液压维修第6章--液压阀的故障与维修

106第6章液压阀的故障排除与维修6.1液压阀的概述液压控制阀是液压系统的控制元件，其作用是控制和调节液压系统中液体流动的方向、压力的高低和流量的大小，以满足执行元件的工作要求。6.1.1液压阀的分类1.按结构形式划分（1）滑阀滑阀的阀芯为圆柱形，阀芯上有台肩，阀芯台肩的大小直径分别为D和d；与进出油口对应的阀体上开有沉割槽，一般为全圆周；阀芯在阀体孔内中做相对运动，开启或关闭阀口。如图6—1（a）所示。（2）锥阀锥阀阀芯半锥角α一般为12°～20°，有时为45°。阀口关闭时为线密封，不仅密封性好，而且开启阀口时无死区，阀芯稍有位移即开启，动作很灵敏。如图6—1（b）所示。（3）球阀球阀的性能与锥阀相同。如图6—1（c）所示。（a）滑阀（b）锥阀（c）球阀图6—1阀的结构型式2.按用途划分液压阀可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。（1）压力控制阀压力控制是用来控制或调节液压系统液流压力，以及利用压力作为信号控制其他元件的阀。如溢流阀、减压阀、顺序阀等都是压力控制阀。（2）流量控制阀流量控制阀是用来控制或调节液压系统液流流量的阀。如节流阀、调速阀、二通比例流量阀、溢流节阀等都是流量控制阀。（3）方向控制阀方向控制阀是用来控制和改变液压系统中液流方向的阀。如单向阀、液控单向换向阀等都是方向控制阀。3.按控制原理划分液压阀可分为开关阀、比例阀、伺服阀和数字阀。开关阀是指被控制量为定值或阀口启闭控制液流通路的阀类，包括普通控制阀、插装阀、叠加阀。本章重点介绍这一使用最为普遍的阀类。比例阀和伺服阀能根据输入信号连续或按比例地控制系统的参数，数字阀则用数107字信息直接控制阀的动作。4.按安装连接形式划分（1）管式连接管式连接又称为螺纹连接，阀体进出油口由螺纹或法兰直接与油管连接，安装方式简单，但元件布置较为分散，对这种连接的装卸与维修不太方便。（2）板式连接板式连接的阀各油口均布置在同一安装面上，且为光孔。它用螺钉固定在与阀各油口有对应螺纹孔的连接板上，再通过板上的孔道或与板连接的管接头和管道同其它元件连接。这样，阀体进出油口通过连接板与油管连接或安装在集成块侧面，并通过集成块沟通阀与阀之间的油路，同时外接液压泵、液压缸、油箱。这种连接形式，液压元件布置的较为集中，进而对其操纵、调整、维护都比较方便。在拆卸时，无需拆卸与之相连接的其他元件，故这种安装连接方式应用较广。如图6—2所示。1.油路板；2.阀体；3.管接头图6—2板式连接（3）插装式连接（集成连接）这类阀无单独的阀体，由阀芯、阀套等组成的单元体被插装在插装块体的预制孔中，用连接螺纹或盖板固定，并通过块内通道把各插装式阀连通后组成回路，使插装块体起到阀体和管路的作用。它是适应液压系统集成化而发展起来的一种新型安装连接方式。如图6—3所示。1.油管；2.集成块；3.阀；4.电动机；5.液压泵；6.油箱图6—4叠加连接图6—3集成连接（4）叠加式连接108阀的上、下面均为安装面，阀的进出油口分别设置在这两个安装面上，且同规格阀的油口连接尺寸相同。使用时，相同通径、功能各异的阀通过螺栓串联叠加的方式安装在底板上，对外连接的进出油口由底板引出，因为无需管道连接，故结构紧凑，压力损失很小。如图6—4所示。6.1.2对液压控制元件的基本要求（1）密封性能好，内泄漏少，无外泄漏；（2）结构简单紧凑、体积小；（3）动作灵敏，使用可靠；（4）油液通过液压阀时压力损失小；（5）安装、维护、调整方面，通用性好。6.1.3液压阀的基本结构与原理所有液压阀都是由阀体、阀芯和驱动阀芯动作的元件组成。阀体上除有与阀芯配合的阀体孔或阀座孔外，还有外接油管的进出油口。阀芯的主要形式有滑阀、锥阀和球阀。驱动装置可以是手调机构，也可以是弹簧、电磁或液压力。液压阀是利用阀芯在阀体内的相对运动来控制阀口的通断及开口大小，来实现压力、流量和方向控制的。液压阀的开口大小、进出口间的压力差以及通过阀的流量之间的关系都符合孔口流量公式，只是各种阀控制的参数各不相同。