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液壓控制閥的故障分析與維護--1 攀鋼液壓中心 曾保國 1.1液壓傳動系統(tǒng)的組成 液壓傳動是以液體為工作介質(zhì)，通過能量轉(zhuǎn)換來實行執(zhí)行機構(gòu)所需運動的一種傳動方式。首先，液壓泵將電動機（或其它原動機）的機械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，然后通過液壓缸（或液壓馬達）將以液體的壓力能再轉(zhuǎn)化為機械能帶動負載運動。 為了實現(xiàn)液體在液壓傳動系統(tǒng)中的流動，在液壓泵和液壓缸(或液壓馬達）之間用管道（或其它方式）連接；同時為了實現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)所需要的運動，在系統(tǒng)中，裝置有各種控制液壓閥及其它輔助設(shè)備。因此，液壓傳動系統(tǒng)通常由以下五部分組成。 （1）.動力裝置部分。其作用是將電動機（或其它原動機）提供的機械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能。簡單地說，就是向系統(tǒng)提供壓力油的裝置。如各類液壓泵。 （2）.控制調(diào)節(jié)裝置部分。包括壓力、流量、方向控制閥，是用以控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中液流的壓力、流量和流動方向，以滿足工作部件所需力（或力矩）、速度（或轉(zhuǎn)速）和運動方向（或運動循環(huán)）的要求。 （3）.執(zhí)行機構(gòu)部分。其作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)化為機械能以帶動工作部件運動。包括液壓缸和液壓馬達。 （4）.自動控制部分。主要是指電氣控制裝置。 （5）.輔助裝置部分。除上述四大部分以外的油箱、油管、集成塊、濾油器、蓄能器、壓力表、加熱器、冷卻器等等。它們對于保證液壓系統(tǒng)工作的可靠性和穩(wěn)定性是不可缺少的，具有重要的作用。 此外，液壓傳動系統(tǒng)還包括液態(tài)的傳動介質(zhì)。 1.2.液壓控制閥的分類 液壓控制閥是液壓傳動系統(tǒng)中的控制調(diào)節(jié)元件，它控制油液的流動的方向、壓力、流量以滿足執(zhí)行元件所需要的壓力、方向和速度的要求，從而使執(zhí)行機構(gòu)帶動負載實現(xiàn)預(yù)定的動作。 根據(jù)液壓閥在液壓系統(tǒng)中所起的作用不同，可分為四大類。 （1）.壓力控制閥（簡稱壓力閥）。是用來控制液壓系統(tǒng)中的壓力以滿足執(zhí)行元件所需力(或力矩)的要求。包括溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等。 （2）.方向控制閥（簡稱方向閥）。是用來控制液壓系統(tǒng)中油液的方向，以滿足執(zhí)行元件運動方向的要求。包括單向閥、換向閥等。 (3）.流量控制閥（簡稱流量閥）。是用來控制液壓系統(tǒng)中的流量，以滿足執(zhí)行元件運動速度的要求。包括節(jié)流閥、調(diào)速閥等。 （4）.復(fù)合閥（也稱多元閥）。是用來控制液壓系統(tǒng)中的方向、壓力、流量三個參數(shù)的兩個或全部。例如，單向減壓閥，既能控制油液的方向，同時還控制油液的壓力。 另外，根據(jù)控制方式的不同，控制閥也可分為：手動控制閥（簡稱手動閥）、電磁鐵控制式閥（簡稱電磁閥）、液體動力控制式閥（簡稱液動閥）、比例控制式閥（簡稱比例閥）、伺服控制式閥（簡稱伺服閥）。 1.3 液壓閥的性能要求 在液壓系統(tǒng)中，對液壓閥的性能要求，主要有以下幾點。 （1）.動作靈敏、使用可靠，工作時沖擊和振動要小，使用壽命長。 （2）.油液流過液壓時壓力損失要小，密封性能要好，內(nèi)泄漏要小，無外滲漏。 （3）結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、維護、調(diào)整方便，通用性好。 2.診斷液壓系統(tǒng)中故障元件的方法 目前，液壓系統(tǒng)故障診斷的方法，雖然從傳統(tǒng)的拆檢感官直接診斷進入充分利用近代檢測診斷技術(shù)的階段；但由于受診斷理論和診斷儀器設(shè)備的限制，目前多數(shù)還是以經(jīng)驗診斷和分析診斷為主。