液压维修第11章--液压基本回路的故障排除

347第11章液压基本回路的故障分析与排除11.1压力控制回路的故障分析与排除压力控制回路时利用压力控制阀来控制系统压力的回路，可用来实现调压（稳压）、减压、增压、多级调压等控制，以满足执行元件在力或转矩上的要求。11.1.1压力控制回路故障分析的基本原则压力控制系统基本性能是由压力控制阀决定的，压力控制阀的共性是根据弹簧力与液压力相平衡的原理工作的，因此压力控制系统的常见故障及产生原因可归纳为以下几个方面。(1)压力调不上去①溢流阀的调压弹簧太软、装错或漏装。②先导式溢流阀的主阀阻尼孔堵塞，滑阀在下端油压作用下，克服上腔的液压力和主阀弹簧力，使主阀上移，调压弹簧失去对主阀的控制作用，因此主阀在较低的压力下打开溢流口溢流。系统中，正常工作的压力阀，有时突然出现故障往往是这种原因。③阀芯和阀座关闭不严，泄漏严重。④阀芯被毛刺或其他污物卡死于开口位置。(2)压力过高，调不下来①阀芯被毛刺或污物卡死于关闭位置，主阀不能开启。②安装时，阀的进出油口接错，没有压力油去推动阀芯移动，因此阀芯打不开。348③先导阀前的阻尼孔堵塞，导致主阀不能开启。(3)压力振摆大①油液中混有空气。②阀芯与阀座接触不良。③阻尼孔直径过大，阻尼作用弱。④产生共振。⑤阀芯在阀体内移动不灵活。11.1.2调压回路的故障分析与排除1.二级调压回路中的压力冲击图11－1(a)所示采用溢流阀和远程调压阀的二级调压回路。二位二通阀安装在溢流阀的控制油路上，其出口接远程调压阀3，液压泵l为定量泵。当二位二通阀通电右位工作时，系统将产生较大的压力冲击。这个二级调压回路中，当二位二通阀4断电关闭，系统压力决定于溢流阀2的调整压力p1；二位二通阀换向后，系统压力就由阀3的调整压力来决定了。由于阀4与阀3之间的油路内没有压力，阀4右位工作时，溢流阀2的远程控制口处的压力由pl下降到几乎为零后才回升到p2，这样系统便产生较大的压力冲击。图11－1(b)所示，把二位二通阀接到远程调压阀3的出油口，并与油箱接通，这样从阀2的远程控制口到阀4的油路中充满压力油，阀4切换时，系统压力从p1降到p2，不会产生过大的压力冲击。这样的二级调压回路一般用在机床上具有自锁性能的液压夹紧机349构处，能可靠地保证其松开时的压力高于夹紧时的压力。此外，这种回路还可以用于压力调整范围较大的压力机系统中。2.在二级调压回路中，调压时升压时间长在图11—2所示的二级调压回路中，当遥控管路太长，而由系统卸荷（阀3处于中位）状态处于升压状态（阀3左位或右位）时，由于遥控管通油池，液压油要先填充遥控管路，才能生压，所以升压时间长。解决办法，尽量缩短遥控管路，并且在遥控管路回油处增设一背压阀（或单向阀）5，使之有一定压力，这样升压时间可缩短。(a)(b)1.定量液压泵；2.溢流阀；3.远程调压阀；4.两位两通换向阀图11－1采用溢流阀和远程调压阀的二级调压回路3501.液压泵；2.先导式溢流阀；3.换向阀；4.溢流阀；5.单向阀图11－2二级减压回路3.在遥控调压回路中，出现溢流阀的最低调压值增高，同时产生动作迟滞的故障产生这一故障原因是从主溢流阀到遥控先导溢流阀之间的配管过长（例如超过10m），遥控管内的压力损失过大。所以遥控管路一般不能超过5m。4.在遥控调压回路中，出现遥控配管振动及遥控先导溢流阀振动原因基本同上，可在遥控配管途中a处装入一个小流量节流阀并进行适当调节，如图11—3所示，故障便可解决。5.压力上不去在如图11—4所示回路中，因液压设备要求连续运转，不允许停机修理，所以有两套供油系统。当其中一个供油系统出现故障时，可立即启动另一供油系统，使液压设备正常运行，再修复故障供油系统。图中两套供油系统的元件性能、规格完全相同，由溢流阀3或4调定第一级压力，远程调压阀9调定第二级压力。351图11－3遥控调压回路图11—4两套供油系统原理图但泵2所属供油系统停止供油，只有泵1所属系统供油时，系统压力上不去。