液壓回路平衡閥工作原理與故障排除

宋清懿

（中國鋁業(yè)青海分公司第一電解廠 西寧）

目前，起重運(yùn)輸機(jī)械多采用液壓驅(qū)動(dòng)方案，由于其起升、伸縮、變幅等機(jī)構(gòu)在帶載下降過程中，均有產(chǎn)生超速下行的危險(xiǎn)，因此在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)必須設(shè)置能產(chǎn)生一定背壓的液壓元件，以調(diào)整工作部件的下落速度，并且設(shè)計(jì)能夠保證它們?cè)谌我馕恢蒙媳绘i定的液壓回路，即平衡回路。鋁電解多功能天車全液壓更換陽極裝置液壓系統(tǒng)，主要由液壓站、液壓管路、液壓缸、液壓馬達(dá)以及換向閥、平衡閥等控制元件組成。平衡閥作為平衡回路中的一個(gè)控制元件，所控制的是系統(tǒng)的執(zhí)行元件的速度，因而對(duì)閥的性能及維護(hù)有較高要求。青海分公司第一電解廠，采用全液壓更換陽極裝置替代原扭拔機(jī)構(gòu)（氣、液4鍵缸結(jié)構(gòu)），更換后的全液壓更換陽極裝置具有對(duì)位準(zhǔn)確、動(dòng)作安全可靠、自動(dòng)更換陽極等優(yōu)點(diǎn)。在全液壓更換陽極裝置液壓回路中，陽極升降油缸和擰頭升降油缸均采用LHK型平衡閥對(duì)系統(tǒng)回路背壓進(jìn)行控制，以保證兩油缸具有平衡可靠不下滑，運(yùn)行平穩(wěn)、緩沖及超載保護(hù)等性能。

以全液壓更換陽極裝置中扭拔機(jī)構(gòu)（ATQH63/45-1500型擰頭升降油缸）LHK型背壓平衡閥為例，分析其工作原理、調(diào)節(jié)方法，總結(jié)平衡閥應(yīng)用過程中常見的故障，并提出相應(yīng)的排除方法。

一、工作原理

要使液壓缸承載時(shí)平穩(wěn)下放，就要在與運(yùn)動(dòng)相反方向設(shè)置相應(yīng)的背壓，產(chǎn)生背壓的典型平衡回路就是采用單向節(jié)流閥與液控單向閥組合的平衡回路。全液壓更換陽極裝置部分液壓回路見圖1。

圖1 更換陽極裝置部分液壓回路

（1）當(dāng)電磁換向閥B兩端電磁鐵11DT、12DT均未通電，閥芯中間位置工作時(shí)，進(jìn)油路C斷開，擰頭油缸下腔的油被擰頭平衡閥中的單向閥m封閉，并且此時(shí)油壓穩(wěn)定，順序閥n阻尼孔無法打開，擰頭油缸保持靜止。

（2）當(dāng)電磁換向閥B右端電磁鐵12DT通電，此時(shí)閥芯右側(cè)位置工作，壓力油通過電磁換向閥B直接進(jìn)入擰頭油缸上油腔，擰頭油缸下降，下降初期由于下油腔油壓較低，下油腔液壓油同時(shí)被順序閥n和單向閥m封閉，此時(shí)擰頭平衡閥建立背壓。隨著上油腔不斷進(jìn)油，下油腔油壓不斷提高（單向閥m始終無法打開），下油腔壓力達(dá)到某一數(shù)值時(shí)順序閥n阻尼孔開啟，實(shí)現(xiàn)下油腔液壓油經(jīng)過電磁閥流回油箱。隨著擰頭油缸下油腔通過順序閥阻尼孔的不斷回油，下油腔油壓開始降低；當(dāng)油壓降至無法開啟順序閥壓力時(shí)，順序閥再次封閉回油路，以保證回油管路始終存在一定背壓，防止擰頭下降過程中出現(xiàn)爬行、下滑現(xiàn)象，達(dá)到穩(wěn)速下降的目的。

（3）當(dāng)電磁換向閥B左端電磁鐵11DT通電時(shí)，此時(shí)閥芯左側(cè)位置工作，壓力油經(jīng)過電磁換向閥和單向閥m進(jìn)入擰頭油缸下腔，上腔回油，實(shí)現(xiàn)擰頭穩(wěn)定提升。擰頭下降過程中，擰頭油缸下腔始終保持一定壓力（背壓），這種壓力、流量的調(diào)節(jié)是經(jīng)過平衡閥閥芯的多次動(dòng)作完成的，平衡閥中順序閥的開啟僅取決于控制壓力的大小，與擰頭油缸負(fù)荷無關(guān)，因而在實(shí)際應(yīng)用中可調(diào)節(jié)合適的回油路背壓，來控制擰頭的下降速度（圖1中陽極升降油缸所應(yīng)用的LHK型平衡閥工作原理與此原理相似）。

