幾例與流體工作介質(zhì)有關(guān)的設(shè)備故障維修

李國進(jìn)

處理設(shè)備故障，大家習(xí)慣于從設(shè)備部件本身機(jī)械原理、結(jié)構(gòu)、材料、剛度、強(qiáng)度、精度、磨損、變形情況或從外部環(huán)境(如溫濕度、振動、負(fù)載情況)去分析查找問題，容易忽略與其機(jī)械部件緊密配合工作的流體介質(zhì)的質(zhì)量狀況。從分析流體工作介質(zhì)的pH值、黏度、流量、壓力、牌號、工作溫度等入手，也可查出一些故障的根本原因。

一、空氣循環(huán)熱處理電爐工作中零件料框自己緩慢下降

美國產(chǎn)8m空氣循環(huán)熱處理電爐約使用了兩年，工作中時常出現(xiàn)零件料框自己緩慢下降現(xiàn)象，同時出現(xiàn)料框高度錯誤報警并停機(jī)的故障。檢修時發(fā)現(xiàn)，控制油路的一個單向閥的閥芯錐體密封面出現(xiàn)粗糙的環(huán)狀帶，故更換或修復(fù)單向閥。但修復(fù)或更換單向閥閥芯后最多能維持3～5個月，之后又出現(xiàn)相同故障，于是又修復(fù)或更換，如此反復(fù)，很長時間以來無法找到故障根本原因。

由于環(huán)境溫度較高，要求液壓油阻燃、液壓油閃點(diǎn)高，因此采用特殊的磷酸脂液壓油。使用時間較長后油液酸性化，pH值過低，腐蝕單向閥密封錐面，單向閥不能完全密封產(chǎn)生泄漏，從而使料框升降油缸在料框重力作用下緩慢下落。

定期取樣化驗(yàn)油液pH值，當(dāng)pH＜7時，必須盡快更換同型號液壓油，從此該設(shè)備再沒有出現(xiàn)上述故障現(xiàn)象。

二、瑞典ABB公司77000t橡皮囊液壓成型機(jī)換熱器漏油

啟動設(shè)備工作，在油液通過熱交換器管路循環(huán)攪拌升溫過程中，回路中板式熱交換器的換熱片間漏出大量蓖麻液壓油。剛開始懷疑是換熱片間的密封圈壞了，打算拆卸分解熱交換器后檢查更換密封圈。但在用熱水清洗換熱片上殘存的油時，發(fā)現(xiàn)蓖麻油在10℃以下的氣溫下非常黏，流動性極差，而在20℃的溫水中卻很快溶化，流動性很好，于是懷疑是由于環(huán)境溫度過低引起蓖麻油黏度過大、流動性變差，導(dǎo)致?lián)Q熱器漏油。

時值深冬，泵房內(nèi)空氣加熱器損壞，10多天都未開動使用設(shè)備。泵房內(nèi)環(huán)境溫度過低，液壓蓖麻油黏度過高，流動性變差，致使板式換熱器中殘存的蓖麻油堵塞液壓油換熱通路，泵工作時換熱循環(huán)回路油壓過高，超過了換熱器密封件能承受的壓力，從而導(dǎo)致蓖麻油從板式換熱器的換熱片之間泄漏出來。

拆卸分解熱交換器，用70℃左右的清水浸泡清洗掉附著在換熱片上殘存的蓖麻油。組裝好熱交換器，恢復(fù)好熱交換回路。修復(fù)泵房電加熱器，并將泵房環(huán)境溫度加熱至20℃左右并保持12h以上。再正常啟動設(shè)備，設(shè)備正常工作，再未出現(xiàn)換熱器漏油現(xiàn)象。

三、冷凍庫壓縮機(jī)電機(jī)定子繞組頻繁燒毀

曾經(jīng)在5～6年內(nèi)，-80℃膠液冷凍庫壓縮機(jī)電機(jī)定子繞組，每隔3～6個月就擊穿一次，先后分別懷疑過繞組漆包線質(zhì)量問題、電網(wǎng)尖峰電壓沖擊擊穿、壓縮機(jī)液擊等，但一直找不到壓縮電機(jī)繞組燒毀的真正原因。

