液压软管常见故障及原因分析

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液压软管是混凝土输送泵、挖掘机、装载机等工程机械中的重要部件,然而它常常不被人们所重视,在使用中出现渗漏、裂纹、破裂、松脱等故障时,往往不分析故障原因而只是简单地更换软管,使用不久后又会重复相同的故障。液压软管的松脱或破裂,不但浪费油液,污染环境,而且影响工作效率,甚至发生事故,危及人机安全。


液压软管的故障分析原因:使用不当、系统设计不合理和软管制造不合格等。


下面将结合本人在实际工作中的经验,对其作出详细论述。


首先,对管材的特性进行分析。软管分为橡胶管和塑料管,塑料管价格便宜,安装方便,但承载能力差,易老化,只适用于回油管或泄油管;橡胶管分高压胶管和低压胶管两种,高压胶管一般由外胶层、钢丝加强层、中胶层和内胶层四部分组成。内胶层直接与液压油接触,一用合成橡胶制成。胶管的承载能力取决于加强层,该层是胶管的骨架,通常用钢丝编织或缠绕而成。中高压多数采用钢丝编织体为骨架,高压、超高压多采用钢丝缠绕骨架。外胶层一般用耐磨、耐蚀性好的橡胶制成,以保证加强层不受机械损伤、化学腐蚀、潮湿生锈,低压胶管以编织棉、麻线代替编织钢丝,一般用于低压回油管道。


软管故障一般表现在以下四个方面:外胶层的故障、内胶层的故障、加强层的故障、破裂口处的故障。液压软管的故障原因及对策如下所述:


1.外胶层的故障


(1) 软管外表出现裂纹


软管外表出现裂纹的主要原因是软管在寒冷环境下受到弯曲。若发现软管外表有裂纹,要注意观察软管内胶是否出现裂纹,决定是否立即更换软管。因此在寒冷环境中不要随意搬动软管或拆修液压系统,必要时应在室内进行。如果需长期在较寒冷环境中工作,应换用耐寒软管。


(2)软管外表面出现鼓泡软管外表面出现鼓泡的原因是软管生产质量不合格,或者工作时使用不当。如果鼓泡出现在软管的中段,多为软管生产质量问题,应及时更换合格软管;如果鼓泡出现在软管的接头处,很可能是接头安装不当所致。软管接头号常有可拆式、扣压式两种。可拆式管接头在外套和接头号芯上做成六角形,便于经常拆装软管;扣压式管接头由接头外套和接头芯组成,装配时须剥离外胶层,然后在专门设备上扣压,使软管得到一定的压缩量。


(3)软管未破裂但大量渗油软管大量渗油但未发现破裂,其原因是软管内通过高压液流时,内胶被冲蚀、擦伤,直至大面积漏出钢丝层导致大量渗油。这一故障一般出现在管道弯曲处,应检查更换软管,并确保软管在使用中弯曲半径符合技术要求。


(4)软管外胶层严重变质,表面出现微裂这是软管自然老化的表现。由于老化变质,外层不断氧化使其表面覆盖上一层臭氧,随着时间延长而加厚,软管在使用中只要受到轻微弯曲,就会产生微小裂纹。遇到这种情况,应更换软管。


2.内胶层的故障


(1)软管内胶层坚硬,并有裂纹:主要原因是橡胶制品中由于加入增塑剂,使软管柔韧可塑。但软管过热,会使增塑剂溢出。另外过热的油液通过系统中的缸、阀或其它元件时,如果产生较大的压降会使油液发生分解,导致软管内胶层氧化而变硬。遇到这种情况,应先检查系统工作温度是否正常,阀节流处、泵的吸油道是否畅通等,排除一切引起油温过高和使油液分解的因素后更换软管。若仅仅是在软管破裂口下方的内胶发硬,而上方保持良好,这是因为软管破裂处过分压扁、弯曲过急或扭转等现象导致油液发热和加快氧化,引起内胶发硬。