將覺檢辯證診斷、邏輯診斷、功能跟蹤篩檢診斷與過渡特性法診斷結(jié)合起來的綜合診斷方法，已構(gòu)成了一種在液壓系統(tǒng)運動過程中極少斷開液壓系統(tǒng)而定性地判斷液壓故障的主要手段。其查找液壓系統(tǒng)故障準確率可達90%以上。 液壓系統(tǒng)故障，據(jù)統(tǒng)計85%以上是系統(tǒng)中某個元件的故障所造成的，因此液太系統(tǒng)的故障診斷，主要的任務(wù)就是要找出故障元件。圖 1 為找出故障元件的檢查步驟。 對圖1說明如下： 第一步：液壓系統(tǒng)故障可以分解為流量方面的故障、壓力方面的故障、方向方面的故障、一般機械方面的故障和電氣方面故障五個方面。 第二步：審核液壓系統(tǒng)原理圖及安裝布置圖。了解液壓系統(tǒng)的使用年限、使用環(huán)境、保養(yǎng)情況、以前維修情況等內(nèi)容，并檢查每個液壓元件，確認其性能和作用，初步評定其質(zhì)量情況。 第三步：列出與故障相關(guān)的元件清單，進行逐個分析。進行這一步時，一要充分利用判斷力，二要注意絕不可遺漏對故障有重大影響的元件。 第四步：對清單所列元件按以往的經(jīng)驗及元件檢查的難易排列次序。必要時，列出重點檢查的元件和元件的重點檢查部位。同時準備測量器具等。 第五步：對清單中列出的重點檢查元件進行初檢。初檢應(yīng)判斷以下一些問題，元件的使用和裝配是否合適；元件的測量裝置、儀器和測試方法是否合適；元件的外部信號是否合適；對外部信號是否響應(yīng)等。特別注意某些元件的故障先兆，如溫度過高、噪聲、振動和外泄漏等。 第六步：如果初檢未能準確查出故障，就要用專門的檢測試驗設(shè)備、儀器進行檢查。 第七步：對發(fā)生故障的元件進行修理或者更換。 第八步：在重新啟動系統(tǒng)前，必須先認真考慮一下這次故障的原因和結(jié)果。例如，故障是由于污染和油液溫度過高引起的，則應(yīng)預(yù)料到另外的元件也有出現(xiàn)故障的可能性，并應(yīng)對隱患采取相應(yīng)的補救措施。又如，由于鐵屑進入泵內(nèi)引起泵的故障，在換新泵之前應(yīng)對系統(tǒng)進行徹底清洗。 3.常用液壓控制閥的故障分析與處理 液壓閥的故障，很多是與其結(jié)構(gòu)和工作原理有關(guān)的。液壓閥的種類很多，這理僅就幾種常見控制閥的故障舉例分析之。 3.1.溢流閥常見故障分析與處理 (以電磁溢流閥為例）電磁溢流閥可作為壓力調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力；亦可作為安全閥，當(dāng)系統(tǒng)壓力超過調(diào)定值時，起安全保護作用；還可作為卸荷閥用，斷電卸荷。 3.1.1故障現(xiàn)象
3.1.2。故障原因 （1）.溢流閥2本身的設(shè)定值變化了，即溢流閥的調(diào)節(jié)裝置出現(xiàn)問題。 （2）.溢流閥2中的電磁換向閥的閥芯卡住。通電后，電磁力不能使閥芯換向到位，使閥口有微小開度。 （3）.溢流閥2的先導(dǎo)閥的錐閥芯不良。 （4）.溢流閥中的電磁換向閥的閥芯磨損嚴重，內(nèi)部泄漏加劇。 （5）.主閥故障。 3.1.3.故障分析與處理 A。對于第（1）種原因造成的故障：主要是由于溢流閥2的先導(dǎo)閥彈簧老化、變軟或變形或斷裂，從而使得在壓力較低（20MPa,未達到額定壓力）時，作用在先導(dǎo)閥錐閥芯上的作用力就克服了彈簧力，使錐閥芯打開，從而使主閥芯打開某一開度，實現(xiàn)溢流，故壓力再無法上升。 處理方法：拆開檢查，更換合適的調(diào)壓彈簧。 B.對于第（2）種原因造成的故障：由于溢流閥2中的電磁換向閥的油口是與溢流閥的遠程控制口相通的。當(dāng)電磁換向閥得電時，如果不能完全換向到位，閥口有微小開度的話，導(dǎo)致主閥上腔壓力過低，主閥閥芯受較低壓力（20MPa)在先導(dǎo)閥沒有開啟的情況下，主閥芯開啟，結(jié)果壓力就不能調(diào)到額定壓力。 處理辦法：拆開檢查，清洗，修磨電磁閥閥芯。 C.對于第（3）種原因造成的故障：先導(dǎo)閥錐閥密封配合表面，由于磨損、損傷等導(dǎo)致先導(dǎo)閥不能完全閉合，造成密封不嚴；或由于先導(dǎo)閥密封配合表面粘附有污染物，使閥口密封面不能完全閉合(其閥口開度很小，通常只有0.03—0.06mm，一旦粘附有污染物就可能使錐閥不能閉合，從而使溢流閥調(diào)不到額定壓力)。 處理方法：(a).拆開檢查，修磨錐閥芯密封表面。損傷嚴重時，應(yīng)換用新的合格零件。(b).拆開清洗并檢查液壓油被污染程度，根據(jù)情況過濾油液或換油。 D.對于第(4)種原因造成的故障：由于溢流閥中的換向閥內(nèi)泄漏，使溢流閥的遠程控制口總有部分油液流回油箱。于是，溢流閥的控制腔內(nèi)油液壓力達不到推動先導(dǎo)閥時的壓力值（額定壓力）就使主閥閥口打開溢流；溢流閥是在低于先導(dǎo)閥的調(diào)定壓力下開始溢流的，所以壓力上不去。
