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针对装载机液压系统中方向控制阀经常出现故障的几点分析

2015-4-11 8:32:51

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详细介绍

  引言

    液压控制阀的种类繁多,功能各异,是组成液压系统的重要元件。在整机液压系统中,液压控制阀用来控制油液的压力、流量和流动方向,从而控制调节液压执行元件的作用力、运动速度、运动方向、启动和停止等,满足液压设备对各工况的要求。但装载机液压系统中的方向控制阀在使用过程中经常会出现故障,比如在使用时常常出现阀卡(或动作不良)、阀口常开、泄露严重、换向失败、换向时有噪音并附带有振动等等一些故障。

    由于液压阀的种类很多,按用途可以分为:方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀,这些阀在使用时很多故障是与其结构和性能有关,在这里仅介绍方向控制阀的故障产生原因,本文针对这些阀在使用时出现的故障一一展开分析,找出原因,并提出有意的建议。

    1 对液压控制阀的要求

    液压传动系统对液压控制阀的基本要求主要有以下几点:

    (1)动作灵敏,工作可靠,工作时冲击和振动小,使用寿命要长。

    (2)油液通过时压力损失小。

    (3)密封性能好,内泄漏小,无外泄漏。

    (4)结构简单、紧凑,安装、维护、调试方便,通用性好。

    2 方向控制阀的故障分析及解决措施

    方向控制阀主要用来控制液压系统中各油路的通、断或改变液流的流动方向。其工作原理是利用阀芯和阀体相对位置的改变,实现油路与油路间的接通或断开,以满足系统对油液流动方向的要求。方向控制阀分为单向阀和换向阀两类。

    2.1 单向阀的故障分析与处理

    单向阀分为普通单向阀和液控单向阀两种。普通单向阀只允许油液正向流动,不许反流;液控单向阀允许油液正向流通,反向受控流通。其图形图号及结构简图如图1所示。

(a)普通单向阀  (b)液控单向阀

图1 单向阀

    装载机在工作时,由于整机液压系统压力过高,再加之冷却器的冷却效果不好,使油液温度过高,长期使用造成阀体和阀芯变形;并且由于使用和管理不当,再加上装载机的工作环境恶劣等原因造成油液污染严重,使油液中含有颗粒杂质,用过滤器去过滤时,为了保证过滤器的通油能力,自然就降低了它的过滤精度,过滤效果不佳,长期使用就会粘着、堵塞在阀体内表面和阀芯上,从而造成阀芯动作不灵活,阀卡或阀芯关闭不严等一系列故障,这些故障是在使用过程中产生的,产生这一故障还与设计和装配有关系,比如在设计过程中,对阀体内表面和阀芯外圆面处理不当,表面精度不合格,有毛刺存在或者在配合过程中阀体内表面被划伤或阀芯与阀座配合不当,出现局部接触,以及所安装的弹簧硬度过大,造成背压过大或开启压力不足,即压力不稳定以及长期使用,弹簧出现老化现象,硬度不够或在使用中折断,等原因造成了单向阀在整机液压系统中使用时出现阀芯动作不灵活,出现卡口或阀口关闭不严不能形成背压甚至造成内泄漏严重等故障。

    2.2 处理方法

    解决这一故障重点应从过滤器、散热器、弹簧、液压油和平常的使用维护与管理着手,不管是装载机的液压系统还是其他的一些液压系统对过滤器的要求从未变过,在使用时既希望过滤器有很好的通油能力同时又具备良好的过滤效果,但这两点有时很难同时具备,而两者在比较孰重孰轻时,最后良好的通油能力是绝对占上峰的,至此就造成了很多液压系统在使用时常常因为过滤器的过滤效果不佳造成系统中很多故障的频频产发生,这是长期潜伏在液压系统中的“重病”。现在的装载机中当出现这一故障时,常常以换掉液压油为解决方法,装载机按一天工作八个小时来算,现在装载机一般工作2000个小时就要换掉系统中的液压油,一桶液压油按350元来计算,装满一个普通的装载机油箱需11桶,那就是七、八月换一次,一次需花费3850元,这样就增大了装载机的使用成本,建议:现在双重过滤器已经问世,我们应广泛应用它,对提高油液的清洁度有很大的帮助,这是目前为止针在保证降低装载机使用成本而提高油液清洁,保证其他液压元件不因污染物的存在而出现故障的最好办法;对于油温不宜过高的处理,建议装载机液压系统中不宜使用闭式回路,并且最好使用水冷式的冷却器,对于装载机的维护管理,我们应从平时使用过程中抓起。