6.1.4液压阀的基本性能参数液压阀的基本性能参数是对阀进行评价和选用的依据。它反映了阀的规格大小和工作特性。其主要基本性能参数有阀的规格、额定压力和额定流量。1.公称通径（名义通径）阀的公称通径是表征阀的规格大小的性能参数。高压系列的液压阀常用公称通径gD（单位mm）来表示。公称通径表征阀的通流能力和所配管道的尺寸规格。gD是阀进、出油口的名义尺寸，它和实际尺寸不一定完全相同。如公称通径为20mm的电液换向阀，其进出油口的实际尺寸是21mm；公称通径为32mm的溢流阀，其进出油口的实际尺寸为28mm等等。所以在给液压阀配管时，可参考液压手册中所规定的液压阀的公称通径与连接钢管和通过油液流量、流速的推荐值。此外，我国中低压（≤6.3MPa）液压阀系列规格，未采用公称通径表示法，而是根据通过阀的公称流量来表示的。2.额定压力液压阀连续工作所允许的最高压力称为额定压力。压力控制阀的实际最高压力有时与阀的调压范围有关。对于不同类型的阀，还有不同的参数来表征其不同的工作性能，如压力流量限制值，以及压力损失、开启压力、允许背压、最小稳定流量等。3.液压阀的额定流量国产中低压（≤6.3MPa）液压阀，常用额定流量来表示阀的通流能力，额定流量是指液压阀在额定工作状态下的名义流量。阀工作时的实际流量应小于或等于它的额定流量，最大不得超过额定流量的1.1倍。6.2单向阀故障排除与维修6.2.1单向阀介绍109单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种。1.普通单向阀普通单向阀简称单向阀，是一种只允许油液正向流动，不允许逆向倒流的阀。按进出油液流向的不同分为直通式如图6—5（a）和直角式如图6—5（b）两种结构，它由阀体、阀芯和弹簧等组成。当液流从进油口P1流入时，油液压力克服弹簧阻力和阀体1与阀芯2之间的摩擦力，顶开带有锥端的阀芯（在流量较小时，为简化制造，也可用钢球作为阀芯），从出油口P2流出。当液流反向从P2流入时，油液压力使阀芯紧密地压在阀座上，故不能逆流。图6—5（c）所示的是单向阀的符号。1.阀体；2.阀芯；3.弹簧；4.挡圈图6—5普通单向阀单向阀的开启压力是指正向导通时进口Pl和出口P2的压力差。为使单向阀灵敏可靠，压力损失较小，并具有可靠的密封性能，开启压力大小要合适，一般在0.04MPa左右。当利用单向阀作背压阀时，应换刚度较大的弹簧，使其正向导通时，开启压力较大，造成一定的背压，一般背压力在0.2MPa～0.6MPa。单向阀产品技术参数如表6—1所示。表6—1单向阀产品技术参数型号通径/mm压力/MPa流量/（L/min）生产单位DFDIF102032508021～31.525～1200榆次液压件厂大连液压件厂长江液压件厂二厂S68101520253031.510～260德国力士乐公司北京液压件厂2.液控单向阀如图6—6所示为液控单向阀。由图可知，液控单向阀在结构上比普通单向阀多一个控制油口K、控制活塞1和顶杆2。1101.活塞；2.顶杆；3.阀芯图6—6液控单向阀当控制油口K处无压力油作用时，液控单向阀与普通单向阀工作相同，即压力油从P1口进入时，可以从P2口流出。反之，压力油从P2口进入时不能从P1口流出。当控制口K处通入压力油时，控制活塞1的左侧受压力作用，右侧a腔和泄油口（图中未示出）相通，活塞右移，通过顶杆2将阀芯3顶开，使油口P2与P1相通，油液流动方向可以自由改变。由此可见，液控单向阀比普通单向阀多了一种功能，即反向可控开启。液控单向阀的图形符号如图6—6（b）所示。如图6—7所示为带有卸荷阀芯的液控单向阀，其中图6—7（a）的连接方式为法兰式，图6—7（b）的连接方式为板式带有电磁先导阀。1.阀体；2.主阀芯；3.卸荷阀芯；4.弹簧；5.上盖；6.控制活塞；7.下盖；8.电磁先导阀图6—7带有卸荷阀芯的液控单向阀以图6—7（a）为例说明其工作原理。它的主阀芯（锥阀）2上、下端开有一个轴向小孔和四个径向孔，轴向小孔有一个小的卸荷阀芯（锥阀）3封闭。