气动安装、调试及故障诊断

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管道的安装与调试

1、 管道的安装

安装前应彻底检查、清洗管道中的粉尘等杂物，经检查合格的管道需吹风后才能安装。安装时应按管路系统安装图中标明的安装、固定方法安装，并要注意如下问题：

1）管道接口部分的几何轴线必须与管接头的几何轴线重合。否则会产生安装应力或造成密封不好；

2）螺纹连接头的拧紧力矩要适中。既不能过紧使管道接口部分损坏，也不能过松而影响密封；

3）为防止漏气，连接前螺纹处应涂密封胶。螺纹前端2~3牙不涂密封胶或拧入2～3牙后再涂密封胶，以防止密封胶进入管道内；

4）软管安装时应避免扭曲变形。在安装前，可在软管表面沿软管轴线涂一条色带，安装后用色带判断软管是否被扭曲。为防止拧紧时软管的扭曲，可在最后拧紧前将软管向相反方向转动1/8～1/6圈；

5）软管的弯曲半径应大于其外径的9～10倍。可用管接头来防止软管的过度弯曲；

6）硬管的弯曲半径一般情况下应不小于其外径的2.5～3倍。在弯管过程中，管子内部常装入填充剂支承管壁，从而避免管子截面变形；

7）管路走向要合理。尽量平行布置，减少交叉，力求最短，弯曲要少，并避免急剧弯曲。短软管只允许作平面弯曲，长软管可以作复合弯曲；

8）安装时应注意保证系统中的任何一段管道均能自由拆装;

9）压缩空气管道要涂标记颜色，一般涂灰色或蓝色，精滤管道涂天蓝色。

2、管道的调试

管路系统的调试主要包括密封性试验和工作性能试验，调试前要熟悉管路系统的功用、工作性能指标和调试方法。

密封性试验前，要连接好全部管路系统。压力源可采用高压气瓶，其输出气体压力不低于试验压力。用皂液涂敷法或压降法检查密封性。当发现有外部泄漏时，必须先将压力降到零，方可进行拆卸及调整。系统应保压2小时。

密封性试验完毕后，即可进行工作性能试验。这时管路系统具有明确的被试对象，重点检查被试对象或传动控制对象的输出工作参数。

气控元件的安装

1）安装前应查看阀的铭牌，注意型号、规格与使用条件是否相符，包括电源、工作压力、通径和螺纹接口等。

2）安装减压阀之前的管路系统必须经过清洗，减压阀安装时必须使其后部靠近需要减压的系统，并保证阀体上的箭头方向与系统气体的流动方向一致。阀的安装位置应方便操作以及便于观察压力表。减压阀不用时应旋松调压手柄，以免膜片长期受压引起塑性变形。在环境恶劣粉尘多的场合，还需在减压阀前安装过滤器。油雾器则必须安装在减压阀的后面。

3）滑阀式方向控制阀须水平安装，以保证阀芯的换向阻力相等，使方向控制阀可靠工作。

4）人工操纵的阀应安装在便于操作的地方，操作力不宜过大。脚踏阀的踏板位置不宜过高，行程不能过长，脚踏板上应有防护罩。在有激烈振动的场合，人控阀应附加锁紧装置以保证安全。

5）安装机控阀时应保证使其工作时的压下量不超过规定行程。

6）用流量控制阀控制执行元件的运动速度时，原则上应将其装设在气缸接口附近。

气控系统的调试

1、调试前的准备工作

1）机械部分动作经检查完全正常后,方可进行气动回路的调试。

2）在调试气动回路前，首先要仔细阅读气动回路图。

阅读气动回路图时应注意下面几点：

1）阅读程序框图。通过阅读程序框图大体了解气动回路的概况和动作顺序及要求等。

2）气动回路图中表示的位置(包括各种阀、执行元件的状态等)均为停机时的状态。因此，要正确判断各行程发信元件，如机动行程阀或非门发信元件此时所处的状态。

3）详细检查各管道的连接情况。在绘制气动回路图时，为了减少线条数目，有些管路在图中并未表示出来，但在布置管路时却应连接上。在回路图中，线条不代表管路的实际走向。只代表元件与元件之间的联系与制约关系。