    2.3 换向阀的故障分析

    换向阀是利用改变阀芯和阀体的相对位置,从而控制相应油路接通、切断或变换油液的方向,从而实现对执行元件运动方向的控制。按换向阀阀芯的结构形式分有:滑阀式、转阀式和锥阀式,按工作位置数分为二位、三位、四位等,按通路数分二通、三通、四通、五通等,按控制方式的不同分为手动换向阀、机动换向阀、电磁换向阀、液动换向阀和电液换向阀。其中以滑阀式应用最多,本文接下来以滑阀式换向阀为例作分析。图2为常用换向阀的结构原理图和图形符号。

(a)结构原理图     (b)图形符号

图2 三位四通换向阀

    故障一:换向阀在换向时常常产生噪声、振动和冲击。产生这一现象的原因有很多,比如:

    由于阀芯和阀体尺寸设计不精,配合中有卡脚,阀芯在阀体中运动时就会因摩擦而产生噪音。

    如果机动换向阀位置安装不精确(挡铁在运动过程中无法把凸轮压到底,造成阀口开度减小,液流速度增大),或电磁换向阀里的推杆设计不准(如过长或过短,都会产生嗡鸣声),以及液动换向阀和电液换向阀由于压力油压力过高或流量过大,造成流速噪音加剧,换向时就会产生振动并造成液压冲击,从而影响换向精度。

    当工作介质液压油中混入空气,这些气泡混杂在油液中而产生气穴,使油液经过换向阀时出现不连续状态,造成流量和压力脉动,气泡虽油液在经过换向阀换向时由于受到挤压又急剧破灭,引起局部液压冲击和高温,产生振动和噪声。出现这些现象会缩短元件的使用寿命,严重时会造成故障。

    故障二:换向阀在使用过程中流量损失严重,泄露增大。产生这一现象的原因有很多,比如:

    (1)过滤器对油液没有起到很好的过滤作用,使油液污染严重,油液中含有硬质颗粒,当这些硬质颗粒进入到阀体内时,造成阀体和阀芯摩擦严重并附带有划伤,使阀体和阀芯间隙增大。


    (2)再加之冷却器冷却效果差,使油温过高,造成油液粘度降低,增大了泄露量,并且油液温度过高或压力过大同样也会造成阀体膨胀,使得配合间隙变大,并且还能损坏密封装置,同样也能增大泄露量。

    故障三:换向时阀不动或动作不良,产生这一故障主要是由于下面这几点原因。

    (1)过滤器对油液没有起到很好的过滤作用,使油液污染严重,油液中含有硬质颗粒或阀体内表面和阀芯在加工时表面处理不光滑,配合在一起运动不灵活,造成换向阀不动火动作不良。

    (2)在安装过程中,由于安装底面不平或夹紧力不均匀使阀体、阀芯以及密封圈变型,同样会造成换向阀不动或动作不良。

    (3)换向阀的复位弹簧漏装或失效,使阀芯不能自动复位,同样也会造成换向阀不动或动作不良。

    (4)机动换向阀的位置安装不准确,挡铁在运动过程中碰不到凸轮或电磁换向阀的电磁铁被损坏等都会造成换向阀不动或动作不良。

    2.4 处理方法

    在保证过滤器通油能力的前提下,提高阀的过滤精度,并采用合理的方式降低油液的温度,阀体变形多是由于安装底面不平或安装螺钉夹紧力不均造成的,应检查安装底面的平面度,不平时应修磨安装表面,并使安装螺钉受力均匀,进行重新安装等方式使换向阀在液压系统中工作时能起到很好的控制调节作用,保证液压系统的正常工作。

    3 结束语

    排除故障要正确判断故障现象,运用科学的方法,将理论知识与实践经验向结合。为了保证装载机对液压系统中方向控制阀各项技术指标和工作性能的要求,特别是液压系统中方向控制阀的保养与维护,必须对其进行全面分析,掌握测试方法,进一步提高可维性和效率。

来源:全球阀门网!

 

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