陈文涛

山钢集团莱芜分公司 山东 济南 250000

引言

轧机液压系统的结构非常复杂，而且具有较高的精度，是集机械设备、液压和电气设备以及轧制工艺于一体的系统，主要分为液压传动与液压控制两大系统，准确诊断轧钢液压系统出现的各种故障，使轧机可以正常运行，对提升产品质量，提高工作效率都具有重要意义。在诊断热轧机液压系统出现的各种故障时，应科学融合多种多元化的智能诊断手段，做到取长补短，并且借助先进的多媒体技术、计算机网络技术、用于包含处于不同位置的多个或者多种传感器的信息处理技术、VR技术等技术进行诊断使轧钢液压系统具备良好的工作状况，进而提升产品质量。

1 轧钢液压系统介绍

1.1 液压系统工作原理

第一，通过靠发动机或电动机驱动，从液压油箱中吸入油液，形成压力油排出，送到执行元件的液压泵，可以将电动机输出的机械能转为轧钢液压系统中液体压力能；第二，通过轧钢液压系统中液体压力能的改变传递系统能量；第三，凭借各路由由执行机构和阀门组成的控制阀和管道的传递，经由轧钢液压系统液压缸或电动机将轧钢液压系统中液体压力能重新转为机械能，进而有效驱动需要进行工作的机构，实现机构回转运动或往复直线运动。

1.2 轧钢液压系统的结构

轧钢液压系统主要是借助液体传递能量，轧钢液压系统主要由以下几部分构成：①控制元件，是在液压系统中通过有效控制和调节液体的压力、流量和方向等参数进而改变油马达（液压马达）和液压缸等设备的作用力，根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀；②动力元件，其作用是将原动机的机械能转为液体的压力能，动力元件指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力；③执行元件，如液压缸和油马达（液压马达），其作用是将液体的压力能转变成机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动；④辅助装置，主要指油箱、以弹性元件为敏感元件测量并指示高于环境压力的仪表、密封圈、能量储蓄装置、加热器等相关设备；⑤液压油，主要指液压系统使用的液体介质，起到能量传递、抗磨、系统润滑、防腐、防锈、冷却等作用，通常用于传递系统能量，经常用到的液压油有矿物油和合成油[1]。

2 轧钢液压系统液压缸介绍

轧钢液压系统液压缸是将轧钢液压系统液压能转成机械能、并做直线往复运动的液压执行元件。液压缸的结构简单，在工作中具有一定的可靠性。使用液压缸进行往复运动时，能够免除减速装置，不会留有传动间隙，运动较为平稳，因此，在轧钢液压系统中被广泛应用。液压缸的结构形式有很多种，分类方法也各有不同，如按照运动方式可以将其划分为直线往复运动式、回转摆动式；按照结构形式可以将其划分为活塞式液压缸、柱塞式液压缸、摆动式液压缸等等，其中活塞式液压缸的应用最为广泛；按照受到的液压力作用的具体情况可以将其划分为单作用式、双作用式。单作用液压缸主要是指利用液压系统使用的液体介质推动活塞或者柱塞向一个方向运动，依靠重力或者弹簧力进行反向运动，双作用液压缸指的是借助压力油进行正方向运动和反方向运动[2]。

