四柱油压裁断机基于液压控制阀的故障元件诊断分析

摘要:四柱油压裁断机液压控制阀的种类很多,是组成液压系统的主要元件.对液压控制阀的故障进行诊断分析与处理时,首先要从液压系统中找出出现故障的元件.介绍了故障元件的诊断方法,以溢流阀为例,具体分析了其故障产生的处所及原因,并提出了处理方法和改进措施.

0 引言

   液压控制阀是液压传动中用来控制液体压力、流量和方向的元件.根据它在液压系统中所起的作用不同,可分为四大类:①压力控制阀(简称压力阀),用来控制液 压系统中的压力以满足执行元件所需力(或力矩)的要求,包括溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等;②方向控制阀(简称方向阀),用来控制液压系统中油液 的方向,以满足执行元件运动方向控制的要求,包括单向阀、换向阀等;③流量控制阀(简称流量阀),用来控制液压系统中的流量,以满足执行元件运动速度的要 求,包括节流阀、调速阀等;④复合阀(也称多元阀),用来控制液压系统中的方向、压力、流量3个参数的2个或全部(例如单向减压阀,既能控制油液的方向, 同时还控制油液的压力)[1-2].另外,根据控制方式的不同,控制阀也可分为手动控制阀(简称手动阀)、电磁铁控制式阀(简称电磁阀)、液体动力控制式 阀(简称液动阀)、比例控制式阀(简称比例阀)、伺服控制式阀(简称伺服阀).可见,液压控制阀是液压系统中的主要元件,对液压系统可靠、安全地工作有着 至关重要的作用

1 诊断液压系统中故障元件的方法

   目前,液压系统故障诊断虽然已进入充分利用近代检测诊断技术的阶段,但由于受诊断理论和诊断仪器设备的限制,目前多数还是以经验诊断和分析诊断为主.将辩 证诊断、逻辑诊断、功能跟踪筛检诊断与过渡特性法诊断结合起来的综合诊断方法,已成为一种在液压系统运动过程中极少断开液压系统而定性地判断液压故障的主 要手段,其查找液压系统故障的准确率可达90%以上[4].据统计,液压系统故障中85%以上是系统中某个元件的故障所造成的,因此液压系统的故障诊断, 主要的任务就是要找出故障元件.图1为查找故障元件的步骤.

   说明如下:第一步,将液压系统故障分解为流量方面的故障、压力方面的故障、方向方面的故障、一般机械方面的故障和电气方面故障5个方面.第二步,审 核液压系统原理图及安装布置解液压系统的使用年限、使用环境、保养情况、维修情况等内容,并检查每个液压元件,确认其性能和作用,初步评定其质量情况.第 三步,列出与故障相关的元件清单,进行逐个分析.进行这一步时,一要充分利用判断力,二要注意绝不可遗漏对故障有重大影响的元件.第四步,对清单所列元件 按以往的经验及元件检查的难易排列次序,必要时,列出重点检查的元件和元件的重点检查部位,同时准备测量器具等.第五步,对清单中列出的重点检查元件进行 初检.初检应判断以下一些问题:元件的使用和装配是否合适,元件的测量装置、仪器和测试方法是否合适,元件的外部信号是否合适,对外部信号是否响应等.特 别注意某些元件的故障先兆,如温度过高、噪声大、和出现泄漏情况等.第六步,如果初检未能准确查出故障,就要用专门的检测试验设备、仪器进行检查.第七 步,对发生故障的元件进行修理或者更换.第八步,在重新启动系统前,必须先认真考虑一下这次故障的原因和结果.例如,如果故障是由于污染和油液温度过高引 起的,则应预料到另外的元件也有出现故障的可能性,并应对隐患采取相应的补救措施.又如,由于铁屑进入泵内引起泵的故障,在换新泵之前应对系统进行彻底清 洗.

2 溢流阀的故障分析与处理

   下面以电磁溢流阀为例,详细分析其故障及处理方法.电磁溢流阀既可作为压力调节阀来调节系统压力,也可作为安全阀,当系统压力超过调定值时,起安全保护作用,还可作为卸荷阀用.

2.1 故障现象

   现有一台电磁溢流阀,其额定压力为31.5mpa.断电时,该电磁溢流阀卸荷正常;通电时,调节其调压手柄,最高只能调到20 mpa.液压系统如图2所示.

2.2 故障原因分析

  中液压系统产生故障的原因可能有以下几个方面:①溢流阀2本身的设定值变化了,即溢流阀的调节装置出现问题;②溢流阀2中的电磁换向阀的阀芯被卡住, 通电后,电磁力不能使阀芯换向到位,使阀口有微小开度;③溢流阀2的先导阀的锥阀芯损坏;④溢流阀中的电磁换向阀的阀芯磨损严重,内部泄漏加剧;⑤主阀故 障.

2.3 故障分析与处理

   对于第①种原因造成的故障,主要是由于溢流阀2的先导阀弹簧老化、变软、变形或断裂,从而使得在压力较低(20 mpa,未达到额定压力)时,作用在先导阀锥阀芯上的作用力就克服了弹簧力,使锥阀芯打开,从而使主阀芯打开某一开度,实现溢流,故压力无法上升.

处理方法:拆开检查,更换合适的调压弹簧.

   对于第②种原因造成的故障,主要是由于溢流阀2中的电磁换向阀的油口是与溢流阀的远程控制口相通的,当电磁换向阀同电时,如果不能完全换向到位,阀口有微 小开度,则导致主阀上腔压力过低,主阀阀芯受较低压力(20 mpa),在先导阀没有开启的情况下,主阀芯开启,结果压力就不能调到额定压力.

处理办法:拆开检查,清洗、修磨电磁阀阀芯.

对于第③种原因造成的故障,主要是由于先导阀锥阀密封配合表面因磨损、损伤导致先导阀不能完全闭合,造成密封不严;或由于先导阀密封配合表面粘附有污染 物,使阀口密封面不能完全闭合(其阀口开度很小,通常只有0.03~0.06 mm,一旦粘附有污染物就可能使锥阀不能闭合,从而使溢流阀调不到额定压力).

处理方法:一种为拆开检查,修磨锥阀芯密封表面,损伤严重时,应换用新的合格零件,另一种为拆开清洗并检查液压油被污染程度,根据情况过滤油液或换油.

对于第④种原因造成的故障,主要是由于溢流阀中的换向阀内泄漏,使溢流阀的远程控制口总有部分油液流回油箱.于是,在溢流阀的控制腔内油液压力达不到推动 先导阀时的压力值(额定压力)时,主阀阀口就打开溢流,使溢流阀在低于先导阀的调定压力下开始溢流,所以压力上不去.

处理办法:拆开检查,清洗液压元件和系统,消除引起液压元件不正常磨损的因素,再更换新的换向阀.

对于第⑤种原因造成的故障,主要是由于当主阀芯有一定的开度后,因毛刺、污染物卡住不能复位.如果是三级同心式溢流阀(如图3所示),因装配不同心,使阀 芯不能完全复位.从而使主阀芯总处于一定的溢流状态,压力无法继续上升达到额定压力.处理办法:拆开检查,清洗、修整阀芯与阀孔,必要时检查油液污染度, 过滤或更换油液,装配时注意保持阀芯与阀孔的同心度.

3 结束语

本文中介绍了液压系统中故障元件的简易查找方法,然后以电磁溢流阀为例,详细分析了故障产生的原因及处理方法,对同类液压控制阀故障的快速诊断具有一定的参考作用.