南方空氣潮濕（尤其在夏季），維修工人往壓縮機(jī)內(nèi)加裝氟里昂時，未將氟里昂介質(zhì)進(jìn)行除濕干燥處理，未將壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、連接管路中的水汽用氮?dú)馊コ蓛簟Ｔ诟邷叵?，部分氟里昂與混雜其中的水汽結(jié)合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成腐蝕性極強(qiáng)的氫氟酸（HF），腐蝕溶解浸泡在其中的壓縮機(jī)電機(jī)定子線圈漆包線，導(dǎo)致線圈絕緣破壞，線圈匝間耐壓逐漸降低，最終產(chǎn)生壓縮機(jī)電機(jī)線圈匝間短路而燒毀電機(jī)。

每次向壓縮機(jī)里加注氟里昂制冷介質(zhì)之前，一定要將壓縮機(jī)、蒸發(fā)器、連接管路中的水汽用氮?dú)馊コ蓛簦⒎锇褐评鋭┍旧磉M(jìn)行干燥處理，并定期檢查壓縮機(jī)上制冷劑視窗顏色的變化。經(jīng)這樣處理修復(fù)的壓縮機(jī)電機(jī)繞組，再沒有出現(xiàn)擊穿燒毀現(xiàn)象。

四、靜力試驗(yàn)液壓泵站多臺泵與電機(jī)聯(lián)結(jié)花鍵頻繁損壞

飛機(jī)全機(jī)靜力試驗(yàn)液壓泵站上，有同型號的5臺意大利ATOS定量葉片泵。投入使用半年后，多臺泵相繼出現(xiàn)噪聲振動過大、輸出壓力不穩(wěn)、高壓上不去等故障。檢修時發(fā)現(xiàn)電機(jī)與泵之間的花鍵軸齒均已嚴(yán)重?fù)p壞。更換花鍵軸后，僅運(yùn)行了幾個月，相同故障又重復(fù)出現(xiàn)。又懷疑泵與電機(jī)之間的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)有問題，打算重新設(shè)計聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)。但此時有人提出，泵站中的液壓油可能有問題。新泵站油箱按習(xí)慣加入的是YH-10航空液壓油，而新泵站進(jìn)口意大利油泵要求液壓油為32號或46號抗摩液壓油，實(shí)際在用的液壓油黏度遠(yuǎn)低于泵要求的黏度。因此，葉片泵葉片與缸體之間無法形成具有足夠潤滑和阻尼作用的油膜，油液中產(chǎn)生大量氣泡，葉片沖擊過大，輸出油壓不穩(wěn)，泵的輸入轉(zhuǎn)軸沖擊振動過大，使泵與電機(jī)聯(lián)結(jié)的內(nèi)外花鍵之間來回撞擊，花鍵齒損壞。