E.對于第(5)種原因造成的故障：主要是由于主閥芯有一定的開度后，因毛刺、污染物卡住不能復(fù)位。（如果是三級同心式溢流閥，如圖3。因裝配不同心，使閥芯不能完全復(fù)位。從而使主閥芯總處于一定的溢流狀態(tài)，壓力無法繼續(xù)上升達到額定壓力。） 處理辦法：拆開檢查，清洗、修整閥芯與閥孔。必要時檢查油液污染度，過濾或更換油液，裝配時注意保持閥芯與閥孔的同心度。 3.2.減壓閥常見故障分析與處理
3.2.1第一種故障現(xiàn)象：工作壓力（出口壓力P2）不穩(wěn)定，產(chǎn)生無規(guī)律性的變化。 原因（1）——液壓油被污染，主閥芯中阻尼小孔有時被局部堵塞，有時又通暢，造成通過小孔的流量不穩(wěn)定，導(dǎo)致先導(dǎo)閥閥芯時閉時合，處于一種動態(tài)狀態(tài)下。從而使得主閥芯在振動，閥芯開度在頻繁變化。這樣就使得壓力不穩(wěn)定。 處理方法：拆開清洗，使小孔通暢。必要時過濾油液或換用新油。 原因（2）——由于減壓閥的泄漏油為外泄，即控制油推開先導(dǎo)閥錐閥后，單獨回油箱；當(dāng)泄漏油路背壓變化（波動），將直接影響推動錐閥的壓力油的壓力，從而使主閥上腔壓力波動而引起出油口壓力P2不穩(wěn)定。 處理辦法：將減壓閥的泄漏油單獨接回油箱，不與其他回油路共用管道，以免其他油路對它干擾影響；排除泄漏油產(chǎn)生背壓的因素。 原因（3）——調(diào)壓彈簧彎曲變形或彈簧端面與軸線垂直度誤差超差（正常情況下為0.2mm)，引起先導(dǎo)閥閥芯與閥座接觸不良，在閥口處沿圓周的流速相差很大，產(chǎn)生不穩(wěn)定的徑向力，使先導(dǎo)閥閥芯產(chǎn)生高頻振蕩，引起噪音和壓力不穩(wěn)定。 處理方法：拆開清洗，修磨配合表面，更換調(diào)壓彈簧。 3.2.2第二種故障現(xiàn)象：調(diào)壓失靈，或者最低調(diào)整壓力值升高。 原因（1）——主閥閥芯中阻尼小孔被堵死，減壓閥的控制油不能進入先導(dǎo)閥，減壓閥變成無法調(diào)節(jié)的直動式。因主閥彈簧相對較軟而主閥面積較大，在很低壓力下，就將主閥推起，使閥口變小；進口壓力油經(jīng)過較小的節(jié)流孔，節(jié)流損失很大，從而出口壓力很低，達不到原調(diào)定值，也無法調(diào)整壓力。當(dāng)阻尼小孔沒有完全被堵死，但局部堵塞時，通流面積變小，阻尼孔液阻增大，要達到原來先導(dǎo)閥的調(diào)定壓力值，需要使出口壓力值升高，同時也使整個調(diào)壓范圍向上移動，最低調(diào)整壓力值升高。 處理方法：拆開清洗主閥，使阻尼孔暢通。檢查油液污染程度，必要時過濾油液或換用新油。 原因（2）——當(dāng)進口壓力P1較低，達不到出口壓力P2的調(diào)定壓力時，將出現(xiàn)調(diào)壓失靈，P2值不穩(wěn)定。因為此時，控制油的壓力還不足以推開先導(dǎo)閥，主閥閥芯始終處于全開狀態(tài)，也就是說減壓閥還沒有開始開作；P2的壓力隨著P1的變化而變化，直到P2的壓力等于或大于調(diào)定壓力時，減壓閥開始工作，出口壓力才能穩(wěn)定，調(diào)節(jié)壓力才起作用。 處理辦法：使進口壓力P1超過出口調(diào)定壓力P2在0.7～1MPa以上。 原因（3）——外泄漏路被堵塞，先導(dǎo)閥被閉死，主閥阻尼孔無油液通過，主閥上下腔沒有壓差，主閥閥芯被復(fù)位彈簧推至最下端，主閥閥口全開，喪失減壓作用，導(dǎo)至調(diào)壓失靈。
原因（4）——對于單向減壓閥，如圖 5.其單向閥因磨損或污染粘附使單向閥芯卡住，不能完全閉合，造成進油口與出油口間的實際通路加大；從而不能產(chǎn)生一定的壓力差值，導(dǎo)至調(diào)壓失靈。 處理辦法：拆開檢查，清洗、修磨單向閥芯與閥座，或更換合格零件。 原因（5）——主閥閥芯卡住或動作不良，導(dǎo)致不能自動準確調(diào)節(jié)閥口開度，導(dǎo)致調(diào)壓失靈。 處理辦法：拆開檢查，清洗、修磨主閥芯與閥座，或更換合格零件。[下一頁] |
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