达的理论流量。即真正转换成输出转速所需的流量。则 (31)但由于液压马达存在泄漏,故实际所需流量应大于理论流量。设液压马达的泄漏量为,则实际供给液压马达的流量为 (32)液压马达的容积效率为理论流量比实际流量,即 (33)液压马达的转速公式为 (34)衡量液压马达转速性能好坏的一个重要指标是最低稳定转速,它是指液压马达在额定负载下不出现爬行(抖动或时转时停)现象的最低转速。在实际工作中,一般都希望最低稳定转速越小越好,这样就可以扩大马达的变速范围。2.液压马达的机械效率和转矩因液压马达存在摩擦损失,使液压马达输出的实际转矩小于理论转矩,设由摩擦造
5、成的转矩损失为,则,液压马达的机械效率为实际输出转矩与理论转矩的比值,即 (35)则液压马达的输出转矩表达式为 (36)式中是液压马达进、出口处的压力差。3.液压马达的总效率液压马达的总效率为液压马达的输出功率与液压马达的输入功率之比,即 (37)由上式可知,液压马达的总效率等于液压马达的容积效率与液压马达的机械效率的乘积。4.2 齿轮式液压马达的故障排除与维修4.2.1 简介齿轮马达具有与齿轮泵相类似的优点,例如结构简单、体积小、质量轻、价格低等。其缺点效率低、启动性差、输出转速脉动严重,故其应用较少。图41所示为齿轮马达工作原理图。为两齿轮啮合点,齿高为,啮合点到齿根距离分别为和。由于和都
6、小于,所以压力油作用在齿面上时,两个齿轮就分别产生了作用力和(为输入压力,为齿宽),使两齿轮按图示方向旋转,并将油排至低压腔。图41 齿轮马达工作原理齿轮马达与齿轮泵的结构也很类似。图42所示为CM-FA/FC型中高压齿轮马达外形图,图43所示为CMF型齿轮马达外形图,图44所示为型齿轮马达的结构图,它的结构与系列的齿轮泵基本相同,但由于液压马达的工作特点,它们还有差别,主要表现在:马达的进出油孔径相同,以适应正、反转;有单独的外泄油口,需直接回油箱;没有轴向间隙补偿机构,使用固定的轴向间隙(但现已有采用轴向间隙自动补偿的齿轮马达)。它和齿轮泵一样,齿轮马达由于密封性差,容积效率较低和低速稳定
7、性差等缺点,一般多用于高转速低扭矩的场合。图42 CM-FA/FC型中高压齿轮马达 图43 CMF型齿轮马达图44 型齿轮马达的结构齿轮马达在工程机械、农业机械和林业机械上有所应用。国内液压马达工作压力一般10MPa,扭矩在17.4112,转速在1800左右。其型号有型、型、型、型等渐开线齿形马达,还有型摆线齿形内啮合液压马达等。4.2.2 齿轮马达常见故障与排除方法1.液压马达的转速降低,输出转矩降低(1)产生的原因液压泵供油量不足。液压泵因磨损轴向和径向间隙增大,内泄漏量增大;液压泵电机转速与功率不匹配等原因,造成输出流量不足,进入液压马达的流量和压力不够。液压油黏度过小,致使液压系统各部
8、分内泄漏增大。液压系统调压阀(例如溢流阀)调压失灵压力上不去,各控制内泄漏量大等原因,造成进入液压马达的流量和压力不够。液压马达本身的原因。如型液压马达的侧板和齿轮两侧面磨损拉伤,造成高低压腔之间内泄漏量大,甚至串腔;型摆线齿形内啮合液压马达由于没有间隙补偿,转子与定子以线接触进行密封,且整台液压马达中的密封线长,因而引起泄漏,效率低。特别是当转子与定子接触线因齿形精度差或者拉伤时,泄漏更为严重,造成转速下降,输出扭矩降低。工作负载较大,转速降低。液压系统的其它元件故障。(2)排除的方法排除液压泵供油量不足的故障。例如清洗滤油器,修复液压泵,保证合理的轴向间隙,更换能满足转数和功率要求的电机等
9、。选用合适黏度的液压油。排除各控制阀故障。重点是检查溢流阀,应检查其调压失灵的原因,针对性采取措施排除其故障。对液压马达的侧板和齿轮两面研磨修复,并保证装配间隙,即液压马达体也要研磨掉相应的尺寸。检查负载过大的原因,并排除之。逐一检查采取相应措施。2.液压马达的噪声大,且振动和发热(1)产生的原因液压马达齿形精度不高或啮合接触不良。液压马达内部零件损坏。液压马达轴向间隙过小。液压马达齿轮内孔与端面不垂直或液压马达前后端盖上两孔不平行。液压油黏度过高或过低。滤油器因污物堵塞。泵进油管接头漏气。油箱液面太低。液压油老化,消泡性能差等原因,造成空气泡进入液压马达内。(2)排除的方法更换齿轮或对研修整