將原YH-10航空液壓油，更換成具有較高黏度和具有耐磨性的HM-32液壓油，至今該設(shè)備運(yùn)行正常。

五、數(shù)控機(jī)床三個坐標(biāo)分別出現(xiàn)伺服電機(jī)負(fù)載率過大

KV1400D三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床，加工零件尺寸超差。首先檢查各伺服電機(jī)負(fù)載率變化情況，發(fā)現(xiàn)Y軸負(fù)載率靜態(tài)時40%～60%，動態(tài)時達(dá)70%以上。正常情況下，該類貼塑滑軌機(jī)床的負(fù)載率一般靜態(tài)應(yīng)＜20%。進(jìn)一步查找Y軸負(fù)載過重原因，檢查電氣伺服驅(qū)動參數(shù)和伺服模塊，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)、對換對比，故障依然，可以排除電氣系統(tǒng)問題。檢查Y軸絲杠軸承、導(dǎo)軌等機(jī)械系統(tǒng)狀況，沒有發(fā)現(xiàn)問題。在查找Y軸負(fù)載過重原因的過程中，時而又出現(xiàn)X軸負(fù)載明顯增加，之后不久又出現(xiàn)Z軸負(fù)載率增加。整個排故分析斷斷續(xù)續(xù)進(jìn)行了大約一年時間，結(jié)果始終未找到原因。最后發(fā)現(xiàn)導(dǎo)軌潤滑油加錯，所加油液抗磨抗剪性能差，無防爬性能，滑動導(dǎo)軌運(yùn)動副之間油膜抗極壓強(qiáng)度低，導(dǎo)軌副之間摩擦阻力增大，導(dǎo)致伺服電機(jī)負(fù)載率過大。

將集中式潤滑泵中的油，更換為L-HG 68液壓導(dǎo)軌油后，讓潤滑泵連續(xù)供油，并使各導(dǎo)軌來回運(yùn)動多次，使新油充分到達(dá)導(dǎo)軌各處。之后檢查各軸伺服電機(jī)負(fù)載率情況，負(fù)載率均在20%以下，一般在10%～18%之間。此后機(jī)床加工零件合格，運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

六、數(shù)控五面龍門銑床出現(xiàn)X軸負(fù)載電流過大且劇烈波動

TS4312德國產(chǎn)數(shù)控五面龍門銑床，機(jī)床安裝交付時各項精度非常高，零件加工精度也高。但使用半年多后，機(jī)床時常出現(xiàn)X軸負(fù)載電流過大報警，檢查X軸伺服電機(jī)電流變化情況，發(fā)現(xiàn)電流波動劇烈，且伴有X軸工作臺爬行現(xiàn)象。檢查X軸靜壓導(dǎo)軌精度，發(fā)現(xiàn)直線度等均嚴(yán)重超差。機(jī)床X軸導(dǎo)軌驅(qū)動均為三面靜壓結(jié)構(gòu)，對直線度等幾何精度要求較高，對床身導(dǎo)軌變形非常敏感。

檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)床地基沉降，床身變形，X軸導(dǎo)軌變形，直線度超差。X軸閉式三面靜壓導(dǎo)軌運(yùn)動副之間、蝸桿蝸母副之間間隙過大、且不均勻，靜壓油液在靜壓腔中的泄漏過大，導(dǎo)致工作臺、蝸桿蝸母副之間不能懸浮，工作臺與床身導(dǎo)軌之間產(chǎn)生接觸摩擦，X軸運(yùn)動阻力過大。因此，X軸伺服電機(jī)負(fù)載電流過大且波動劇烈。

由于該機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，維修操作空間狹窄，無法完全恢復(fù)機(jī)床床身導(dǎo)軌的直線度等幾何精度，只能通過加大靜壓油供給流量（更換更大流量的油泵），同時提高油液黏度的辦法(更換高黏度液壓油)來補(bǔ)償由于機(jī)械變形、磨損導(dǎo)致的靜壓腔泄漏量過大引起的靜壓壓力不足、不穩(wěn)問題。經(jīng)這樣處理后，該設(shè)備一直工作至今。

七、數(shù)控銑床主軸電機(jī)嚴(yán)重發(fā)熱故障

XK715三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床在大修改造時，修磨主軸錐孔，更換主軸軸承。裝機(jī)試運(yùn)行，主軸運(yùn)行聲音正常，但主軸溫升較快，尤其在高速時發(fā)熱嚴(yán)重。

查找出的原因是，新員工缺乏主軸維修經(jīng)驗(yàn)，主軸軸承中加注的潤滑脂過滿。主軸高速旋轉(zhuǎn)時，大量潤滑脂被甩出，潤滑脂無去路，使軸承內(nèi)外圈之間的潤滑液形成一個高壓油區(qū)，使?jié)櫥耗Σ猎黾?，致使主軸軸承發(fā)熱、溫升加快。

