液压系统调速回路的故障分析与排除.

4.3液压系统调速回路的故障分析与排除调速回路是用来调节执行元件工作速度的，液压系统一般采用下述三种方法调速，组成三类调速回路。①节流调速—采用定量泵供油，由流量阀(节流阀或调速阀)改变进入或流出执行元件的流量来实现调速的方法，构成节流调速回路；②容积调速—采用变量泵来改变流量或改变油马达每转排量来实现调速的方法，即容积调速回路；③容积节流调速—采用变量泵和流量阀相配合的调速方法，构成所谓联合调速回路。4.3.1节流调速回路的故障分析及排除由于节流调速本身的特性不同存在的故障与排除（1）油缸易发热，缸内的泄漏增加进口节流调速回路中，通过节流阀产生节流损失而发热的油直接进人油缸，使油缸易发热和增加泄漏。而出口节流调速和旁路节流调速回路中通过节流阀发了热的油正好流回油箱容易散热。（2）不能承受负值负载，在负值负载下失控前冲，速度稳定性差进口节流调速回路和旁路节流调速回路若不在回油路上加背压阀就会产生这一故障，而出口节流调速回路由于回油路上节流阀的“阻尼”作用(阻尼力与速度成正比)，能承受负值负载，不会因此而造成失控前冲，运动较平稳；前者加上背压后，也能大大改善承受负值负载的能力和使运动平稳，但须相应调高溢流阀的调节压力，因而功率损失增大。（3）停车后工作部件再起动时冲击太出口节流调速回路中，停车时油缸回油腔内常因泄漏而形成空隙，再启动时的瞬间泵的全部流量QP输入油缸工作腔(无杆腔)，推动活塞快速前进，产生启动冲击，直至消除回油腔内的空隙建立起背压力后，才转入正常。这种起动冲击有可能损坏刀具工件，造成事故。旁路节流也有此类故障。而采用进口节流调速回，只要在开车时关小节流阀．进入油缸的油液流量总是受到其限制，就避免了起动冲击。另外，停车时，不使油缸回油腔接通油池也可减少起动冲击。（4）压力继电器不能可靠发讯或者不能发讯在出油口节流调速回路中，若将压力继电器安装在油缸进油路中，不能发讯。而进口或旁路节流调速回路中安装在油缸进油路中，可以可靠发讯。出口节流调速回路中只能将压力继电器装在油缸回油口处并采用失压发讯才行，此时控制电路较复杂。（5）密封容易损坏这一故障常发生在出口节流方式中。因为出口节流调速有杆腔的压力往往高于无杆腔压力，这就加大了密封摩擦力，降低了密封寿命，甚至损坏密封，加大泄漏，而采用进口节流或旁路节流要好些。（6）难以实现更低的最低速度，调速范围窄在同样的速度要求下，出口节流调速回路中节流阀的通流面积要调得比进口节流的要小，因此低速时前者的节流阀比较容易堵塞，也就是说进口节流调速回路可获得更低的最低速度。（7）速度高，负载大时刚性差进口节流和出口节流方式在速度高负载大时刚性差．而旁路节流方式在速度高负载大时刚性要好些。（8）系统功率损失太，容易发热进口节流和出口节流方式不但存在节流损失，还存在溢流损失，所以功率损失大，发热相对较大。而旁路节流方式只存在节流损失。无溢流损失，且油泵的工作压力与负载存在一定程度的匹配关系，所以功率损失相对较小，发热也应该小些。但进口节流方式和旁路节流方式还需考虑背压的影响。爬行现象进口节流和旁路节流方式在某种低速区域内易产生爬行，出口节流防爬行性能要好些。“进口节流+固定背压”方式在背压较小(0.5～0.8MPa)时，还有可能爬行，抗负值负载的能力也差。只有再提高背压值，但效率低．可采用自调背压的方式(设置自调背压阀)解决。泵的起动冲击三种节流调速方式如果在负载下起动以及溢流阀动作不灵时，均产生泵起动冲击。只有在空载起动条件和选用动作灵敏超调压力小的溢流阀才可得以避免。