当B腔的高压油液需反向流入A腔（一般为液压缸保压结束后的工况），控制压力油将控制活塞6向上顶起时，控制活塞首先将卸荷阀芯向上顶起以较小的距离，使B腔的高压油瞬即通过驻阀芯的径向小孔及轴向小孔与卸荷阀芯下端之间的环形缝隙流出，B腔的油液压力即降低，实现释压；然后，主阀芯被控制活塞顶开，使反向油液顺利通过。由于卸荷阀芯的控制面积较小，仅需要用较小的力就可以顶开卸荷阀芯，从而大大降低了反向开启所需的控制压力。其控制压力仅为工作压力的5％，而不带卸荷阀芯的液控单向阀的控制压力高达工作压力的40％～50％。所以带有卸荷阀芯的液控单向阀特别适用于高压大流量液压系统使用。图6—7（b）中的电磁先导阀8固定在单向阀的下盖7上，用于控制压力油的通断控制，可以简化油路系统，使液压系统结构紧凑。双液控单向阀又称双向液压锁。如图6—8所示为其结构原理图，两个同样结构的液控单向阀共用一个阀体，阀体7上开设四个油孔A、A1和B、B1。当液压系统一条油路的液流从A腔正向进入该阀时，液流压力自动顶开左阀芯2，使A腔与A1沟通，油液从A腔向A1腔正向流通。同时，液流压力将中间的控制活塞3右推，从而顶开右阀芯4，使B腔与B1腔沟通，将原来封闭在B1腔通路上的油液经B腔排出。反之，液压系统一条油路的液流从B腔正向进入该阀时，液流压力自动顶开右阀芯4，使B腔与B1腔沟通，油液从B腔向B1腔正向流通。同时，液流压力将中间的控制活塞3左推，从而顶开左阀芯2，使A腔与A1沟通，将原来封闭在A1腔通路上的油液经A腔排出。概括起来，双液控单向阀得工作原理是当一个油腔正向进油时，另一个油腔为反向出油，反之亦然。而当A腔和B腔都没有液流时，A1腔与B1腔的反向油液被阀芯锥面与阀座的严密接触而封闭（液压锁作用）。如111图6—9所示为双液控单向阀的图形符号。1.左弹簧；2.左阀芯；3.控制活塞；4.右阀芯；5.右弹簧；6.阀体；7.端盖图6—8双液控单向阀的结构原理图图6—9双液控单向阀的图形符号液控单向阀产品技术参数如表6—2所示。表6—2液控单向阀产品技术参数型号通经/mm压力MPa流量/（L/min）生产单位DFY10203250802125～1200榆次液压件厂大连液压件厂SV/SL101520253031.580～400德国力士乐公司北京液压件厂上海立新液压件厂6.2.2普通单向阀的使用1.普通单向阀应用场合（如图6—10所示）⑴应用在液压泵出口处安置在液压泵出口处，可以防止液压系统中的液压冲击影响，或当液压泵检修及多泵合流系统停泵时油液倒灌。如图6—10（a）所示。图6—10普通单向阀应用场合⑵应用在不同油路之间安装在不同油路之间，可以防止不同油路之间的相互干扰。如图6—10（b）所示。⑶应用在回油路上在液压系统的回油路上安装单向阀，当做被压阀来用，可以提高执行元件的运动平稳性，同时还可以承受负值负载。如图6—10（c）所示。⑷与其他液压阀组合使用当普通单向阀与其他液压阀（如：节流阀、调速阀、顺序阀、减压阀等）组成单向节流阀（如图6—10（d）所示）、单向调速阀、单向顺序阀、单向减压阀等。⑸应用在其他地方一些需要控制液流方向单向流动的场合可采用多个普通单向阀来实现。如单向阀群组的半桥和全桥与其他阀组成的回路。如图6—10（e）所示。2.使用注意事项⑴在选用单向阀时，除了要根据需要合理选择开启压力外，还应特别注意工作时的流量应与阀的额定流量相匹配，因为当通过单向阀的流量远小于额定流量时，单向阀有时会产生振动。流量越小，开启压力越高，油中含气越多，越容易产生振动。⑵安装时，须认清单向阀进出口方向，以免影响液压系统的正常工作。特别对于液压泵出口处安装的单向阀，若反向安装可能损坏液压泵或烧坏电动机。6.2.3普通单向阀的故障分析与排除1.单向阀内泄漏严重⑴阀座孔与阀芯孔同轴度较差，阀芯导向后接触面不均匀，有部分“搁空”。此时应重新铰、研加工或者将阀座拆出重新压装再研配。⑵阀座压入阀体孔中时产生偏歪或拉毛损伤等。此时应将阀座拆出重新压装再研配