3 轧钢设备液压缸的故障和预防措施

轧钢液压系统中的液压缸在整个系统中发挥着重要作用，所以，对轧钢液压系统液压缸进行深入了解至关重要。液压传动技术在工业中比较常见，它是利用不同元件根据静压传递原理来实现力的传递而设计的技术，这一门技术根据自身独特的特点在钢铁行业中被广泛应用，液压传动的优点主要有质量轻、尺寸小、动作灵活、结构紧密，便于实现自动化。而作为轧钢液压系统中比较重要的可以将液体压力能转为机械能的，结构形式多种多样的液压缸在钢铁工业和冶金行业中应用较广。随着轧钢生产向大型化、高速化、精密化、连续化方向发展,轧钢生产对自动化装备的要求比其他生产工序高,自动化系统和自动化装备的水平对最终产品的质量影响也最大，进而对轧钢液压系统相关设备的驱动性和平稳性等要求更为严格。例如，A钢铁公司冷轧厂某酸轧机组中的液压缸驱动足足超出了整个机组动力机构的2/3，大部分重要设备的动作基本是由液压缸进行控制的。A钢铁公司冷轧厂某酸轧机组的产值1小时可以达到50万元，一旦轧钢液压系统液压缸出现故障，就会对A钢铁公司冷轧厂整个生产线的运行造成严重影响，情况严重的可能会导致停机，带来更为严重的经济损失。所以，对轧钢液压系统液压缸出现的相关问题进行全面掌握和深入了解，并采取有效预防措施有助于生产线的顺利运行，同时还能获取最大的经济利益。

3.1 运动中的爬行现象

产生原因：①液压缸安装过程中位置缺少精度；②制造导轨和装配时质量较差，增加了摩擦力，不能均匀受力；③运动件之间没有相对运动时的摩擦系数与相对滑动时的摩擦系数具有一定的差别，摩擦力变化比较大；④运动机构在受力时抵抗弹性变形的能力不足，出现弹性变形的情况；⑤轧钢液压系统内部有空气，导致工作介质形成了弹性；⑥支持活塞做功的连接部件发生弯曲问题；⑦轧钢液压系统液压缸出现定心不良的情况；液压缸缸筒或活塞、活塞环、活塞销等发生膨胀，受力变形；油液中含有大量杂质；安装与调整支架时操作不规范；材质质量不合格或液压缸的横向载荷较大，导致液压缸滑动部位出现磨损或拉伤的现象；⑧液压缸的导向套没有起到支撑和保证活塞杆和缸筒同轴度的作用，引起别劲；⑨密封圈所受压力超过最大承受压力，支持活塞做功的连接部件两端的螺母太紧，导致其同轴度不良；⑩液压缸内孔没有较好的直线度。

排除措施：①严把安装质量；②控制好制造与装配过程质量；③在运动件的表面涂抹一定剂量的润滑油，确保运动件之间有较好的润滑条件；④适当增强各组件在受力时抵抗弹性变形的能力，进而防止弹性变形；⑤排除轧钢液压系统内部空气；使液压接头具有良好的密封性，避免液压泵吸入大量的空气；⑥校正支持活塞做功的连接部件；如果卧式液压缸的支持活塞做功的连接部件伸出长度较长，应及时加大支撑；⑦对严重变形的各部件进行及时更换或者维修；更换液压系统使用的液压介质，并认真清洗过滤液压油的过滤设备；在重新安装液压缸后，需要进行找正，提升支架、刚度；进行适宜的热处理；降低横向载荷；⑧确保同轴度；⑨支持活塞做功的连接部件两端螺母不应过紧，确保支持活塞做功的连接部处在自由状态；⑩进行镗磨修复[3]。

3.2 动作不灵敏，出现阻滞现象

产生原因：①液压泵在运转过程中出现不规则问题，产生阻滞和轻微咬死的现象；②液压缸内部吸了空气；③橡胶软管在工作中内胶脱落，油路不通畅，液压缸动作不良；④液压缸承受着较大的横向载荷。

排除措施：①更换坏掉的液压泵；②利用排气阀进行排气，仔细检查密封圈是否存在吸入空气的现象，如果发现有吸入空气的现象，应及时更换密封圈；③需更换出现内胶脱落问题的橡胶软管；④消除横向载荷。

3.3 不能动作

产生原因：①液压缸的背压过大；②油液没有进到液压缸；③支持活塞做功的连接部件承受着较大的横向载荷，出现别劲、拉缸等现象。④液压缸水平旋转过程中，支持活塞做功的连接部件因为自身重量而产生一定程度的挠度，导致液压缸的导向套、活塞出现偏载现象，液压缸的缸盖密封被损坏；⑤进油压力过低，不能满足规定值；⑥设计与制造缺少可行性，当活塞从一个止点行至另一个止点后回程时，压力油能够作用在活塞上的实际工作面积较小；⑦液压缸滑动部件之间密封摩擦力太大；⑧除上述原因之外还有一些其他原因，例如：滤液压油的过滤设备出现堵塞的情况，油路通行太小，油液黏性过大过小；油液中进入了大量的空气；液压系统使用的液压介质污染较为严重；由于操作不当接错管路；压力表受损等等。