即使将液压缸的负载增大到足够大，泵1输出油路仍不能上升到调定的压力值。调试发现，泵1压力最高只能达到12MPa，设计要求应能调到14MPa，甚至更高。将溢流阀3和远程调压阀9的调压旋钮全部拧紧，压力仍上不去，当油温为40℃时，压力值可达12MPa；油温升到55℃352时，压力只能到10MPa。检测液压泵及其它元件，均没有发现质量和调整上的问题，各项指标均符合性能要求。液压元件没有质量问题，组合液压系统压力却上不去，应分析系统中元件组合的相互影响。泵1工作时，压力油从溢流阀3的进油口进入主阀芯下端，同时经过阻尼孔流入主阀芯上端弹簧腔，再经过溢流阀3的远程控制口及外接油管进入溢流阀4主阀芯上端的弹簧腔，接着经阻尼孔向下流动，进入主阀芯的下腔，再由溢流阀4的进油口反向流入停止运转的泵2的排油管中，这时油液推开单向阀6的可能性不大；当压力油从泵2出口进入泵2中时，将会使泵2像液压马达一样反向微微转动，或经泵的缝隙流入油箱中。就是说，溢流阀3的远程控制口向油箱中泄漏液压油，导致压力上不去。由于控制油路上设置有节流装置，溢流阀3远程控制油路上的油液是在阻尼状况下流回油箱内的，所以压力不是完全没有，只是低于调定压力。如图11—5所示为改进后的两套油系统，系统中设置了单向阀11和12，切断进入泵2的油路，上述故障就不会发生了。353图11—5改进后的两套油系统原理图6.调压不正常(1)溢流阀主阀芯卡住在图11—6所示系统中，液压泵为定量泵，三位四通换向阀中位机能为Y型。所以当液压缸停止工作时，系统不卸荷，液压泵输出的压力油全部由溢流阀溢回油箱。系统中溢流阀为YF型先导式溢流阀。这种溢流阀的结构为三节同心式，即主阀芯上端的圆柱面、中部大圆柱面和下端锥面分别与阀盖、阀体和阀座内孔配合，三处同心度要求较高。这种溢流阀用在高压大流量系统中，调压溢流性能较好。354图11—6定量泵压力控制回路示例将系统中换向阀置于中位，调整溢流阀的压力时发现，当压力值在10MPa之前溢流阀正常工作，当压力调整到高于10MPa的任一压力值时，系统发出像吹笛一样的尖叫声，此时，可看到压力表指针剧烈振动。经检测发现，噪声来自溢流阀。在三节同心高压溢流阀中，主阀芯与阀体、阀盖两处滑动配合。如果阀体和阀盖装配后的内孔同心度超出设计要求时，主阀芯就不能圆滑地动作，而是贴在内孔的某一侧做不正常的运动。当压力调整到一定值时，就必然激起主阀芯振动。这种振动不是主阀芯在工作运动中伴随着常规的振动，而是主阀芯卡在某一位置，被液压卡紧力卡紧而激起的高频振动。这种高频振动必将引起弹簧，特别是先导阀的锥阀调压弹簧的强烈振动，并发出异常噪声。另外，由于高压油不是在正常溢流，而是在不正常的阀口和内泄油道中溢回油箱。这股高压油流将发出高频率流体噪声。这种振动和噪声是在系统的特定条件下激发出来的，这就是为什么在压力低于10MPa时不发生尖叫声的原因。可见，YF型溢流阀的精度要求是比较高的，阀盖与阀体连接部分355的内外圆同轴度，主阀芯三台肩外圆的同轴度都应在规定的范围内。有些YF型溢流阀产品，阀盖与阀体配合时有较大的间隙，在装配时，应使阀盖与阀体具有较好的同轴度，使主阀芯能灵活滑动，无卡紧现象。在拧紧阀盖上四个固紧螺钉时，应按装配工艺要求，按一定顺序拧紧，其拧紧力矩应基本相同。在检测溢流阀时，若测出阀盖孔有偏心时，应进行修磨，消除偏心。主阀芯与阀体配合滑动面有污物，应清洗干净，若被划伤，应修磨平滑。目的是恢复主阀芯滑动灵活的工作状况，避免产生振动和噪声。另外，主阀芯上的阻尼孔在主阀芯振动时有阻尼作用。当工作油液温度过高黏度降低时，阻尼作用将相应减小。因此，选用合适黏度的油液和控制系统温升也有利于减振降噪。(2)溢流阀回油口液流波动1、2.液压泵；3、4.溢流阀；5、6.换向阀；7、8.液压缸图11—7双泵液压系统在图11—7所示液压系统中，液压泵1和2分别向液压缸7和8供压力油，换向阀5和6都为三位四通Y型电磁换向阀。356系统故障现象是：启动液压泵，系统开始运行时，溢流阀3和4压力调整不稳定，并发出振动和噪声。