液压与气动 ２００７年第１ １期
缆索维护机器人气动系统设计研究
李建永，李荣丽，姜生元，刘小勇，焦宏章
Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ｐｎｅｕｍａｔｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｃａｂｌｅ Ｍ ａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｒｏｂｏｔ
ＬＩ Ｊｉａｎ—ｙｏｎｇ，ＬＩ Ｒｏｎｇ—ｌｉ，ＪＩＡＮＧ Ｓｈｅｎｇ—ｙｕａｎ，ＬＩＵ Ｘｉａｏ—ｙｏｎｇ，ＪＩＡＯ Ｈｏｎｇ—ｚｈａｎｇ
（北华大学机械工程学院，吉林吉林１３２０２１）
摘要：以斜拉桥缆索的防腐喷涂为目标，研制一种全气动驱动的缆索维护机器人。提出了气动系统的
设计方案，并对气动系统的参数进行了计算，经室内实验验证了该气动系统工作可靠、性能稳定，对环境的适
应能力强，并在高空作业出现故障时可安全回收。
关键词：缆索维护；机器人；气动系统
中图分类号：ＴＨ１３８．７文献标识码：Ｂ文章编号：１０００．４８５８（２００７）１１－００６４．０４
０引言
随着我国交通事业的迅速发展，斜拉桥作为一种
美观实用的桥型越来越受到人们的青睐ｌ１ｊ。作为斜
拉桥主要承重构件的缆索，由于其长期暴露在空气中，
经过风吹雨打不可避免会出现腐蚀现象，因此对其定
期进行检测、清洗、无损探伤和涂装尤为重要Ｉ２ｊ。由
于传统的维护方式不仅工作效率低ｌ３ｊ、而且危险性
大，因此缆索维护需要智能化的装备。从世界的范围
看，缆索维护机器人的研究还处于起步阶段，国内的上
海交通大学率先进行了这方面的研究，并取得了一些
实用成果Ｉ４ｊ。缆索维护机器人按驱动形式可分为电
机连续轮式驱动、气动蠕动式、液压驱动等Ｉ５ｊ。其中
由于气动蠕动式驱动方式具有介质清洁、夹紧力具有
缓冲性、负载自适应性、气动系统简单及控制比较方便
等特点，应用得比较广泛。因此，本课题组采用了气动
驱动技术，构建了缆索维护机器人系统，并在机器人安
全控制策略上提出了新思想，为机器人技术应用于桥
梁维护领域奠定基础。
工案技术 ２
气动系统的维护管理与故障诊断
马 宁
（安阳钢铁集团冷轧有限公司条件保障部，河南安阳４５５０００）
摘要：气动系统特 ｇ．ＴＬ维护管理，对常见故障进行分析总结。
关键词：气动；维护管理；故障诊断
１ 引言
气压传动的动力介质是来自于自然界取之不尽的空气，环境污染
小，工程容易实现。气动技术在电子、机械、食品、化工以及印刷、
包装、纺织、汽车等各个行业，尤其是自动化生产装备和生产线中得
到了广泛应用，极大地提高了各个制造业的生产效率和产品质量。
与其他传动和控制方式相比，气动技术主要有以下几个优缺点：
优点： （１）空气作为其工作介质的，取之不尽，用之不竭，成 本低且利于环保；（２）气动装置形体轻便、结构简单、利于安装维护，
且压力等级不高，使用安金（３）输出功率以及速度的调节方便且容易；
（４）利用空气的可压缩性，可储存能量，实现集中供气。
缺点： （１）由于摩擦力在推力中占据的比例较大，气缸在低速
运动时，气缸的低速稳定性不如液压缸；（２）因为空气有可压缩性，
导致气缸的动作速度很容易受到负载的影响而变化。
２维护与原则与检查注意要点
基于气动系统的特点，气动元件正常使用条件下的寿命是可以估
算出来的。但是如果不进行预防性维护保养，气动元件就会过早损坏
或频繁发生故障，就会大大降低设备使用寿命。
因此，维护保养工作的重点是：保证清洁干燥的压缩空气；保证 气动系统的良好密封性；保证需要油雾润滑的元件得到充分的润滑；
保证系统及控制元件在规定的条件下工作，执行元件按预先设定的工
作要求工作。
维护保养方面，要严格执行在规定的间隔时间内进行检查和维护
保养。维护工作可以分为日常维护和定期维护。