快进转工进的冲击——前冲快进转工进时，油缸等运动部件从高速突然转换到低速，由于惯性力的作用，运动部件要前冲一段距离后，才按所调的工进速度低速运动，这种现象叫前冲。产生快进转工进的冲击原因有：①流速变化太快，流量突变引起泵的输出压力突然升高，产生冲击。对出口节流系统，泵压力的突升使油缸进油腔的压力突升，更加大了出油腔压力的突升，冲击较大。②速度突变引起压力突变造成冲击：对出口节流系统，后腔压力突然升高；对进口节流系统，前腔压力突降，甚至变为负压。③出口节流时，调速阀中的定差减压阀来不及起到稳定节流阀前后压差的作用，瞬时节阀前后的压差大，导致瞬时通过调速阀的流量大，造成前冲。排除由快进转工进的前冲现象方法有：①采用正确的速度转换方法：a)电磁阀的转换方式，冲击较大，转换精度较低，可靠性较差，但控制灵活性大；b)电液动换向阀：使用带阻尼的电液阀通过调节阻尼大小，使速度转换的速度减慢，可在一定程度上减步前冲；c)用行程阀转换：冲击较小。经验证明，如将行程挡铁做成两个角度，用300斜面压下行程阀的滑阀开口量的2/3，用100斜面压下剩余的1／3开口，效果更好。或在行程阀芯的过渡口处开l～2㎜长的小三角槽，也可缓和快进转工进的冲击。行程阀的转换精度高，可靠性好，但控制灵活性小，管路较复杂，工进过程中越程动作实现困难；d)采用“电磁阀+蓄能器”回路，利用蓄能器可吸收冲击压力。但在工进时需切断蓄能器油路，要另外加装电磁阀；②在双泵供油回路快进时，用电磁阀使大流量泵提前卸载，减速后再转工进。③在出口节流时，提高调速阀中定差减压阀的灵敏性，或者拆修该阀并采取去毛刺清洗等措施，使定压差减压阀灵活运动自如。工进转快退的冲击产生原因有。①由于此时产生压力突减，产生不太大的冲击现象；②对有可能出现这种冲击现象的原因有：由于采用H型换向阀(如导轨磨床)或采用多个阀控制时，动作时间不一致，使前后腔能量释放不均衡或造成短时差动状态。排除方法有：①调节带阻尼的电液动换向阀的阻尼，加快其换向速度；②不采用H型换向阀，而改用其它型；③尽量用一个阀控制动作的转换。快退转停止的冲击－后座冲击这一故障的产生原因与行程终点的控制方式以及换向阀的主阀芯的机能有关，选用不当造成速度突减使油缸后腔压力突升，流量的突减使油泵压力突升。另外还有空气的进入，均会造成后座冲击。排除方法有：采用带阻尼可调慢换向速度的电液换向阀进行控制。采用动作灵敏的溢流阀，停止时马上能溢流。采用合适的换向阀中位职能，如Y型、J型为好，M型也可。采取防止空气进人系统的措施。4.3.2容积调速回路的故障分析及排除由泵与马达(也可以是油缸)组成的、且以调节泵的排量或马达的排量来改变马达输出转速(油缸的往复速度)的回路，称之为容积调速回路。容积调速回路可以是开式的，也可以是闭式的。根据泵与马达的变量情况可以组成下列三种方式：①变量泵与定量马达回路—恒扭矩调速；②定量泵与变量马达回路—恒功率调速；③变量泵与变量马达回路。容积调速回路的主要故障及排除液压马达产生超速运动由于受被起吊重物的负载、外界干扰及换向冲击压力等的影响，图4—23所示的液压马达在加入a处的液控顺序阀前常产生超速(超限)转动的现象。当回路中加入液控顺序阀后，即使出现外界扰动的影响，出现液压马达超速转动时，平衡阀的控制压力下降，平衡阀关小液压马达的回油，起出口节流作用，从而避免了油马达的超速转动。液压马达不能迅速停住为使旋转着的油马达停止转动，即便停止油泵向油马达供油或切断供油通道，但由于油马达的回转件的惯性和负载的惯性使油马达不能迅速停住。解决办法是在液压马达的回油路中安装一溢流阀，例如图4—24中的阀5，图4—25中的阀6，使液压马达回油受到溢流阀所调节的压力(背压)产生制动力而被迅速制动。