壓力機液壓系統(tǒng)常見故障分析與研究

蔣祖信

（四川機電職業(yè)技術學院，四川 攀枝花 617000）

1 壓力機液壓系統(tǒng)工作原理及特點

1.1 壓力機液壓系統(tǒng)特點

該系統(tǒng)采用高壓、大流量、恒功率控制的壓力反饋變量柱塞泵為系統(tǒng)主油路供油，該泵的流量隨系統(tǒng)壓力升高而自動減少，與液壓缸組成了容積控制回路，減少了系統(tǒng)的功率損失，系統(tǒng)油溫得到有效控制。

主缸豎直放置，當上滑塊組件沒有接觸到工件時，系統(tǒng)在自重作用下高速運動，由高位油箱通過充液閥向主缸上腔補油，可以降低主泵功率，提高了系統(tǒng)原動機功率利用率。

在減速壓制、保壓延時時，系統(tǒng)壓力急劇升高，主泵流量隨系統(tǒng)壓力升高而自動減少，直至為零，避免了高壓溢流造成的功率損失，系統(tǒng)油溫得到有效控制。

主缸回程時，采用了帶有卸荷閥芯的液控單向閥，高壓油先經(jīng)單向閥的卸荷閥芯泄壓，結構簡單，有效避免了振動和沖擊。

主缸和頂出缸利用換向閥的中位機能形成互鎖，主缸工作循環(huán)完成后，頂出缸才能動作，避免了兩缸的誤動作，提高了設備的安全性。

系統(tǒng)采用低壓、小流量、定量泵為系統(tǒng)控制油路單獨供油，保證了控制油路油壓的穩(wěn)定，使系統(tǒng)中的液控閥能正常工作，保證了系統(tǒng)工作的可靠性。

1.2 壓力機液壓系統(tǒng)工作原理

主泵1和輔助泵2同時啟動，主泵1的液壓油通過電液換向閥5和6的中位卸荷，輔助泵2的液壓油經(jīng)溢流閥13流回油箱。

主缸快速下行：1YA得電，5YA得電，電液換向閥5和7處于右位，主泵液壓油經(jīng)電液換向閥5右位、單向閥10進入主缸上腔；主缸下腔液壓油經(jīng)液控單向8、電液換向閥5右位、電液換向閥6中位回油箱。主缸在自重作用下快速下行，主泵1的流量此時不能滿足主缸快速下行的流量要求，主缸上腔形成負壓，充液閥14打開，通過高位油箱向上腔補油。

減速壓制：當主缸碰到行程開關2s時，5YA失電，液控單向閥8關閉，主缸上腔壓力升高，主泵流量自動減少，充液閥14關閉，主缸下腔壓力達到順序閥9（背壓閥）的調(diào)定壓力時，順序9開啟，下腔油液經(jīng)順序閥9（背壓閥）、電液換向閥5右位、電液換向閥6中位回油箱。主缸慢速接近工件，當主缸帶動上滑塊接觸到工件時，上腔壓力進一步急劇升高，主泵流量將自動減少，實現(xiàn)慢速壓制。

保壓延時：當主缸上腔壓力達到壓制調(diào)定壓力時，壓力繼電器7發(fā)出電信號，1YA失電，主泵液壓油經(jīng)電液換向閥5、電液換向閥6中位卸荷，上腔壓力經(jīng)充液閥14、單向閥10實現(xiàn)保壓。當上腔壓力降低到壓力表22的調(diào)定壓力時，發(fā)出電信號，1YA得電，主泵向上腔供油；當上腔壓力達到壓力表22的調(diào)定壓力時，1YA失電，保壓時間由時間繼電器調(diào)定，保壓過程直到時間繼電器發(fā)出電信號，保壓過程才結束。

泄壓回程：保壓結束后，時間繼電器發(fā)出電信號，2YA得電，電液換向閥5處于左位，液壓油經(jīng)電液換向閥5處于左位、液控單向閥8進入主缸下腔；液動閥12在上腔高壓油作用下處于上位，溢流閥11調(diào)定充液閥14的控制壓力，打開卸荷閥閥芯，上腔高壓油經(jīng)充液閥14的卸荷閥閥芯泄壓。當上腔壓力降低到一定值時，液動閥12復位處于下位，溢流閥11關閉，充液閥14主閥芯打開，上腔油液流回高位油箱，實現(xiàn)快速回程。

停止：主缸回程碰到行程開關1s時，2YA失電，液控換向閥5處于中位，主泵1通過液控換向閥5、電液換向閥6中位卸荷，液控單向閥8關閉，主缸下腔油液封閉，主缸在原位停止。

下缸頂出及退回：當3YA得電，電液換向閥6處于左位，主泵液壓油經(jīng)電液換向閥5中位、電液換向閥6左位進入下缸下腔，下缸上腔油液經(jīng)電液換向閥6左位回油箱；當4YA得電時，電液換向閥6處于右位，下缸下行退回。

當某些工件需要拉伸壓邊時，要求實現(xiàn)上下模具的合模，使合模后的模具既保持—定的壓力將工件夾緊，又能使模具隨上滑塊組件的下壓而下降（浮動壓邊）。這時，換向閥6處于中位，由于上缸的壓緊力遠遠大于下缸往上的上頂力，上缸滑塊組件下壓時下缸活塞被迫隨之下行，下缸下腔油液經(jīng)節(jié)流器19和背壓閥20流回油箱。