（１）日常维护。检查系统元件润滑情况，主要是检查油雾器的 滴油速度和滴油量是否匹配，润滑油的颜色正常与否，以及油雾器中
是否混入有杂质和水分。
压缩空气气源供给及净化处理系统的管理，主要是空压机运转过
1．气动执行元件（气缸）故障
由于气缸装配不当和长期使用，气动执行元件（气缸）易发生内、外泄漏，输出力不足和动作不平稳，缓冲效果不良，活塞杆和缸盖损坏等故障现象。
（1）气缸出现内、外泄漏，一般是因活塞杆安装偏心，润滑油供应不足，密封圈和密封环磨损或损坏，气缸内有杂质及活塞杆有伤痕等造成的。所以，当气缸出现内、外泄漏时，应重新调整活塞杆的中心，以保证活塞杆与缸筒的同轴度；须经常检查油雾器工作是否可靠，以保证执行元件润滑良好；当密封圈和密封环出现磨损或损环时，须及时更换；若气缸内存在杂质，应及时清除；活塞杆上有伤痕时，应换新。
（2）气缸的输出力不足和动作不平稳，一般是因活塞或活塞杆被卡住、润滑不良、供气量不足，或缸内有冷凝水和杂质等原因造成的。对此，应调整活塞杆的中心；检查油雾器的工作是否可靠；供气管路是否被堵塞。当气缸内存有冷凝水和杂质时，应及时清除。
（3）气缸的缓冲效果不良，一般是因缓冲密封圈磨损或调节螺钉损坏所致。此时，应更换密封圈和调节螺钉。
（4）气缸的活塞杆和缸盖损坏，一般是因活塞杆安装偏心或缓冲机构不起作用而造成的。对此，应调整活塞杆的中心位置；更换缓冲密封圈或调节螺钉。
2．换向阀故障
换向阀的故障有：阀不能换向或换向动作缓慢，气体泄漏，电磁先导阀有故障等。
（1）换向阀不能换向或换向动作缓慢，一般是因润滑不良、弹簧被卡住或损坏、油污或杂质卡住滑动部分等原因引起的。对此，应先检查油雾器的工作是否正常；润滑油的粘度是否合适。必要时，应更换润滑油，清洗换向阀的滑动部分，或更换弹簧和换向阀。
（2）换向阀经长时间使用后易出现阀芯密封圈磨损、阀杆和阀座损伤的现象，导致阀内气体泄漏，阀的动作缓慢或不能正常换向等故障。此时，应更换密封圈、阀杆和阀座，或将换向阀换新。
（3）若电磁先导阀的进、排气孔被油泥等杂物堵塞，封闭不严，活动铁芯被卡死，电路有故障等，均可导致换向阀不能正常换向。对前3种情况应清洗先导阀及活动铁芯上的油泥和杂质。而电路故障一般又分为控制电路故障和电磁线圈故障两类。在检查电路故障前，应先将换向阀的手动旋钮转动几下，看换向阀在额定的气压下是否能正常换向，若能正常换向，则是电路有故障。检查时，可用仪表测量电磁线圈的电压，看是否达到了额定电压，如果电压过低，应进一步检查控制电路中的电源和相关联的行程开关电路。如果在额定电压下换向阀不能正常换向，则应检查电磁线圈的接头（插头）是否松动或接触不实。方法是，拔下插头，测量线圈的阻值，如果阻值太大或太小，说明电磁线圈已损坏，应更换。
气动调节阀的日常维护
气动调节阀是工业企业广泛使用的仪表之一。它准确、正常地工作对保证工艺装置的正常运行和安全生产有着重要的意义。
检修时的重点检查部位：
1、阀体内壁
在高压差和有腐蚀性介质的场合，阀体内壁、隔膜阀的隔膜经常受到介质的冲击和腐蚀，必须重点检查耐压耐腐情况。
2、阀芯
阀芯是调节阀的可动部件之一，受介质的冲蚀较为严重，检修时要认真检查阀芯各部是否被腐蚀、磨损，特别是在高压差的情况下，阀芯的磨损因空化引起的汽蚀现象更为严重。损坏严重的阀芯应予更换。检查密封填料：检查盘根石棉绳是否干燥，如采用聚四氟乙烯填料，应注意检查是否老化和其配合面是否损坏。
3、阀座
因工作时介质渗入，固定阀座用的螺纹内表面易受腐蚀而使阀座松弛。
4、执行机构
检查执行机构中的橡胶薄膜是否老化，是否有龟裂现象。
日常维护：
当调节阀采用石墨-石棉为填料时，大约3个月应在填料上添加一次润滑油，以保证调节阀灵活好用；如发现填料压帽压得很低，则应补充填料，如发现聚四氟乙燥填料硬化，则应及时更换；应在巡回检查中注意调节阀的运行情况，检查阀位指示器和调节器输出是否吻合；对有定位器的调节阀要经常检查气源，发现问题及时处理；应经常保持调节阀的卫生以及各部件完整好用。