当制动背压超出所调压力，溢流阀打开，又可起到保护作用。所以当油马达需要准停时，应设置溢流阀制动的回路。图4—24中通过安装单向阀3与4，加上溢流阀5，可实现油马达双向制动。液压马达产生气穴在图4—24所示的回路中，油马达6在制动过程中，虽然油泵7已停转，但油马达6因惯性而继续回转。此时油马达起着泵的作用，由于是闭式回路，必然会产生吸空现象而导致气穴。因此，在油马达换向制动等过程中，为防止气穴，设置了单向阀1与2．当油马达起泵作用而管内油被吸空时，大气压可将油箱内油液通过单向阀1或2压入管内，作为取向补油之用，而避免产生气穴。油马达转速下降，输出扭矩减少这一故障是油马达回路常见故障之一，这是由于设备经较长时间使用后，泵与油马达内部零件磨损或密封失效，产生泵输出流量不够和油马达内泄漏增大所致。4.3.3联合调速液压回路的故障分析及排除所谓联合调速回路是节流调速与容积调速的组合调速方式。这种调速回路是采用变量泵供油、节流阀或调速阀改变流入或流出油缸的流量，以实现泵的供油量与液压缸所需的流量基本匹配的调速回路。常用的容积节流调速回路有：限压式变量叶片泵和调速阀联合调速、差压式变量柱塞泵与节流阀联合调速、差压式变量叶片泵与节流阀联合调速等多种；它们的特点是没有溢流损失，效率较高，速度稳定性比单纯的容积调速回路要好。“限压式变量泵－调速阀”联合调速回路的故障与排除(图4—26)。油缸活塞运动速度不稳定产生原因主要是限压式变量泵的限压螺钉调节得不合理所致。如果限压螺钉调节得合理，在不计管路损失的情况下，使调速阀2保持最小稳定压差，一般为，此时不仅能使活塞的运动速度不随负载变化，而且经过调速阀的功率损失最小，这种情况说明变量泵的限压值调得最合理。曲线调好后，油缸的工作压力一般不超过。若由于负载增大，缸的工作压力大于时，则调速阀中的减压阀不能正常工作(即减压阀芯被推向一边，减压阀阀口全部打开，不起反馈减压作用)，这时调速阀形同一般节流阀，调速阀的输出流量随油缸工作压力的增高而下降，使活塞运动速度不稳定。所以出现这种情况要重新调节好泵的限压调节螺钉，使调速阀保持稳定压差。油液发热，功率损失大产生原因是泵的限压螺钉调节不当，使调得过大，即过大，多余的压力将损失在调速阀的减压阀中，增加系统发热。特别是当油缸的负载变化大，且大部分时间在小负载下工作的场合，因为这时泵的供油压力高，而油缸的工作压力低，损失在减压阀的压降和液压泵的泄漏上的能量很大，油液温升也高。同上述情况相似，供油压力一般比油缸左腔最大工作压力大0.5～0.6MPa为好。对于油缸负载变化大且大部分时间在小负载下工作的场合，宜采用差压式变量泵和节流阀组成的调速回路。差压式变量泵和节流阀组成的联合调速回路的故障及排除(图4—27)这种回路有两大优点：①泵的输出油量始终与节流阀的调节流量相适应，因此无溢流损失。②能自动适应负载的变化、保证速度稳定当负载增大时．工作压力也增大，泵的供油压力，也随之增加。引起泵的泄漏量增加，泵的供油量便减少，于是节流阀前后的压差也减少了，在泵的控制缸的作用下，定子向左移动，加大了偏心距。直至通过节流阀的流量恢复到接近其原来的调定值时为止，这时定子处于新的平衡位置。在此位置上．节流阀前后的压差也大致恢复到其原来的值；相反的情况，与减少偏心距情况类似。所以这种调速回路中的流量基本上是不受负载变化影响的。无论是进油节流或回油节流，节流阀前后压差是基本不变的。因此，回路中虽然采用了节流阀调速，但通过节流阀的流量是不会随负载F前变化。油缸的运动速度是稳定的。这种回路要出现故障多半出在泵本身和油缸本身或节流阀本身。