10、,也可采用齿形变位的方式来降低噪声。更换损坏的零件,如滚针轴承、轴颈等。研磨侧板或齿轮端面,增大轴向间隙,但轴向间隙不得大于技术要求。更换不合格产品。更换合适黏度的液压油。清洗滤油器,减少液压油的污染。泵进油管接头拧紧,密封破损的予以更换。添加液压油至油箱规定液面位置。液压油污染老化严重的予以更换等。3.液压马达的油封漏油(1)产生的原因泄油管的压力高,造成油封漏油。油封破损,轴颈拉伤。(2)排除的方法泄油管单独接油箱,而不要共用液压马达回油管路;清洗泄油管,去除堵塞物。油封破损的应更换油封;研磨修复轴,避免再次拉伤。4.2.3 齿轮马达的维修齿轮马达的主要零件修理方法基本上与齿轮泵的修理方法
11、相同,可参照进行。4.2.4 齿轮马达的使用注意事项齿轮液压马达在使用过程中应注意以下几点:齿轮液压马达输出轴与执行元件间的安装采用弹性联轴器,其同轴度误差不得大于0.1mm,采用轴套式联轴器的轴度误差不得大于0.05mm。齿轮液压马达泄油口的背压不得大于0.05MPa。齿轮液压马达工作介质推荐使用46号液压油或其他运动黏度(2533)10-6/s(50时)的中性矿物油。4.3 叶片式液压马达的故障排除与维修4.3.1 叶片式液压马达简介常用的叶片式液压马达为双作用式,现以双作用式叶片液压马达来说明其工作原理。图45所示为叶片式液压马达的工作原理图。18.叶片图45 叶片马达的工作原理图当压力
12、油通入压油腔后,叶片2和6两侧面均受高压油的作用,由于作用力相等,因此互相抵消不产生转矩。叶片1、3(或5、7)上,一侧受高压油作用,另一侧处于回油腔受低压油的作用,因此每个叶片的两侧受力不平衡。故叶片3、7产生顺时针旋转的转矩,而1、5产生逆时针旋转的转矩。由于叶片3、7伸出的面积大于叶片1、5伸出的面积,因此作用于叶片3、7上的总液压力大于作用于叶片1、5上的总液压力,于是叶片3、7产生顺时针旋转的转矩大于1、5产生逆时针旋转的转矩。这两种转矩的合成就构成了转子沿顺时针方向旋转的转矩。回油腔中油液的压力低,对叶片的作用力很小,产生的转矩可忽略不计。因此转子在合成转矩的作用下顺时针方向旋转。
13、若改变输油方向,则液压马达反向。叶片式液压马达的输出转距与液压马达的排量和液压马达进出油口之间的压力差有关,其转速由输入液压马达的流量大小来决定。由于液压马达一般都要求能正反转,所以叶片式液压马达的叶片要径向放置。为了使叶片根部始终通有压力油,在回、压油腔通入叶片根部的通路上应设置单向阀,为了确保叶片式液压马达在压力油通入后能正确启动,必须使叶片顶部和定子内表面紧密接触,以保证良好的密封,因此在叶片根部应设置预紧弹簧。叶片式液压马达体积小,转动惯量小,动作灵敏,可适应的换向频率较高。但泄漏较大,低速工作时不稳定,因此,叶片马达一般用于转速高、转矩小和动作要求灵敏的场合。叶片马达的工作压力一般为
14、0.717.5MPa,转速最低为50150rpm,最高为1003000rpm,容积效率为8595,总效率为7085,使用寿命30006000小时。图46所示为型叶片式马达,它目前用于齿轮磨床、自动线及随动系统中,工作压力6 MPa,转速可达2000 rpm,输出扭矩1172N.m.。1.马达壳体;2.转子;3.定子;4.配流盘;5.前盖;6.传动轴;7.单向阀;8.燕式弹簧;9.叶片图46 型叶片式马达的结构4.3.2 叶片式液压马达常见故障与排除方法1.输出转速不够(欠速),输出转矩也低(1)液压马达本身的原因叶片因污染物或毛刺卡死在转子槽内不能伸出。可拆开叶片马达,清除叶片棱边及叶片转子槽