排除措施：液压缸出现无法动作的问题通常都是发生在刚安装好的轧钢液压系统液压缸上。排除液压缸不能动作的故障首先应该从轧钢液压系统液压缸外部仔细查找原因，运用相应的排除方法，将外部因素进行排除之后，再对轧钢液压系统液压缸的内部进行检查。①降低液压缸的背压；②仔细检查油路，尤其是软管的接头部分，查看其是否存在堵塞问题；对液压缸到液压泵的油路进行全面检查，对堵塞问题做到有效排除；检查各个阀门之间的密封状态；电磁弹簧和电磁线圈有无损坏或烧坏的现象；油路在转换过程中是否具备灵敏性；③确保液压缸的轴线和液压缸的运动方向相同；加大活塞外径，将活塞外径加工制作成鼓凸形，改善其受力情况，进而降低和防止拉缸问题的产生；活塞与支持活塞做功的连接部件之间进行连接时需使用球形补偿器（球形接头）；④对泄油情况进行仔细检查，有效排除泄漏；检查活塞与支持活塞做功的连接部件连接处的密封圈是否出现了损坏或因为老化而松脱的现象；⑤检查溢流阀、减压阀、顺序阀等有无故障；⑥改进设计方案；⑦支持活塞做功的连接部件与导向套之间可以选择H8/18配合；对密封圈的尺寸进行严格检查，查看其是否按照相关标准进行加工；可以使用V型密封圈，适当调整密封摩擦力；⑧定期清洗过滤液压油的过滤设备；选择黏度适中的液压油；如果液压油里有少量杂质无须更换液压油，进行过滤即可；对受损严重的压力表进行更换[4]。

3.4 液压缸气蚀

产生原因：①液压系统中传输工作流体的管道和控制阀门相关部件的通路太窄或者弯管较多，会导致液压油的温度逐渐上升，形成较大的冲击力，液压油中会出现大量气泡，造成轧钢液压系统液压缸出现气蚀现象；②轧钢液压系统液压缸的制造材料不具备较高的强度和抗腐蚀性，容易出现发生气蚀。液压缸的制造材料组织不均匀，也是产生气蚀的原因之一；③液压油不具备较好的抗泡沫性，产生大量的泡沫，导致液压缸内部一些部位发生气蚀；④在装配液压缸和维修液压缸过程中没有对轧钢液压系统进行充分排气，造成轧钢液压系统中存在大量气体，在高温和高压下，液压缸则产生气蚀。

排除措施：①按照说明书的相关规定，正确而合理地选用液压油，在符合相关技术要求的基础上，选择液压油时应参照当地的气温条件，并按照油尺标准进行加注；②科学选择液压油添加剂，防止泡沫产生，改善液压油品质，使液压油的性能得到保证；③避免油温过高，较低液压冲击，对散热装置进行有效配置。在实际工作中，一旦发生油温过高，相关工作人员应第一时间查找原因，同时进行排除，消除产生气泡的各项条件。除此之外，在轧钢液压系统工作过程中，应避免反复地加大发动机油门，应保持平稳操作，降低液压油对动力元件、执行元件、控制元件的冲击；④在安装液压缸的缸体、支持活塞做功的连接部件等零件时，需要根据装配尺寸公差的下限值开展装配工作，防止产生气蚀。如果液压缸中部分零件已有气蚀现象，可以选择金相砂纸抛光方法，消除气蚀在液压缸零件表面形成许多细小的麻点和积垢[5]。

4 结束语

通过深入分析轧钢液压系统液压缸的常见故障，制定相应的排除措施，能够有效防止液压故障的发生概率，进一步降低了故障的处理时间，为生产打下了良好的设备基础。