引言
液壓控制閥的種類繁多,功能各異,是組成液壓系統的重要元件。在整機液壓系統中,液壓控制閥用來控制油液的壓力、流量和流動方向,從而控制調節液壓執行元件的作用力、運動速度、運動方向、啟動和停止等,滿足液壓設備對各工況的要求。但裝載機液壓系統中的方向控制閥在使用過程中經常會出現故障,比如在使用時常常出現閥卡(或動作不良)、閥口常開、泄露嚴重、換向失敗、換向時有噪音并附帶有振動等等一些故障。
由于液壓閥的種類很多,按用途可以分為:方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥,這些閥在使用時很多故障是與其結構和性能有關,在這里僅介紹方向控制閥的故障產生原因,本文針對這些閥在使用時出現的故障一一展開分析,找出原因,并提出有意的建議。
1 對液壓控制閥的要求
液壓傳動系統對液壓控制閥的基本要求主要有以下幾點:
(1)動作靈敏,工作可靠,工作時沖擊和振動小,使用壽命要長。
(2)油液通過時壓力損失小。
(3)密封性能好,內泄漏小,無外泄漏。
(4)結構簡單、緊湊,安裝、維護、調試方便,通用性好。
2 方向控制閥的故障分析及解決措施
方向控制閥主要用來控制液壓系統中各油路的通、斷或改變液流的流動方向。其工作原理是利用閥芯和閥體相對位置的改變,實現油路與油路間的接通或斷開,以滿足系統對油液流動方向的要求。方向控制閥分為單向閥和換向閥兩類。
2.1 單向閥的故障分析與處理
單向閥分為普通單向閥和液控單向閥兩種。普通單向閥只允許油液正向流動,不許反流;液控單向閥允許油液正向流通,反向受控流通。其圖形圖號及結構簡圖如圖1所示。
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(a)普通單向閥 (b)液控單向閥
圖1 單向閥
裝載機在工作時,由于整機液壓系統壓力過高,再加之冷卻器的冷卻效果不好,使油液溫度過高,長期使用造成閥體和閥芯變形;并且由于使用和管理不當,再加上裝載機的工作環境惡劣等原因造成油液污染嚴重,使油液中含有顆粒雜質,用過濾器去過濾時,為了保證過濾器的通油能力,自然就降低了它的過濾精度,過濾效果不佳,長期使用就會粘著、堵塞在閥體內表面和閥芯上,從而造成閥芯動作不靈活,閥卡或閥芯關閉不嚴等一系列故障,這些故障是在使用過程中產生的,產生這一故障還與設計和裝配有關系,比如在設計過程中,對閥體內表面和閥芯外圓面處理不當,表面精度不合格,有毛刺存在或者在配合過程中閥體內表面被劃傷或閥芯與閥座配合不當,出現局部接觸,以及所安裝的彈簧硬度過大,造成背壓過大或開啟壓力不足,即壓力不穩定以及長期使用,彈簧出現老化現象,硬度不夠或在使用中折斷,等原因造成了單向閥在整機液壓系統中使用時出現閥芯動作不靈活,出現卡口或閥口關閉不嚴不能形成背壓甚至造成內泄漏嚴重等故障。
2.2 處理方法
解決這一故障重點應從過濾器、散熱器、彈簧、液壓油和平常的使用維護與管理著手,不管是裝載機的液壓系統還是其他的一些液壓系統對過濾器的要求從未變過,在使用時既希望過濾器有很好的通油能力同時又具備良好的過濾效果,但這兩點有時很難同時具備,而兩者在比較孰重孰輕時,最后良好的通油能力是絕對占上峰的,至此就造成了很多液壓系統在使用時常常因為過濾器的過濾效果不佳造成系統中很多故障的頻頻產發生,這是長期潛伏在液壓系統中的“重病”。現在的裝載機中當出現這一故障時,常常以換掉液壓油為解決方法,裝載機按一天工作八個小時來算,現在裝載機一般工作2000個小時就要換掉系統中的液壓油,一桶液壓油按350元來計算,裝滿一個普通的裝載機油箱需11桶,那就是七、八月換一次,一次需花費3850元,這樣就增大了裝載機的使用成本,建議:現在雙重過濾器已經問世,我們應廣泛應用它,對提高油液的清潔度有很大的幫助,這是目前為止針在保證降低裝載機使用成本而提高油液清潔,保證其他液壓元件不因污染物的存在而出現故障的最好辦法;對于油溫不宜過高的處理,建議裝載機液壓系統中不宜使用閉式回路,并且最好使用水冷式的冷卻器,對于裝載機的維護管理,我們應從平時使用過程中抓起。
