單動(dòng)薄板沖壓液壓機(jī)液壓系統(tǒng)故障分析與排除

摘 要：文章對(duì)單動(dòng)薄板沖壓液壓機(jī)的動(dòng)力機(jī)構(gòu)，液壓控制系統(tǒng)及執(zhí)行原件進(jìn)行了簡要的介紹，并對(duì)現(xiàn)代液壓機(jī)普遍采用的兩通插裝閥從結(jié)構(gòu)和工作原理方面做了詳細(xì)分析，并就典型的液壓故障進(jìn)行詳細(xì)分析。

關(guān)鍵詞：液壓機(jī)；故障診斷；二通插裝閥；先導(dǎo)閥；液壓系統(tǒng)

引言

液壓機(jī)液壓系統(tǒng)故障是指液壓系統(tǒng)或組成系統(tǒng)的液壓元件喪失了原有的基本功能或出現(xiàn)某些異常現(xiàn)象，是影響液壓機(jī)正常運(yùn)行的一種典型故障，具有隱蔽性強(qiáng)，查找困難，不易恢復(fù)等特點(diǎn)。

故障診斷是從基本工作原理出發(fā)，以元件的結(jié)構(gòu)和工作特性為基點(diǎn)，根據(jù)故障現(xiàn)象分析液壓系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)，正確判斷產(chǎn)生故障的原因，并能預(yù)測出產(chǎn)生故障的具體部位，對(duì)發(fā)生故障的液壓系統(tǒng)進(jìn)行快速診斷，確定液壓設(shè)備發(fā)生故障的部位及產(chǎn)生故障的性質(zhì)和原因，并采取相應(yīng)的措施，確?；謴?fù)設(shè)備的正常運(yùn)行[1，2]。

1 液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理

1.1 液壓系統(tǒng)的構(gòu)成

液壓系統(tǒng)由油泵電機(jī)組、二通插裝閥、充液閥、油缸、過濾器、液位計(jì)以及管路等組成，其中二通插裝閥通過配置不同的先導(dǎo)控制級(jí)，形成靈活多變的、可以實(shí)現(xiàn)方向、壓力、流量的多種控制，是液壓系統(tǒng)的主要控制原件。

1.2 液壓系統(tǒng)及控制原件的工作原理

液壓油在油箱內(nèi)經(jīng)過液壓油泵形成流動(dòng)的液壓油，液壓油流經(jīng)過濾器，過濾器濾掉顆粒較大的，對(duì)液壓控制元件有不良影響的雜質(zhì)，進(jìn)入二通插裝閥，二通插裝閥把流動(dòng)的液壓油根據(jù)工作需要改變流動(dòng)方向、壓力或進(jìn)行流量分配，然后進(jìn)入充液閥，再流入油缸上腔，油缸伸出，當(dāng)油缸遇到負(fù)載時(shí)，流動(dòng)的液壓油壓力升高，克服負(fù)載繼續(xù)伸出，當(dāng)需要回程時(shí)，二通插裝閥中的方向閥動(dòng)作，液壓油在二通插裝閥中改變方向，液壓油流入液壓缸下腔，活塞桿帶動(dòng)負(fù)載退回。

其中，插裝閥是單動(dòng)薄板沖壓液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的控制原件，具有工藝性好、液體流動(dòng)阻力小、通流能力大、動(dòng)作靈敏、抗污染能力強(qiáng)、工作可靠、使用壽命長、密封性好、具有多種機(jī)能、變形方便以及可以高度集成等優(yōu)點(diǎn)。

二通插裝閥是插裝閥的基本組件[3]，由閥芯、閥套、彈簧和密封圈組成，插入到特別設(shè)計(jì)加工的閥體內(nèi)，配以蓋板、先導(dǎo)閥構(gòu)成的一種多功能的復(fù)合閥。因每個(gè)插裝閥基本組件有且只有兩個(gè)油口，故被稱為二通插裝閥，早期又稱為邏輯閥。根據(jù)用途不同分為方向閥組件、壓力閥組件和流量閥組件。同一通徑的三種組件安裝尺寸相同，但閥芯的結(jié)構(gòu)形式和閥套座直徑不同。三種組件均有兩個(gè)主油口A 和B、一個(gè)控制口x。如圖1所示：

插裝閥的工作原理：

記油口A、B、x的壓力分別為pA、pB、px，作用面積分別為AA、AB、Ax，閥芯上端復(fù)位彈簧力為Ft，當(dāng)pxAx+Ft>pAAA+pBAB時(shí)，閥口關(guān)閉；當(dāng)pxAx+Ft≤pAAA+pBAB時(shí)，閥口開啟。實(shí)際工作時(shí)，閥芯的受力狀況是通過油口x的通油方式控制的。X通回油箱，閥口開啟；x與進(jìn)油口相通，閥口關(guān)閉。改變油口通油方式的閥稱為先導(dǎo)閥。

