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液壓破碎錘故障系列之拉缸篇

2018-12-05

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液壓破碎錘簡介

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液壓破碎錘組裝流程視頻

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液壓破碎錘動力學方程

拉缸的原因

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缸體拉傷的故障排除方法

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【1】液壓破碎錘簡介

       液壓破碎錘是一種由液壓能轉換為機械能的破碎工具,它以挖掘機、裝載機等工程機械為承載主機,作為其隨機工具擴大了主機的功能和使用范圍,廣泛用于采石場、樓房解體、道路破碎及混凝土基礎拆毀等作業。液壓破碎錘在使用過程中,經?;岱⑸釗腿碧謇訟窒?,活塞或缸體一旦被拉傷,就會增加缸體內高壓油的泄漏,使液壓破碎錘沖擊功下降,降低生產效率。

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       液壓破碎錘的工作原理如圖 1 所示。在圖1 (a) 狀態時 ,液壓油從 P 口進入換向閥 ,作用于小閥芯的 A 4 面上 ,小閥芯推動閥芯至下端位置。同時壓力油經閥芯環形通道進入沖擊活塞下腔 ,作用于活 塞的 A1 面上 ,活塞在液壓油壓力作用下克服氮氣室作用力向上運動 ,并壓縮氮氣 ,活塞上腔的油液經O 口流回油箱。當活塞運動至信號口與前腔高壓油相通時 ,如圖 1 ( b) 所示 ,高壓油由信號口經油道 e 進入閥芯環形承壓面 A 5 處 ,因承壓面積 A 5 > A4 , 閥芯上移 ,換向閥換向。圖 1 ( c) 所示換向完畢 ,活塞下腔與回油路相通而形成低壓,活塞在氮氣室壓力作用下向下沖擊做功。當活塞沖擊終止時 ,換向信號口與低壓油相通,閥芯環形面 A5 卸壓,小閥芯由于壓力油的作用,推動閥芯換向,此時壓力油又進入活塞下腔。重復上述動作 ,沖擊活塞即完成一個往復行程。液壓破碎錘工作時連續供油 ,以上循環動作連續高速進行,使液壓破碎錘達到沖擊做功的目的


【2】讓我們簡單看一下破碎錘機芯裝配流程,以便于有個直觀的概念。

聲明:本視頻來源于優酷視頻,再次表示衷心的感謝


(2.1)液壓破碎錘動力學方程

本文摘抄于:

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【3】活塞與油缸的摩擦損傷簡稱拉缸

         拉缸的原因簡單羅列如下: 

         重要拉缸原因為【油膜】受損以及側向力



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(1.1)液壓油油溫的影響
液壓油具有黏性,當液壓油發生剪切變形時,液壓油體內產生阻滯變形的內摩擦力。黏性表征了液壓油抵抗剪切變形的能力,液壓油抵抗剪切變形的能力用黏性來體現,而油液溫度與黏度的關系如下:

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從公式可以看出,當油溫上升時,液壓油的動力黏度隨之降低,其抵抗剪切變形的能力下降,當溫度上升到一定程度時,液壓油的動力黏度急速下降,抗剪切變形的能力幾乎消除失,受到自重及活塞往復運動時慣性的影響,液壓油油膜就有可能建立不起來,從而使活塞與缸體之間的液壓支撐(油膜)破壞,引起活塞拉傷(缸體的耐磨性一般高于活塞)
    (1.2)液壓油變質后的影響
導致液壓油變質的原因較多,一般有:
1、制造裝配過程中產生的,有未得到徹底清除的雜質;
2、因液壓油流經的油管和儲存油液的油桶含有雜質;
3、野外露天做作業環境惡劣,各種飛揚的物質顆粒進入液壓系統;
4、液壓系統維護時,拆裝元件、管路等過程中造成污染物侵入,或加油,換油時使用了不潔的過濾容器,帶進入污染物
5、因機械摩擦和化學反應等而導致的液壓油污染。如液壓油氧化變質,混入水份、空氣,那么其黏度就會下降,從而破壞活塞和缸體之間的液壓支撐(油膜);如果液壓油混入顆粒污染物,那么活塞與缸體的間隙就會收到影響,不但會增大缸體和活塞的摩擦,也會影響活塞與缸體之間的液壓支撐;

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活塞和油缸的加工精度
活塞與缸體組成圓柱滑動副、滑動副之間有一定的間隙,在充滿液壓油的情況下相對運動,若活塞與缸體再加工、裝配過程中存在偏心或者錐度,運動過程中產生的壓差就會導致活塞收側向力作用,加劇缸體與活塞之間的摩擦,從而引起活塞的拉傷;
由于加工缸體內孔和活塞的外徑時,不可能聚堆無錐度,裝配時,不可能絕對無偏心,因此運動過程中必然會產生側向力,進而導致活塞拉傷;
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釬桿反彈
液壓破碎錘通過活塞擊打釬桿而對外做功,由于力的作用是相互的,假設釬桿與活塞的打擊面絕對的平整,則釬桿的反彈力的作用線與活塞的軸線一致,釬桿理論上不會受到側向力,否則,活塞就會收到側向力,進而導致活塞拉傷;
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活塞與缸體的配合間隙
活塞與缸體的配合間隙受到材料、熱處理及高溫等因素的影響。一般來說,材料會隨著溫度的變化而產生變形,但是,通過適當的熱處理可降低其變形量。材料的線性變形公式為:

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以某品牌鉻鋼(配件用活塞材料)為例,其線膨脹系數=11.2(/℃),假設試驗件線性直徑為40mm,油溫變化=80℃,通過計算可得其再直徑方向上的熱膨脹變形量為0.036㎜。但是,通過不同的熱處理方式制造出來的試驗件,在不同的溫度下進行試驗,得到的試驗數據不同,如下圖

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活塞與缸體的配合間隙因材料、熱處理方式不同而不同。在進行活塞與缸體配合間隙設計時,必須考慮變形因素,否則,熱處理后配合間隙過小易導致活塞拉傷。
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液壓破碎錘工作過程中的釬桿偏打
在液壓破碎錘的實際工作過程中,常?;岢魷智ジ似螄窒?,加之釬桿尾部和活塞打擊面不是絕對的平整,因此會產生側向力,從而導致活塞拉傷;
避免方案:首先要保證釬桿與活塞打擊接觸面的均勻性,由于熱處理過程中,上述平面會產生微量變形,因此在活塞與釬桿熱處理后,需增加一道精車工序(將兩個平面車平);其次,可以適當降低釬桿的硬度,防止使用過程中釬桿被活塞打碎,打裂,目前使用的釬桿硬度一般為HRC55,可以調整為HRC50,并降低其淬火層內的馬氏體含量,從而提高其韌性;最后在使用過程中,要及時檢查缸體內導向套,前缸體的完整性,防止因為導向裝置的損壞而引起活塞在行程中出現偏心
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貫穿螺絲性能不足,導致活塞偏打
貫穿螺絲抗拉伸力不夠,導致螺絲變長,包括定位銷脫落,變形,從而緊固三缸力量放松,活塞做功時,產生側向力,從而拉缸
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斯特封斷裂導致活塞下端拉傷

如圖為活塞環斯特封斷裂后,導致上下對稱點(主油封)部位拉傷,如下圖所示

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下圖為后果

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防塵封翻邊導致雜質進入油缸拉傷
破碎錘售后服務工程師是工程機械行業里面最辛苦的一個崗位,他必須具備的優秀品質首先是負責任和細心認真,以下為保養破碎錘時,更換主油封,安裝活塞時,導致防塵翻邊,造成的短期拉缸漏油

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【4】拉缸類故障修復方法

       (1)缸體研磨修復

       (1)缸體修復設備的選用我們所使用的設備是一臺高精度萬能磨床【比較合理的設備和型號為上?;渤M1450】,最大磨削孔徑φ500mm,行程 =1500mm。工作臺的直線度在全行程長度內≤0.02mm,工作臺移動傾斜度在全行程長度≤0.015mm,床頭主軸徑向跳動≤0.01 mm,床頭主軸中心線對工作臺移動的平行度≤ 0,01 mm

      〈2)缸體的裝卡將缸體裝在主軸上的專門夾具上,按工藝要求,缸體外側端面的跳動量≤0,01 mm。和隔離套相配合的缸體內孔與機床主軸的同軸度誤差應≤0.005mm;

      (3)磨削缸體:缸體中需要修復的兩個不同尺寸的內孔,要經過粗磨和精磨兩道工序來完成。粗磨時應將內徑磨圓、拉傷之痕磨平;進行精磨時,應使其尺寸精度、位置精度、粗糙度符合圖紙的要求(尺寸精度在0.01 mm以內,同軸度誤差在0.01 mm以內,孔的圓柱度誤差為

0.005mm,粗糙度=0.4 μm)。

        (2)活塞研磨修復/更換活塞

        推薦外圓磨床為MM1350高精度外圓磨床【小型號磨床需要高技能技師在正常水平發揮的情況下才能有可能做到同軸度良好】

       材料的選擇是活塞設計的關鍵問題,它決定活塞設計的成功與失敗,決定零件壽命的長短。關于材料的選擇,各國液壓錘的制造商均稱采用優質高級合金鋼,但選材和工藝還有區別,一些液壓錘的制造商,采用的是優質合金工具鋼,整體淬火而成;而另一些制造商采用的是低碳合金鋼滲碳淬火而成。采用高碳合金工具鋼整體淬火的活塞,在工作中和釬桿接觸的平面不變形,不易產生裂紋,而采用低碳合金鋼滲碳淬火的活塞,在工作中和釬桿接觸的平面易產生變形(平面凹陷)和裂紋,如果裂紋擴大,就會產生斷裂使活塞報廢。

      以修復用活塞選材為合金工具鋼為例,

      活塞加工工藝流程如下:

   備料—鍛造—退火【消除應力、細化晶?!俊殖低庠埠橢行目住髦省低庠?、槽—淬火—磨中心孔—磨外圓—磨工作邊—去毛刺— 探傷—研磨中心孔—精磨外圓—檢驗— 油封—按照公差裝入修復好的中缸體。

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