二、調(diào)節(jié)方法

1.陽極升降油缸平衡閥的調(diào)節(jié)

將電磁換向閥A電磁線圈電源插頭插上。啟動(dòng)油泵，陽極油缸空載升降幾個(gè)行程，在下降過程中若油缸振動(dòng)則需將陽極油缸上平衡閥的調(diào)節(jié)螺釘擰緊，直到不振動(dòng)為止。陽極油缸上掛一塊新陽極并作下降運(yùn)動(dòng)，若油缸振動(dòng)，則需將陽極油缸上平衡閥的調(diào)節(jié)螺釘擰緊，直到不振動(dòng)為止，停止下降。將陽極靜止在空中，觀察陽極是否下滑，繼續(xù)擰緊平衡閥的調(diào)節(jié)螺釘，直到不下滑為止，并將調(diào)節(jié)螺釘上的背緊螺母背緊。若陽極油缸下降停止且有較大沖擊和回彈現(xiàn)象，說明平衡閥的背壓調(diào)節(jié)過大，應(yīng)適當(dāng)調(diào)小。同時(shí)調(diào)緊平衡閥正面上的調(diào)節(jié)螺釘，延長平衡閥的關(guān)閉時(shí)間，減小油缸的下降沖擊。

2.擰頭油缸平衡閥的調(diào)節(jié)

擰頭油缸平衡閥的調(diào)節(jié)螺栓內(nèi)置在回油口內(nèi)，調(diào)節(jié)時(shí)需拆下回油管。

（1）擰頭油缸作下降運(yùn)動(dòng)，若油缸振動(dòng)，則需將擰頭油缸上平衡閥的調(diào)節(jié)螺釘擰緊，直到不振動(dòng)為止，擰頭油缸停止下降，并將擰頭機(jī)構(gòu)靜止在空中，觀察其是否下滑。

（2）若下滑，繼續(xù)擰緊平衡閥的調(diào)節(jié)螺釘，直到不下滑為上。

（3）若擰頭油缸下降停止有較大的沖擊和回彈現(xiàn)象，說明平衡閥的背壓調(diào)節(jié)過大，應(yīng)適當(dāng)調(diào)小，同時(shí)調(diào)緊平衡閥正面上的調(diào)節(jié)螺釘，延長平衡閥的關(guān)閉時(shí)間，減小油缸的下降沖擊。

三、常見故障分析與排除方法

（1）陽極或擰頭油油缸在下降過程中爬行運(yùn)動(dòng)，并伴有振動(dòng)噪聲。油缸下降是負(fù)負(fù)載，平衡閥的壓力偏小，在下降過程中，造成油缸上腔及平衡閥控制口失壓，閥時(shí)開時(shí)停，而使油缸爬行運(yùn)動(dòng)，并伴有振動(dòng)噪聲。排除該故障需將油缸平衡閥的背壓調(diào)大到油缸下降不振動(dòng)為止。

（2）油缸下降停止有沖擊聲，油缸活塞回彈。油缸下降是負(fù)負(fù)載，平衡閥的背壓力調(diào)得過大，平衡閥的關(guān)閉時(shí)間過短。排除該故障需將油缸平衡閥的背壓調(diào)小，平衡閥正面的調(diào)節(jié)螺釘擰緊，延長平衡閥的關(guān)閉時(shí)間。

（3）系統(tǒng)壓力已調(diào)至設(shè)定值，陽極或擰頭油油缸仍不能下降。出現(xiàn)該故障時(shí)，應(yīng)考慮平衡閥的開啟壓力不夠，平衡閥外泄、內(nèi)泄油口堵塞、平衡閥閥芯卡阻等因素。排除該故障時(shí)，首先檢查系統(tǒng)壓力，然后調(diào)整平衡閥開啟壓力直至油缸能下降為止。調(diào)節(jié)后，如油缸仍不能下降，則需拆卸平衡閥，清洗其閥體及零件并重新組裝。

（4）陽極、擰頭油缸停止后下滑。首先應(yīng)確定平衡閥調(diào)整背壓力是否偏小，并確定平衡閥的平衡彈簧是否失效。兩者都排除后，確定平衡閥的控制閥芯是否未復(fù)位，致使閥處于打開狀態(tài)，油缸內(nèi)泄。其次，檢查單向閥是否可以正常復(fù)位或單向閥彈簧是否有效、控制口節(jié)流口關(guān)閉或控制閥芯不復(fù)位等缺陷。

排除該故障首先調(diào)大平衡閥的背壓力，視其效果，效果不佳時(shí)需更換平衡閥的平衡彈簧，清洗平衡閥使其控制閥芯運(yùn)動(dòng)靈活；檢查油缸活塞的密封是否損壞，若損壞則更換密封圈；檢查油缸的缸體是否拉傷，若拉傷則應(yīng)更換油缸。