先導(dǎo)閥與蓋板用來控制插裝閥控制腔的通油方式，從而控制閥口的開啟和關(guān)閉。方向閥組件的先導(dǎo)閥可以是電磁滑閥，也可以是電磁球閥（支撐閥）。有時(shí)還設(shè)置防止壓力沖擊的緩沖閥和選擇壓力的梭閥（分液閥）。壓力閥組件的先導(dǎo)閥包括遠(yuǎn)程調(diào)壓閥、電磁滑閥以及比例閥等。流量閥組件的先導(dǎo)閥除電磁滑閥外，還需在蓋板上裝閥芯行程調(diào)節(jié)桿，以限制、調(diào)節(jié)閥口開度的大小如：本壓機(jī)的滑塊快速下降控制閥。

2 液壓系統(tǒng)的典型故障分析與排除

2.1 故障現(xiàn)象

液壓機(jī)滑塊在慢速下行時(shí)，滑塊振動(dòng)嚴(yán)重，系統(tǒng)管路并有振動(dòng)。

2.2 故障分析過程

根據(jù)圖2液壓原理圖對(duì)故障進(jìn)行分析，當(dāng)滑塊慢速下行時(shí)，主油路來油，電磁閥YA24得電動(dòng)作，插裝閥C4控制油路和回油接通，插裝閥C4打開，系統(tǒng)來油經(jīng)管路進(jìn)入滑塊液壓缸上腔，此時(shí)電磁閥YA21得電，插件C6控制油路和回油接通，控制油路壓力為零，插裝閥C6在下腔油壓的作用下，插裝閥C6打開，此時(shí)，YA22保持原位，C1插件控制油路壓力和主油路壓力相等，插裝閥C1關(guān)閉，同時(shí)，插裝閥C2/C3也處于關(guān)閉狀態(tài)，支撐系統(tǒng)管路內(nèi)的壓力不斷升高，系統(tǒng)壓力升高到一定時(shí)，支撐閥Z1在控制油力壓力下打開，插裝閥C2的控制油路和回油接通，插裝閥C2和回油接通，支撐油路和回油接通，當(dāng)支撐系統(tǒng)壓力小于打開支撐溢流閥Z1的壓力時(shí)，Z1支撐閥關(guān)閉，支撐系統(tǒng)壓力保持一定壓力，滑塊開始緩慢下降。根據(jù)滑塊下行工作特點(diǎn)可以看出：（1）滑塊活塞缸下腔支撐壓力過高。（2）支撐回路電磁閥YA22振動(dòng)，引起兩通插裝閥控制油路壓力不穩(wěn)，導(dǎo)致插件閥芯振動(dòng)，造成支撐回路壓力不穩(wěn)。（3）滑塊液壓缸上腔進(jìn)油壓力波動(dòng)都能引起滑塊振動(dòng)。

根據(jù)上述分析的三種可能，判斷插裝閥C2和先導(dǎo)溢流閥Z1組成的支撐閥發(fā)生故障的可能性較大，Z1插裝閥組件由蓋板、閥芯、閥套、復(fù)位彈簧和密封圈組成，可能出現(xiàn)的故障是：（1）閥芯與閥套之間泄露；（2）閥芯與閥套之間配合面磨損，引起摩擦力增大，造成閥芯運(yùn)動(dòng)卡阻；（3）密封圈泄露；（4）復(fù)位彈簧疲勞或斷裂，彈力下降或失去。C2溢流閥是直動(dòng)型溢流閥，由閥芯、閥體、彈簧、上蓋、調(diào)節(jié)桿、調(diào)節(jié)螺母等零件組成，如圖3所示。

當(dāng)溢流閥處于原始狀態(tài)，閥芯在彈簧力的作用下處于最下端位置，進(jìn)出油口隔斷。進(jìn)口油液經(jīng)閥芯徑向孔、軸向孔作用在閥芯底端面，當(dāng)液壓力等于或大于彈簧力時(shí)，閥芯上移，閥口開啟，進(jìn)口壓力油經(jīng)閥口溢回油箱。可能發(fā)生故障的部位是：（1）彈簧疲勞，彈性下降；（2）閥口關(guān)閉不嚴(yán)，有泄露；（3）溢流閥安裝面組合墊圈破損，引起泄露。