2.3 換向閥的故障分析
換向閥是利用改變閥芯和閥體的相對位置,從而控制相應油路接通、切斷或變換油液的方向,從而實現對執行元件運動方向的控制。按換向閥閥芯的結構形式分有:滑閥式、轉閥式和錐閥式,按工作位置數分為二位、三位、四位等,按通路數分二通、三通、四通、五通等,按控制方式的不同分為手動換向閥、機動換向閥、電磁換向閥、液動換向閥和電液換向閥。其中以滑閥式應用最多,本文接下來以滑閥式換向閥為例作分析。圖2為常用換向閥的結構原理圖和圖形符號。
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(a)結構原理圖 (b)圖形符號
圖2 三位四通換向閥
故障一:換向閥在換向時常常產生噪聲、振動和沖擊。產生這一現象的原因有很多,比如:
由于閥芯和閥體尺寸設計不精,配合中有卡腳,閥芯在閥體中運動時就會因摩擦而產生噪音。
如果機動換向閥位置安裝不精確(擋鐵在運動過程中無法把凸輪壓到底,造成閥口開度減小,液流速度增大),或電磁換向閥里的推桿設計不準(如過長或過短,都會產生嗡鳴聲),以及液動換向閥和電液換向閥由于壓力油壓力過高或流量過大,造成流速噪音加劇,換向時就會產生振動并造成液壓沖擊,從而影響換向精度。
當工作介質液壓油中混入空氣,這些氣泡混雜在油液中而產生氣穴,使油液經過換向閥時出現不連續狀態,造成流量和壓力脈動,氣泡雖油液在經過換向閥換向時由于受到擠壓又急劇破滅,引起局部液壓沖擊和高溫,產生振動和噪聲。出現這些現象會縮短元件的使用壽命,嚴重時會造成故障。
故障二:換向閥在使用過程中流量損失嚴重,泄露增大。產生這一現象的原因有很多,比如:
(1)過濾器對油液沒有起到很好的過濾作用,使油液污染嚴重,油液中含有硬質顆粒,當這些硬質顆粒進入到閥體內時,造成閥體和閥芯摩擦嚴重并附帶有劃傷,使閥體和閥芯間隙增大。
(2)再加之冷卻器冷卻效果差,使油溫過高,造成油液粘度降低,增大了泄露量,并且油液溫度過高或壓力過大同樣也會造成閥體膨脹,使得配合間隙變大,并且還能損壞密封裝置,同樣也能增大泄露量。
故障三:換向時閥不動或動作不良,產生這一故障主要是由于下面這幾點原因。
(1)過濾器對油液沒有起到很好的過濾作用,使油液污染嚴重,油液中含有硬質顆粒或閥體內表面和閥芯在加工時表面處理不光滑,配合在一起運動不靈活,造成換向閥不動火動作不良。
(2)在安裝過程中,由于安裝底面不平或夾緊力不均勻使閥體、閥芯以及密封圈變型,同樣會造成換向閥不動或動作不良。
(3)換向閥的復位彈簧漏裝或失效,使閥芯不能自動復位,同樣也會造成換向閥不動或動作不良。
(4)機動換向閥的位置安裝不準確,擋鐵在運動過程中碰不到凸輪或電磁換向閥的電磁鐵被損壞等都會造成換向閥不動或動作不良。
2.4 處理方法
在保證過濾器通油能力的前提下,提高閥的過濾精度,并采用合理的方式降低油液的溫度,閥體變形多是由于安裝底面不平或安裝螺釘夾緊力不均造成的,應檢查安裝底面的平面度,不平時應修磨安裝表面,并使安裝螺釘受力均勻,進行重新安裝等方式使換向閥在液壓系統中工作時能起到很好的控制調節作用,保證液壓系統的正常工作。
3 結束語
排除故障要正確判斷故障現象,運用科學的方法,將理論知識與實踐經驗向結合。為了保證裝載機對液壓系統中方向控制閥各項技術指標和工作性能的要求,特別是液壓系統中方向控制閥的保養與維護,必須對其進行全面分析,掌握測試方法,進一步提高可維性和效率。