德國力士樂REXROTH氣缸常見故障及解決方案
汽缸是鑄造而成的,汽缸出廠后都要經(jīng)過時效處理,使汽缸在住鑄造過程中所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力消除。如果時效時間短,那么加工好的汽缸在以后的運(yùn)行中還會變形。
汽缸在運(yùn)行時受力的情況很復(fù)雜,除了受汽缸內(nèi)外氣體的壓力差和裝在其中的各零部件的重量等靜載荷外,還要承受蒸汽流出靜葉時對靜止部分的反作用力,以及各種連接管道冷熱狀態(tài)下對汽缸的作用力,在這些力的相互作用下,汽缸易發(fā)生塑性變形造成泄漏。
汽缸的負(fù)荷增減過快,特別是快速的啟動、停機(jī)和工況變化時溫度變化大、暖缸的方式不正確、停機(jī)檢修時打開保溫層過早等,在汽缸中和法蘭上產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力和熱變形。
汽缸在機(jī)械加工的過程中或經(jīng)過補(bǔ)焊后產(chǎn)生了應(yīng)力,但沒有對汽缸進(jìn)行回火處理加以消除,致使汽缸存在較大的殘余應(yīng)力,在運(yùn)行中產(chǎn)生的變形。
在安裝或檢修的過程中,由于檢修工藝和檢修技術(shù)的原因,使內(nèi)缸、汽缸隔板、隔板套及汽封套的膨脹間隙不合適,或是掛耳壓板的膨脹間隙不合適,運(yùn)行后產(chǎn)生巨大的膨脹力使汽缸變形。
使用的汽缸密封劑質(zhì)量不好、雜質(zhì)過多或是型號不對;汽缸密封劑內(nèi)若有堅(jiān)硬的雜質(zhì)顆粒就會使密封面難以緊密的結(jié)合。
汽缸螺栓的緊力不足或是螺栓的材質(zhì)不合格。汽缸結(jié)合面的嚴(yán)密性主要靠螺栓的緊力來實(shí)現(xiàn)的。機(jī)組的起停或是增減負(fù)荷時產(chǎn)生的熱應(yīng)力和高溫會造成螺栓的應(yīng)力松弛,如果應(yīng)力不足,螺栓的預(yù)緊力就會逐漸減小。如果汽缸的螺栓材質(zhì)不好,螺栓在長時間的運(yùn)行當(dāng)中,在熱應(yīng)力和汽缸膨脹力的作用下被拉長,發(fā)生塑性變形或斷裂,緊力就會不足,使汽缸發(fā)生泄漏的現(xiàn)象。
汽缸螺栓緊固的順序不正確。一般的汽缸螺栓在緊固時是從中間向兩邊同時緊固,也就是從垂弧最大處或是受力變形最大的地方緊固,這樣就會把變形最大的處的間隙向汽缸前后的自由端轉(zhuǎn)移,最后間隙漸漸消失。如果是從兩邊向中間緊,間隙就會集中于中部,汽缸結(jié)合面形成弓型間隙,引起蒸汽泄漏。
從傳統(tǒng)觀念來看,氣缸與電動執(zhí)行器一直被認(rèn)為是屬于兩個不同領(lǐng)域的自動化產(chǎn)品,但是近年來,隨著電氣化程度的不斷提高,電動執(zhí)行器卻慢慢浸入氣動領(lǐng)域,二者在應(yīng)用中既有競爭又相互補(bǔ)充。在本期欄目中,我們將從技術(shù)性能、購買和應(yīng)用成本、能源效率、應(yīng)用場合及市場形勢等幾個方面來對比氣缸與電動執(zhí)行器各自的優(yōu)勢
德國力士樂REXROTH氣缸常見故障及解決方案
相比電動執(zhí)行器,氣缸可在惡劣條件下可靠地工作,且操作簡單,基本可實(shí)現(xiàn)免維護(hù)。氣缸擅長作往復(fù)直線運(yùn)動,尤其適于工業(yè)自動化中最多的傳送要求--工件的直線搬運(yùn)。而且,僅僅調(diào)節(jié)安裝在氣缸兩側(cè)的單向節(jié)流閥就可簡單地實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的速度控制,也成為氣缸驅(qū)動系統(tǒng)最大的特征和優(yōu)勢。所以對于沒有多點(diǎn)定位要求的用戶,絕大多數(shù)從使用便利性角度更傾向于使用氣缸。目前工業(yè)現(xiàn)場使用電動執(zhí)行器的應(yīng)用大部分都是要求高精度多點(diǎn)定位,這是由于用氣缸難以實(shí)現(xiàn),退而求其次的結(jié)果。
而電動執(zhí)行器主要用于旋轉(zhuǎn)與擺動工況。其優(yōu)勢在于響應(yīng)時間快,通過反饋系統(tǒng)對速度、位置及力矩進(jìn)行精確控制。但當(dāng)需要完成直線運(yùn)動時,需要通過齒形帶或絲桿等機(jī)械裝置進(jìn)行傳動轉(zhuǎn)化,因此結(jié)構(gòu)相對較為復(fù)雜,而且對工作環(huán)境及操作維護(hù)人員的專業(yè)知識都有較高要求。
折疊優(yōu)勢
(1)對使用者的要求較低。氣缸的原理及結(jié)構(gòu)簡單,易于安裝維護(hù),對于使用者的要求不高。電缸則不同,工程人員必需具備一定的電氣知識,否則極有可能因?yàn)檎`操作而使之損壞。
(2)輸出力大。氣缸的輸出力與缸徑的平方成正比;而電缸的輸出力與三個因素有關(guān),缸徑、電機(jī)的功率和絲桿的螺距,缸徑及功率越大、螺距越小則輸出力越大。一個缸徑為50mm的氣缸,理論上的輸出力可達(dá)2000N,對于同樣缸徑的電缸,雖然不同公司的產(chǎn)品各有差異,但是基本上都不超過1000N。顯而易見,在輸出力方面氣缸更具優(yōu)勢。