對(duì)上述易出現(xiàn)故障的部位逐一拆卸檢查，均未發(fā)現(xiàn)異常。這說明此種故障與支撐閥組沒有關(guān)系，排除支撐閥組引起故障的可能，那么我們需要對(duì)由先導(dǎo)電磁閥YA21和插裝閥C6組成的安全閥組、插裝閥C1和先導(dǎo)電磁閥YA22組成的快速控制閥組、先導(dǎo)電磁閥YA23、YA24及插裝閥C3、C4組成的方向控制閥組及由比例溢流閥與插裝閥C5組成的比例壓力閥組進(jìn)行分析。

滑塊下行安全閥組由先導(dǎo)電磁閥YA21和插裝閥C6組成，結(jié)構(gòu)和控制原理相對(duì)較簡單，只要電磁閥YA21得電動(dòng)作，插裝閥C6控制腔油路與回油接通，此時(shí)插裝閥閥芯上移，插裝閥C6打開，壓力油可以由此閥通過。

滑塊壓力控制閥組由先導(dǎo)比例溢流閥YAA、插裝閥C5及作為安全閥的溢流閥組成，比例溢流閥通過改變控制電信號(hào)，來控制插裝閥C5控制油路的壓力，以此來控制主系統(tǒng)的工作壓力，根據(jù)故障現(xiàn)象，滑塊只有在慢速下行時(shí)才出現(xiàn)振動(dòng)，回程時(shí)并沒有振動(dòng)現(xiàn)象，說明此閥組發(fā)生故障的可能性不大。

滑塊控制系統(tǒng)方向閥組由電磁方向閥YA23、YA24與插裝閥C3、C4組成，電磁方向閥YA23得電時(shí)，插裝閥C4控制油路和來油接通，插裝閥C4閥芯關(guān)閉，此時(shí)插裝閥C3控制油路和回油接通，閥芯在來油壓力作用下打開，壓力油可以通過插裝閥C3，經(jīng)過插裝閥C6進(jìn)入液壓缸下腔，推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)，滑塊上行，此時(shí)充液閥打開，滑塊液壓缸上腔液壓油通過充液閥流回油箱，電磁方向閥YA24得電時(shí)，插裝閥C3控制油路和來油接通，插裝閥C3閥芯關(guān)閉，此時(shí)插裝閥C4控制油路和回油接通，閥芯在來油壓力作用下打開，壓力油可以通過插裝閥C4，經(jīng)過插裝閥C5進(jìn)入液壓缸上腔，下腔液壓油經(jīng)過支撐閥流回油箱，此時(shí)活塞在壓力油推動(dòng)下向下運(yùn)動(dòng)，此時(shí)滑塊下行。

根據(jù)上述分析，此故障出現(xiàn)方向閥組的可能性較大，方向閥組可能是插件閥芯在壓力油通過時(shí)出現(xiàn)振動(dòng)，引起液壓缸上腔進(jìn)油不連續(xù)，導(dǎo)致滑塊下行時(shí)振動(dòng)，造成這一現(xiàn)象的兩種可能是插件閥芯卡滯或電磁閥閥芯振動(dòng)，根據(jù)這一判斷首先對(duì)方向電磁閥YA24進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)電磁閥得電時(shí)，閥芯推桿振動(dòng)，可知閥芯一定在振動(dòng)，根據(jù)以上分析正是它導(dǎo)致了滑塊慢速下行振動(dòng)。

本機(jī)床此處應(yīng)用的電磁方向閥是滑閥，形式為三位四通，導(dǎo)致電磁閥閥芯振動(dòng)的原因可能是閥芯磨損，泄露量過大，引起流體壓力波動(dòng)，另一種可能是電磁推力不足，不能滿足液體壓力要求，從而引起振動(dòng)，從這兩方面對(duì)電磁閥進(jìn)行檢查發(fā)現(xiàn)：電磁閥芯管內(nèi)推桿與芯管之間摩擦力過大，削弱了電磁推力的作用，引起電磁閥工作時(shí)閥芯振動(dòng)。

2.3 故障解決

根據(jù)以上判斷，可以斷定故障是由于電磁閥損壞引起的，更換新的電磁閥，試車，故障消除。

3 結(jié)束語

單動(dòng)薄板沖壓液壓機(jī)，連鎖功能較多，液壓原理較復(fù)雜，控制機(jī)構(gòu)由兩通插裝閥和先導(dǎo)控制閥組成，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，可能出現(xiàn)在插裝閥上，也可能出現(xiàn)在先導(dǎo)閥上，所以維修時(shí)需要有較強(qiáng)的液壓專業(yè)知識(shí)，同時(shí)還要具備較豐富的液壓系統(tǒng)維修經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：武迪（1978-），男，吉林長春人，工學(xué)碩士，主要從事汽車零件沖壓設(shè)備管理與維修技術(shù)工作。