4）熟悉换向阀(包括行程阀等)的换向原理和气动回路的操作规程。

5）熟悉气源，向气动系统供气时，首先要把压力调整到工作压力范围(一般为0.4～0.5MPa)。然后观察系统有无泄漏，如发现泄漏处，应先解决泄漏问题。调试工作一定要在无泄漏情况下进行。

6）气动回路无异常的情况下，首先进行手动调试。在正常工作压力下，按程序进程逐个进行手动调试，如发现机械部分或控制部分存在不正常的现象时，应逐个予以排除，直至完全正常为止。

7）在手动动作完全正常的基础上，方可转入自动循环的调试工作。直至整机正常运行为止。

2、空载试运转

空载试运转不得少于2h，注意观察压力、流量、温度的变化。如果发现异常现象．应立即停车检查，待排除故障后才能继续试运转。

3、负载试运转

负载试运转应分段加载，运转不得少于4h，要注意油位、摩擦部位的温升等变化。在调试中应作好记录，以便总结经验，找出问题。

气动系统的使用和维护

1、气动系统使用注意事项

1）应严格管理压缩空气的质量，开车前后要放掉系统中的冷凝水，定期清洗分水滤气器的滤芯。

2）开车前要检查各调节手柄是否在正确位置，行程阀、行程开关、挡块的位置是否正确、牢固，对导轨、活塞杆等外露部分的配合表面应预先擦拭。

3）熟悉元件控制机构的操作特点,要注意各元件调节手柄的旋向与压力、流量大小变化的关系,严防调节错误造成事故。

4）系统使用中应定期检查各部件有无异常现象,各连接部位有无松动；油雾器、气缸、各种阀的活动部位应定期加润滑油。

5）阀的密封元件通常用丁腈橡胶制成，应选择对橡胶无腐蚀作用的透平油作为润滑油（ISOVG32）。即使对无油润滑的元件，一但用了含油雾润滑的空气后，就不能中断使用。因为润滑油已将原有油脂洗去，中断后会造成润滑不良。

6）设备长期不用时，应将各手柄放松，以免弹簧失效而影响元件的性能。

7）气缸拆下长期不使用时，所有加工表面应涂防锈油，进排气口加防尘塞。

8）元件检修后重新装配时，零件必须清洗干净，特别注意防止密封圈剪切、损坏，注意唇形密封圈的安装方向。

2、气动故障的避免

2.1 防止产生油泥

压缩机油变成微滴混入压缩空气中，再被送入管路里，这时的油滴几乎都成 0 . 0 1～ 0 . 8μm大小的微滴。

此外 ,由于压缩机油排出阀腔后一般有 1 2 0℃～2 2 0℃的高温 ,因此 ,送到气动管路中的油滴呈氧化状态混在压缩空气中。

我们把这种氧化后的压缩机油叫做油泥，由于在氧化过程中变色，其黏性增加，从液态逐渐固态化了。根据其外观特征可以对油泥进行分类：

1水溶性油泥 ,可以溶解于水中 ;

2焦炭状油泥 ,这是很硬的油泥 ,产生于高温部位 ,因此又称之为高温油泥 ;

3粉状油泥 ,这是坚硬的粉末状油泥 ,基本上呈石墨状 ;

4胶状油泥 ,这是一种液状的高黏度油泥,由于成因不同而有不同的种类。

在油泥中 ,胶状油泥最成问题。

在高温时 ,胶状油泥黏度降低 ,它呈微滴状混入压缩空气中 ,其中几微米以下的会通过普通的过滤器 (5～ 40 μm)而附着在阀、气缸和管接头上。

油泥对气动元件的影响主要表现在 :

1在冷却器上积炭 ,不易清除 ;

2使诸如 O形圈等密封件膨胀和收缩 ;

3引起锈蚀 ,因为油泥的水溶液 (冷凝水 )是酸性的 ,酸性的溶液容易腐蚀元件 ;

4引起电磁阀的误动作 ,金属密封时出现黏合现象 ,软密封时 ,油泥使橡胶老化而产生误动作 ;

5堵住小孔空气通路。

为了让气动元件正常动作 ,消除油泥的不良影响 , 可以采取如下措施 :

1将压缩机油换成专用油 ,以防止油泥产生。

压缩机专用油必须是不易氧化的润滑油 ,即使是在严酷的条件下 (诸如暴露在高温高压下 )也不易氧化 ;