(2)软管内胶层严重变质,明显发胀:软管内胶层严重变质,明显发胀的原因是软管内胶材质与液压系统用油不相容,软管受到化学作用而变质。若发生此现象,应检查油箱,因有可能在回油口处发现碎橡胶片。对此应检查系统油液与软管内胶材质的相容性和工作温度是否合乎标准。


3.表现在加强层的故障


(1)软管破裂,破口附近编织钢丝生锈软管破裂,剥去外胶层检查,发现破口附近编织钢丝生锈。这主要是由于该层受潮湿或腐蚀性物质的作用所致,削弱了软管强度,导致高压时破裂。出现这种情况,一般伴有外胶层断裂、擦伤或严重变质等现象,使外层失去对加强层的保护作用。对此必须先检查和排除对外胶层的机械破坏、化学腐蚀、高温烘烤等一切不良因素,再更换软管。但是也有外胶层保持良好仍出现加强层生锈而破裂的情况,且破裂口通常在距离软管接头号200mm 的范围内,其原因多数是接头不合格,湿气进入外套的内边缘,使加强层吸收湿气,导致生锈引起软管耐压强度降低而破裂。


(2)软管加强层未生锈,但加强层出现不规则断丝现象。软管破裂,剥去外胶层未发现加强层生锈,但加强层长度方向出现不规则断丝,其主要原因是软管受到高频冲击力的作用。编织加强层的钢丝与钢丝之间有很多交叉点,当管内压力发生较大变化时,这些交叉点也随着管径的变化而错动,钢丝之间相互摩擦。若软管受到高频冲击压力,交叉点发生频繁摩擦,导致钢丝折断。对于常受高频冲击的软管,应选用钢丝缠绕骨架作为加强层。


4.表现在破裂口处的故障


(1)软管一处或多处破裂,裂口整齐,其它部位保持良好。发生这种现象的原因主要是系统压力过高,超过了软管的耐压能力。若系统压力符合要求,应检查所用软管的实际耐压能力是否符合设计要求。


(2)软管破裂处出现扭转,发生这种现象的原因是软管在安装或使用过程中受到过分的扭转所致。软管受扭转后,加强层结构改变,编织钢丝问的间隙增加,降低了软管的耐压强度,在高压作用下软管易破裂。因此,在使用或保管软管过程中,不要使软管承受扭转力矩,安装软管时尽量使两接头号的轴线处于运动平面上,以免软管在运动中受扭。


(3)软管破裂口处钢丝卷曲,破口附近有明显缩颈现象,加强层松散这种现象的原因是软管受到过分的拉伸变形,各层分离,降低了耐压强度。软管在高压作用下会发生长度方向的收缩或伸长,般伸缩量为常态下的+2%~4%。若软管在安装时选得太短,工作时就受到很大的拉伸作用,严重时出现破裂或松脱等故障;另外,软管的跨度太大,则软管自重和油液重量也会给软管一个较大的拉伸力,严重时也会发生上述故障。解决办法:若是安装时拉得太紧,应更换加长的新管;若是跨度太大,应增设中间支承夹。


总结,通过以上分析,今后在使用液压软管时应注意以下事项:


①软管布置要尽量避免热源,远离发动机排气管的表现。必要时可采用套管或保护屏等装置,以免软管受热变质。


②软管必须交叉或工作时可能与机械表面发生摩擦的地方,应用软管夹或弹簧等保护装置,以免胶管外层受到损伤。


③软管必须弯曲时,弯曲半径不宜过小,应大于9倍外径。胶管与接头连接处应有一段大于管子外径2倍的直线段。


④软管安装时应避免处于拉紧状态,即使软管两端没有相对运动的地方,也要保持软管松弛,张紧的软管在压力作用下会膨胀,强度降低。


⑤安装过程中不要扭曲软管。软管受到轻微扭转就有可能使其强度降低和松脱接头,装配时应将接头拧紧在软管上,而不是将软管拧紧在接头上。


⑥软管如配置在关键部件上,建议对其进行定期检查或更换。