重新清洗主軸軸承，控制潤滑脂加注量，加注量為滿量的1/2～2/3，同時讓潤滑脂填實(shí)軸承滾珠(柱)、滾道。重新運(yùn)行主軸，主軸在低速、高速下運(yùn)行聲音正常、溫升正常。

八、數(shù)控瓦楞磨床X軸滾珠絲桿螺母副運(yùn)行噪聲過大

機(jī)床自安裝交付使用半年后，逐漸出現(xiàn)X軸滾珠絲桿螺母副運(yùn)行噪聲過大現(xiàn)象，“嘩嘩嘩…”的響聲，隨著時間的推移，響聲越來越大。

分解、拆卸X軸滾珠絲桿螺母副，發(fā)現(xiàn)每個滾珠表面都十分粗糙，有許多呈黑褐色的凹坑。剛開始分析估計是滾珠的質(zhì)量問題，另外懷疑是由于滾珠絲杠的預(yù)緊力調(diào)得過大，致使?jié)L珠承受的接觸應(yīng)力過大而產(chǎn)生的機(jī)械剝蝕現(xiàn)象。更換了新滾珠后，沒有多久又出現(xiàn)相同故障。之后又更換了一套新的德國原裝滾珠絲杠螺母副，使用時間稍長了一些，但隨著使用時間的延長，噪聲還是越來越大。該機(jī)床工作原理有點(diǎn)類似于平面磨床，對工作臺運(yùn)動的X軸沒有定位精度要求，因此，X軸絲杠副的噪聲不存在對機(jī)床加工精度的影響。

進(jìn)一步分析原因認(rèn)為，機(jī)床強(qiáng)力磨削產(chǎn)生大量夾雜有金屬粉末的磨料沙泥，加上兩臺各11kW的冷卻液泵產(chǎn)生高壓大流量冷卻液沖刷磨削區(qū)，使帶金屬粉末的大量磨料沙泥進(jìn)入X軸導(dǎo)軌絲杠防護(hù)罩中，X軸頻繁來回運(yùn)動，加上防護(hù)罩的防水層磨損，大量冷卻液進(jìn)入到X軸導(dǎo)軌與絲杠的循環(huán)潤滑油液中。X軸導(dǎo)軌絲杠潤滑油，由于摻入冷卻液而很快乳化、變酸(pH＜7)。由于生產(chǎn)任務(wù)不飽滿，機(jī)床時常閑置一周以上，殘存在絲杠螺母滾珠與滾道之間的酸化潤滑油，在滾珠與滾道之間形成原電池，使?jié)L珠滾道產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，表面腐蝕出許多呈黑褐色的凹坑，使X軸滾珠絲杠螺母副在運(yùn)動過程中產(chǎn)生異常噪聲。

由于該故障為機(jī)床設(shè)計原因造成，很難從根本上解決問題，只能采取一些簡單可行的辦法來減緩故障的發(fā)生。具體措施是在導(dǎo)軌防護(hù)罩上增加一層軟PVC塑料，以減少磨料沙泥對防護(hù)罩的破壞，在機(jī)床固定防護(hù)罩上增加一套抽風(fēng)除濕裝置，以減小磨削加工區(qū)域產(chǎn)生的水霧。經(jīng)常檢查X軸潤滑油狀況，發(fā)現(xiàn)有乳化變質(zhì)趨勢，立即予以更換。保持每天開機(jī)并運(yùn)動各坐標(biāo)軸，以防止殘存的酸化潤滑油由于長期靜止而產(chǎn)生原電池，從而避免電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。

這里應(yīng)注意，鋼鐵材料的零部件如果是氧化腐蝕，其表面應(yīng)呈紅褐色(紅色)。如果是電化學(xué)腐蝕，其表面應(yīng)呈黑褐色（黑色）。所以，從被腐蝕表面顏色的不同，可以分析出是發(fā)生了什么樣的腐蝕，從而采取相應(yīng)對策。