2 壓力機液壓系統(tǒng)常見故障及故障原因分析

2.1 振動與噪音原因分析

造成液壓系統(tǒng)振動和噪音的原因大致有系統(tǒng)液壓油進入空氣、系統(tǒng)流量和壓力波動、管路及機械系統(tǒng)等幾個方面。

（1）液壓系統(tǒng)進入空氣產(chǎn)生的噪音。壓力機液壓系統(tǒng)采用的是變量泵、液壓缸組成的開式容積調(diào)速回路，空氣侵入的可能性大，系統(tǒng)中一旦進入空氣，當油液中混入空氣后，就會在液壓泵、液壓缸和液壓閥的高壓區(qū)產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象，并以壓力波的形式傳播，造成油液振動，導致系統(tǒng)產(chǎn)生氣蝕噪音?？諝膺M入液壓系統(tǒng)主要有以下幾種途徑：油箱液位太低、油液粘度大、泵吸油管直徑小和濾油器堵塞，使泵吸油困難，造成吸空進入空氣；液壓泵軸端油封損壞，或進油管密封不良，造成空氣進入液壓油中；各個油管接頭密封不嚴或橡膠油管老化也容易使空氣進入液壓油中；液壓缸中空氣未完全排盡，在高壓作用下產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象而引發(fā)較大噪聲。

（2）流量和壓力波動產(chǎn)生的振動和噪音。泵的流量和壓力波動產(chǎn)生的振動和噪音。泵在吸油過程中產(chǎn)生周期性的流量和壓力波動，造成泵的構件產(chǎn)生振動，而構件的振動又引起與其接觸的空氣疏密變化的振動，進而產(chǎn)生噪聲的聲壓波傳播出去；泵的內(nèi)部元件過度磨損，使泵內(nèi)泄漏嚴重，當液壓泵輸出高壓、小流量油液時產(chǎn)生流量波動，引發(fā)較高噪聲。

液壓閥的流量和壓力波動產(chǎn)生的振動和噪音。閥的頻繁開啟而過度磨損，閥錐面與閥座配合不良，造成先導閥流量不穩(wěn)定，產(chǎn)生壓力波動而引發(fā)噪聲；先導式溢流閥因彈簧疲勞變形或失效造成調(diào)定壓力不穩(wěn)定，壓力波動大而引發(fā)噪聲；液壓閥在進行節(jié)流、換向和溢流時，閥體內(nèi)油液的流量、方向以及背壓發(fā)生變化，導致閥件及管道的壁面產(chǎn)生振動，從而產(chǎn)生噪聲。

（3）管路振動和噪聲。管路彎頭過多或固定卡子松動產(chǎn)生振動和噪聲；管路的截面積突然變化時，使其液流發(fā)生變化，產(chǎn)生紊流而產(chǎn)生噪聲；外部振源可能引起的管路共振。

（4）機械振動和噪聲。由于零件的制造誤差，裝配不當引起液壓系統(tǒng)的振動和噪聲；液壓閥在外力作用下使閥芯產(chǎn)生運動，使液流發(fā)生改變，這時閥內(nèi)可動零件的機械接觸產(chǎn)生噪聲；缸頭油封過緊或活塞桿變形，在運動過程中會產(chǎn)生噪聲。

2.2 壓力不足、換向沖擊故障原因分析

壓力不足的主要原因有以下幾個方面。

第一，主泵或主缸內(nèi)泄漏嚴重，導致系統(tǒng)壓力不足。第二，調(diào)壓閥組3和4出現(xiàn)故障影響系統(tǒng)壓力。第三，充液閥14泄漏，主缸上腔油液流回高位油箱。

壓力機換向沖擊主要發(fā)生在保壓延時完成后，主缸卸壓退回過程中，根據(jù)壓力機液壓系統(tǒng)工作原理可知，引起換向沖擊的原因主要有以下幾點。

第一，充液閥14的卸荷閥芯堵塞，不能有效泄壓。第二，液動換向閥12閥芯卡死，不能有效換向，充液閥的控制油直接打開主閥芯，主缸上腔高壓油沒有泄壓直接回油箱，產(chǎn)生換向沖擊。第三，溢流閥11故障，不能有效調(diào)節(jié)控制油壓力開啟充液閥14的卸荷閥芯，而是直接打開充液閥14的主閥芯，使主缸上腔高壓油不能泄壓，直接回油箱，產(chǎn)生換向沖擊。

3 故障排除與維修

由于液壓系統(tǒng)故障的復雜性、多樣性，液壓系統(tǒng)在出現(xiàn)故障時，在弄清系統(tǒng)原理及各液壓元件的作用、結構后，按照由表及里，由易到難的順序仔細檢查分析，找出問題點。針對壓力機液壓系統(tǒng)振動故障原因，首先，檢查油液油箱高度是否正常，油液是否變質(zhì)多泡，管路各連接處的連接是否松動，系統(tǒng)各處外泄漏情況；其次，檢查液壓元件的彈簧是否疲勞破壞、配合表面的磨損情況，主缸的磨損、密封情況；最后，檢查主泵的磨損情況，因為壓力反饋變量柱塞泵很貴，不易輕易更換。

結合維修經(jīng)驗，先檢查故障率高的元件，如壓力不足故障多發(fā)生在調(diào)壓閥組3和4上，先檢查判斷遠程調(diào)壓3和先導溢流閥4，其次是主缸與主泵。只有找準了故障原因，才能制度合理的處理辦法，減少維修時間，降低維修成本。

4 結語

液壓系統(tǒng)故障的診斷過程是一個復雜的過程，需要建立一套科學完善的設備維護、檢修機制，減少故障發(fā)生率，提高維修人員的液壓基礎知識和分析能力，提高故障診斷的效率和準確性，保證設備的安全正常運行。

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