2借助油雾分离器 ,将所产生的油泥在侵入气动元件之前分离出来。

由于油泥呈非常小的微粒到处飞溅 ,用通常气源净化装置中所使用的过滤器是不可能滤掉的。

所以要采用能滤除这种混于气体中的油泥的专用过滤器来防止油泥侵入回路。

如图 2所示 ,在气源净化装置的过滤器与调压阀之间设置一个油雾分离器 ,这种回路可以有效地防止油泥侵入气动元件。

采用以上综合措施可以有效地去除压缩空气中的油泥。

除此之外 ,定期对管路内部和电磁阀的阀芯、阀套进行清洗 ,可以减小残留的油泥的影响 ,使气动系统正常工作。

2.2 注意润滑问题

气动元件大都有相对滑动面。

对于这些相对滑动面润滑的好坏，直接关系到换向阀、执行器是否正常动作、是否漏气等。

润滑的目的是在相对滑动表面形成油膜 ,防止表面之间直接接触，减小滑动阻力 ,减少磨损 ,提高效率 ,延长元件的使用寿命。

气动系统的润滑方式一般采用油雾器使润滑油呈油雾状混入压缩气体中，到达各个元件使之润滑。

由于是用油雾器使油呈雾状进行润滑的 ,因此所使用的油的黏度要合适,否则形成不了油雾。

从黏度和性能稳定性来看，采用透平油 ISOVG32是最合适的。

虽然使用黏度相同的液压油也可以 ,但有些液压油 (如磷酸酯系、氯化、碳化、氢系 )会出现侵蚀 O形圈的情况 ,因此不能使用。

采用油雾器将油雾送到各气动元件,有可能出现油雾达不到执行器的情况。这时应考虑适当缩短中间配管的长度。

2.3 防止冻结

由于压缩空气中不可避免地含有水蒸汽成份 ,因此在绝热膨胀或周围温度变化时都会产生水分凝结于各个元件中的现象。

借助后冷却器可以在一定程度上除去压缩空气中的水蒸汽。

在环境温度低于 5℃和瞬间耗气量过多的场合 ,压缩空气中的微量水蒸汽会产生冻结现象 ,损坏元件。

这时必须采取相应的防冻办法。

常用的防冻办法有:

(1 )设置空气干燥器以除掉压缩空气中的水分 ;

(2 )供给乙二醇作为润滑油 ;