(3)適應(yīng)性強(qiáng)。氣缸能夠在高溫和低溫環(huán)境中正常工作且具有防塵、防水能力,可適應(yīng)各種惡劣的環(huán)境。而電缸由于具有大量電氣部件的緣故,對環(huán)境的要求較高,適應(yīng)性較差。
電缸的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下3個方面:
(1)系統(tǒng)構(gòu)成非常簡單。由于電機(jī)通常與缸體集成在一起,再加上控制器與電纜,電缸的整個系統(tǒng)就是由這三部分組成的,簡單而緊湊。
(2)停止的位置數(shù)多且控制精度高。一般電缸有低端與之分,低端產(chǎn)品的停止位置有3、5、16、64個等,根據(jù)公司不同而有所變化;產(chǎn)品則更是可以達(dá)到幾百甚至上千個位置。在精度方面,電缸也具有絕對的優(yōu)勢,定位精度可達(dá)?0.05mm,所以常常應(yīng)用于電子、半導(dǎo)體等精密的行業(yè)。
(3)柔韌性強(qiáng)。毫無疑問,電缸的柔韌性遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于氣缸。由于控制器可以與PLC直接進(jìn)行連接,對電機(jī)的轉(zhuǎn)速、定位和正反轉(zhuǎn)都能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制,在一定程度上,電缸可以根據(jù)需要隨意進(jìn)行運(yùn)動;由于氣體的可壓縮性和運(yùn)動時產(chǎn)生的慣性,即使換向閥與磁性開關(guān)之間配合地再好也不能做到氣缸的準(zhǔn)確定位,柔韌性也就無從談起了。
在技術(shù)性能方面,本人認(rèn)為電動和氣動各有所長,首先電動執(zhí)行器的優(yōu)勢主要包括:
(1)結(jié)構(gòu)緊湊,體積小巧。比起氣動執(zhí)行器,電動執(zhí)行器結(jié)構(gòu)相對簡單,一個基本的電子系統(tǒng)包括執(zhí)行器,三位置DPDT開關(guān)、熔斷器和一些電線,易于裝配。
(2)電動執(zhí)行器的驅(qū)動源很靈活,一般車載電源即可滿足需要,而氣動執(zhí)行器需要?dú)庠春蛪嚎s驅(qū)動裝置。
(3)電動執(zhí)行器沒有"漏氣"的危險,可靠性高,而空氣的可壓縮性使得氣動執(zhí)行器的穩(wěn)定性稍差。
(4)不需要對各種氣動管線進(jìn)行安裝和維護(hù)。
(5)可以無需動力即保持負(fù)載,而氣動執(zhí)行器需要持續(xù)不斷的壓力供給。
(6)由于不需要額外的壓力裝置,電動執(zhí)行器更加安靜。通常,如果氣動執(zhí)行器在大負(fù)載的情況下,要加裝消音器。
(7)電動執(zhí)行器在控制的精度方面更勝。
(8)氣動裝置中的通常需要把電信號轉(zhuǎn)化為氣信號,然后再轉(zhuǎn)化為電信號,傳遞速度較慢,不宜用于元件級數(shù)過多的復(fù)雜回路。
而氣缸的優(yōu)勢則在于以下4個方面:
(1)負(fù)載大,可以適應(yīng)高力矩輸出的應(yīng)用(不過,現(xiàn)在的電動執(zhí)行器已經(jīng)逐漸達(dá)到目前的氣動負(fù)載水平了)。
(2)動作迅速、反應(yīng)快。
(3)工作環(huán)境適應(yīng)性好,特別在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射和振動等惡劣工作環(huán)境中,比液壓、電子、電氣控制更。
(4)行程受阻或閥桿被扎住時電機(jī)容易受損。
氣壓傳動中將壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械
能的氣動執(zhí)行元件。氣缸有做往復(fù)直線運(yùn)動的和做往復(fù)擺動兩種類型(見圖)。做往復(fù)直線運(yùn)動的氣缸又可分為單作用氣缸、雙作用氣缸、膜片式氣缸和沖擊氣缸4種。
①單作用氣缸:僅一端有活塞桿,從活塞一側(cè)供氣聚能產(chǎn)生氣壓,氣壓推動活塞產(chǎn)生推力伸出,靠彈簧或自重返回。
②雙作用氣缸:從活塞兩側(cè)交替供氣,在一個或兩個方向輸出力。
③膜片式氣缸:用膜片代替活塞,只在一個方向輸出力,用彈簧復(fù)位。它的密封性能好,但行程短。
④沖擊氣缸:這是一種新型元件。它把壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為活塞高速(10~20米/秒)運(yùn)動的動能,借以做功。
⑤無桿氣缸:沒有活塞桿的氣缸的總稱。有磁性氣缸,纜索氣缸兩大類。
做往復(fù)擺動的氣缸稱擺動氣缸,由葉片將內(nèi)腔分隔為二,向兩腔交替供氣,輸出軸做擺動運(yùn)動,擺動角小于 280°。此外,還有回轉(zhuǎn)氣缸、氣液阻尼缸和步進(jìn)氣缸等。
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