试验表明，只有一个溢流阀工作时，调整的压力稳定，也没有明显的振动和噪声。当两个溢流阀同时工作时，就出现上述故障。分析液压系统可以看出，两个溢流阀除了有一个共同的回油管路外，并没有其他联系。显然，故障原因就是由于一个共同的回油管路造成的。从溢流阀的结构性能可知，溢流阀的控制油道为内泄，即溢流阀的阀前压力油进入阀内，经阻尼孔流进控制容腔(主阀上部弹簧腔)。当压力升高克服先导阀的调压弹簧力时，压力油打开锥阀阀口，油液过阀口降压后，经阀体内泄孔道流进溢流阀的回油腔，与主阀口溢出的油流汇合经回油管路一同流回油箱，因此，溢流阀的回油管路中油流的流动状态直接影响溢流阀的调整压力。例如，压力冲击、背压等流体波动将直接作用在先导阀的锥阀上，并与先导阀弹簧力方向一致。于是控制容腔中的油液压力也随之增高，并随之出现冲击与波动，导致溢流阀调整的压力不稳定，并易激起振动和噪声。上述系统中，两个溢流阀共用一个回油管，由于两股油流的相互作用，极易产生压力波动。同时，由于流量较大，回油管阻力也增大。这样相互作用，必然造成系统压力不稳定，并产生振动和噪声。为此，应将两个溢流阀的回油管路分别接回油箱，避免相互干扰。若由于某种原因，必须合流回油箱时，应将合流后的回油管加粗，并将两个溢流阀均改为外部泄漏型，即将经过锥阀阀口的油流与主阀回油腔隔357开，单独接回油箱，就成为外泄型溢流阀了，就能避免上述故障的发生。(3)溢流阀产生共振在图11—8(a)所示液压系统中，泵1和2是同规格的定量泵，同时向系统供液压油，三位四通换向阀7中位机能为Y型，单向阀5、6装于泵的出油路上，溢流阀3、4也是同规格，分别并联于泵l、2的出油路上。溢流阀的调定压力均为l4MPa，启动运行时，系统发出鸣笛般的啸叫声。1、2.液压泵；3、4.溢流阀；5、6.单向阀；7.换向阀；8.液压缸图11—8(a)双泵供油系统经调试发现噪声来自溢流阀。并发现当只有一侧液压泵和溢流阀工作时，噪声消失，两侧液压泵和溢流阀同时工作时，就发生啸叫声。可见，噪声原因是由于两个溢流阀在流体作用下发生共振。据溢流阀的工作原理可知，溢流阀是在液压力和弹簧力相互作用下进行工作的，因此极易激起振动而发生噪声。溢流阀的入出口和控制口的压力油一旦发生波动，即产生液压冲击，溢流阀内的主阀芯，358先导锥阀及其相互作用的弹簧就要振动起来，振动的程度及其状态，随流体的压力冲击和波动的状况而变。因此，与溢流阀相关的油流越稳定，溢流阀就越能稳定地工作。上述系统中，双泵输出的压力油经单向阀后合流，发生流体冲击与波动，引起单向阀振荡，从而导致液压泵出口压力不稳定。又由于泵输出的压力油本来就是脉动的，因此泵输出的压力油将强烈波动，便激起溢流阀振动。又因为两个溢流阀的固有频率相同，便引起溢流阀共振，并发出异常噪声。排除这一故障一般有以下几种方法。①将溢流阀3和4用一个大容量的溢流阀代替，安置于双泵合流处，这样溢流阀虽然也会振动，但不会很强烈，因为排除了产生共振的条件。1、2.液压泵；3、4.溢流阀；5、6、9、10.单向阀；7.换向阀；8.液压缸；11.远程调压阀图11—8(b)双泵供油系统359②将两个溢流阀的调整压力值错开1MPa左右，也能避免共振发生。此时，若液压缸的工作压力在13～14MPa之间，应分别提高溢流阀的调整值，使最低调整压力满足液压缸的工作要求，并仍应保持1MPa的压力差值。③将上述回路改为图11—8(b)的形式，即将两个溢流阀的远程控制口接到一个远程调压阀11上，系统的调整压力由调压阀确定，与溢流阀的先导阀无直接关系，只是要保证先导阀的调压弹簧的调整压力值必须高于调压阀的最高调整压力。因为远程调压阀的调整压力范围是在低于溢流阀的先导阀的调整压力才能有效工作，否则远程调压阀就不起作用了。11.1.3保压回路的故障分析与排除保压回路主要用在压力机上。在液压机中，经常遇到液压缸在工作行程终端要求在工作压力下停留保压一段时间（从几秒到数十分钟），然后再退回，这就需要