(3 )提高周围温度 ,例如对元件供热或整个工作车间装暖气。

除掉压缩空气中的水分 ,还必须设置过滤器、后冷却器 ,通过日常检查维修对冷凝水进行及时处理 ,作业结束之后应将气动系统中的残余空气排放干净等。

2.4 从压缩空气中排出许多冷凝水

(1 )忘记排放储气罐、过滤器等的冷凝水。

对策: 打开冷凝水开关排水。

(2 )后冷却器能力不足。

对策: 加大冷却水量或提高后冷却器的能力。

(3 )采气口设置不当, 流入雨水。

(4)压缩机油不合适。

对策: 如果使用低黏度的油, 冷凝水量将增多。

(5)梅雨期间引起潮湿。

对策: 季节不同冷凝水量也不一样, 进入梅雨期要特别注意排放冷凝水。

2.5 防止压缩空气混入灰尘

对于由周围环境造成的尘埃 ,可以在阀的进气口装过滤器 ,给其他元件装上防尘保护罩。

配管时应注意其内部不要混入铁屑或灰尘 ,还要注意防止连接处的密封材料混入 ,配管完毕 ,应使用压缩空气充分吹洗元件与管道的内部。

气路管道尽可能选用不生锈、耐腐蚀的材料。

2.6 压缩空气的压力问题的分析与处理

可以通过声音来发现漏气 ,如果是少量漏气 ,可用涂肥皂水的办法发现然后修理。如果是压缩机故障 ,要更换其零件诸如活塞环等。

3、气动元件故障分析

1 、压力阀的故障及排除

(1) 减压阀常见故障及排除方法

减压阀本身的故障包括混入异物，元件内部的故障，性能上的问题等。

外部原因产生的故障绝大多数是由气源处理得好坏(即压缩空气质量)所决定。

性能上、功能上的故障主要是元件选择不当，元件质量差所致。

一般减压阀常见故障及排除方法见表。

(2) 定值器常见故障及排除

定值器是一种高精度的减压阀，定值器的气源需去除尘土、水分、油分等杂质。

除用普通型空气过滤器外，建议采用冷冻式干燥器及精密型空气过滤器，以便进一步除去气源中的水分。

定值器常见故障及排除方法见表。

(3) 安全阀(溢流阀)故障及排除方法

安全阀的故障一般是阀内进入异物或密封件损伤，严重的故障主要是因回路和溢流阀不匹配以及元件本身的故障引起的。

一般安全阀(溢流阀)的常见故障及排除方法见表。

2、流量控制阀维护

用流量控制阀控制气缸的速度比较平稳，但气压控制比液压控制困难，这是由于空气具有可压缩性，一般气缸的运动速度不得低于30mm／s。

在气缸的速度控制中，若能充分注意以下各点，则在多数场合可以达到比较满意的效果。

1)彻底防止管路中的气体泄漏，包括各元件接管处的泄漏。

2)要注意减小气缸运动的摩擦阻力，以保持气缸运动的平衡。

为此需注意气缸缸筒的加工质量，使用中要保持良好的润滑状态。

要注意正确、合理地安装气缸。

超长行程的气缸应安装导向支架。

3)流量控制阀应尽量靠近气缸安装。

4)加在气缸活塞杆上的载荷必须稳定。

若这种载荷在行程中途有变化，则速度调节相当困难，甚至成为不可能。

在不能消除载荷变化的情况下，必须借助于液压力，有时也使用平衡锤或连杆等，这样能得到某种程度上的补偿。

5)必须注意调速阀的位置，原则上调速阀应设在气缸管接口附近。

3、换向阀故障分析与排除

气动换向阀是气压传动系统中的重要元件，其质量的好坏关系到整个系统能否正常工作。下面就气动换向阀失效的原因进行分析。

（1）换向不灵活

1)装配上有偏心 因为气动换向阀结合面的平面度误差，造成装配人员在安装紧固螺钉时用力过大，使阀体变形，从而引起阀芯偏心；

2)加工精度不够 气动换向阀阀芯、阀孔的制造精度较高，若加工精度不够，造成摩擦力增大，使阀芯运动不灵活，甚至卡死阀芯；

3)污染物楔入或粘合在阀芯和阀孔之间的间隙中污染物主要有固体颗粒、胶状油泥、锈迹等，这些污染物加剧了阀芯和阀孔间的磨损，同时也使阀芯运动的阻力增大，轻则使换向不灵活，重则使阀芯卡死。

（2）泄漏

1)内泄漏大 因为气动换向阀换向频繁，阀芯和阀孔之间的磨损使两者的配合间隙增大，引起内泄漏加大，这样使系统的能量损耗增大。若密封圈受到“油泥”腐蚀而损坏，也会引起内泄漏加大；

2)外泄漏严重 主要是由组合密封圈老化或密封圈受力变形而引起的。

（3） 操纵力不足

若换向阀两端的控制小孔堵塞，一方面使得控制气压不足，造成换向乏力，甚至不能换向；另一方面复位弹簧在长期频繁使用下，会出现疲劳变形，引起阀芯复位滞后，甚至不能复位；对于行程阀来说，要防止因挡铁和行程阀芯接触不良而引起的行程阀不能换向；对于先导式电磁换向阀来说，要防止因隔磁管与静铁芯焊口断裂而引起的先导阀阀芯拒动。

（4） 电磁线圈烧坏

这种现象的出现是因为线圈的励磁电流过大引起温度增高所致。

电磁线圈受潮、阀芯运动阻力过大，有灰尘等污染物进入线圈中，都能引起电磁线圈烧坏。

尤其是先导阀线圈烧坏的可能性更大。

总之，应提高换向阀的制造和装配精度，通过合理选用元件，加强气源的净化和换向阀的润滑来延长换向阀的使用寿命，进而保证系统正常工作。

（5）电磁阀振动的诊断与处理

产生此故障可能是由于电压过低、电磁铁的吸合面有异物、短路环线圈或整流子不良等。

可以通过恢复至正常电压、清除异物、刮平吸合面的凹凸、分解修理或更换零件等措施纠正。