15、上的毛刺。如果是污染物卡住,则进行清洗和换油,并适当配研叶片和叶片槽之间的间隙(0.030.04mm)。转子与配油盘滑动配合间隙过大,或配合面拉毛或拉有沟槽。磨损拉毛轻微者,可研磨抛光转子端面和定子端面。磨损拉伤严重时,可先平磨转子端面和配油盘端面,再抛光。注意此时叶片和定子也应磨去相应尺寸,并保证转子与配油盘之间的滑动配合间隙在0.020.03mm的范围内。定子内曲线表面磨损拉伤,造成进油腔与回油腔部分串通。可用天然圆形油石或金相砂纸磨定子内表面曲线。当拉伤的沟槽较深时,根据情况更换定子或翻转180使用。马达内单向阀座与钢球磨损,或者因单向阀流道被污染物严重堵塞,使叶片底部无压力油推压叶片(
16、特别是速度较低时),使其不能牢靠在定子的内曲面上。此时应修复单向阀,确认叶片底部的压力油能可靠推压叶片顶在定子内曲面上。推压配油盘的弹簧疲劳或折断,可更换弹簧。马达各连接面处贴合或紧固不良,引起泄漏,此时应仔细检查各连接面处,拧紧螺钉,消除泄漏。(2)液压泵供给液压马达的流量不足检查液压泵并排除其故障。(3)供给液压马达的压力油压力不够检查液压泵与控制阀(如溢流阀)是否存在问题并排除;检查液压系统是否存在密封不良并排除。(4)其它原因油温过高或油液粘度选用不当,应尽量降低油温,减少泄漏,减少油液粘度过高或过低对系统的不良影响,减少内外泄漏。滤油器堵塞造成输入液压马达的流量不足。2.负载增大时,
17、转速下降很多(1)同上述原因。(2)液压马达出口背压过大,可检查背压压力。(3)进油压力低,可检查进口压力,采取对策。3.噪声大、振动严重(马达轴)(1)联轴器及皮带轮同轴度超差过大,或者外来振动。可校正联轴器,修正皮带轮内孔与外三角皮带槽的同轴度,保证不超过0.1mm,并设法消除外来振动,如液压马达安装支座应牢固。(2)液压马达内部零件磨损及损坏。例如:滚动轴承保持架断裂,轴承磨损严重,定子内曲面而拉毛等,可拆检液压马达内部零件,修复或更换易损零件。(3)叶片底部的扭力弹簧过软或断裂。此时可更换合格的扭力弹簧,但扭力弹簧弹力不应太强,否则会加剧定子与叶片接触处的磨损。(4)定子内表面拉毛或刮
18、伤。此时应修复或更换定子。(5)叶片两侧面及顶部磨损及拉毛。此时应对叶片进行修复或更换。(6)油液粘度过高,液压泵吸油阻力增大,油液不干净,污染物进入液压马达内,可根据实际情况处理。(7)空气进入液压马达,可根据实际情况采取防止空气进入的措施。(8)液压马达安装螺钉或支座松动引起噪声和振动,可拧紧螺钉,支座采取防振措施。(9)液压泵工作压力调整过高,使液压马达超载运转,此时可适当减少液压泵工作压力和调低溢流阀的压力。4.内外泄漏大(1)输出轴轴端油封失效。例如:油封唇部拉伤卡紧弹簧脱落;与输出轴相配面磨损严重等。(2)前盖等处O形密封圈损坏,造成外泄漏严重,或者压紧螺钉未拧紧。此时可更换O形密
19、封圈拧紧螺钉。(3)油管接头未拧紧,因松动产生外漏。此时可拧紧接头及改进接头处的密封状况。(4)配油盘平面度超差或者使用过程中的磨损拉伤,造成内泄漏大。(5)轴向装配间隙过大,内泄漏,修复后其轴向间隙应保证在0.040.05mm之内。(6)油液温升过高,油液粘度过低,铸件有裂纹,此时须酌情处理。5.低速时,转速颤动,产生爬行(1)液压马达内进了空气,必须予以排除。(2)液压马达回油背压太低,一般液压马达回油背压不得小于0.15MPa。(3)内泄漏量较大,减少内泄漏可提高低速稳定性能。(4)装入适当容量的蓄能器,利用蓄能器的吸振吸收脉动压力的作用,可明显降低液压马达的转数脉动变化量。6.叶片马达
20、不旋转,不启动溢流阀的调节不良或出现故障,系统压力达不到液压马达的启动转矩,不能启动,可排除溢流阀故障,调高溢流阀的压力。液压泵的故障。如液压泵无流量输出或输出流量极少,可参阅液压泵部分的有关内容予以排除。换向阀动作不良。检查换向阀阀芯是否卡死,有无流量进入液压马达,也可拆开液压马达出口,检查有无流量输出,液压马达后接的流量调节阀(出口节流)及截止阀是否打开等。叶片液压马达的容量选择过小,带不动大载荷,所以在设计时应充分全面考虑好负载大小,正确选用能满足负载要求的液压马达,即更换为大档次的液压马达。7.速度不能控制和调节当采用节流调速(进口、出口或旁路节流)回路对液压马达调速时,可检查流量调节
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