先導(dǎo)式溢流閥工作原理和常見故障處理

摘要：本文首先簡要介紹先導(dǎo)式溢流閥的結(jié)構(gòu)和工作原理，隨后對先導(dǎo)式溢流閥幾種常見故障原因進(jìn)行分析，并針對性的給出了故障處理方法。

關(guān)鍵詞：先導(dǎo)式溢流閥;液壓系統(tǒng);主閥芯

0引言

在大多數(shù)液壓系統(tǒng)中，溢流閥是不可缺少的液壓元件。它控制著系統(tǒng)的壓力，保護(hù)著系統(tǒng)的安全。它是否正常工作決定著液壓系統(tǒng)能否正常工作。因而，它是液壓系統(tǒng)中的重要元件。溢流閥的重要用途有：（1）作調(diào)壓閥用。溢流閥溢流時，可維持閥進(jìn)口壓力亦即系統(tǒng)壓力恒定。（2）作安全閥用。只有在系統(tǒng)超載時，溢流閥才打開，對系統(tǒng)起過載保護(hù)作用，而平時溢流閥是關(guān)閉的。此時溢流閥的調(diào)定壓力比系統(tǒng)壓力大10%～20%[1]。（3）作背壓閥用。溢流閥裝在系統(tǒng)的回油路上，產(chǎn)生一定的回油阻力，以改善執(zhí)行元件的運動平穩(wěn)性。（4）作遠(yuǎn)程調(diào)壓閥用。溢流閥通過管路連接先導(dǎo)式溢流閥遙控口實現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)壓。（5）作卸荷閥用。通過電磁換向閥控制先導(dǎo)式溢流閥遙控口實現(xiàn)卸荷。

1先導(dǎo)式溢流閥結(jié)構(gòu)和工作原理

1.1先導(dǎo)式溢流閥的結(jié)構(gòu)

先導(dǎo)式溢流閥的結(jié)構(gòu)下如圖1所示：

1.2先導(dǎo)式溢流閥的工作原理

壓力油進(jìn)入主閥的進(jìn)油口P、主閥活塞下腔B1后，經(jīng)主閥芯6上的阻尼孔5進(jìn)入主閥活塞上腔B2，再經(jīng)先導(dǎo)閥體上的油道進(jìn)入導(dǎo)閥腔，并作用于錐形導(dǎo)閥芯1上。當(dāng)油壓較低，即油液對導(dǎo)閥芯的油壓作用力小于調(diào)壓彈簧9的預(yù)緊力時，先導(dǎo)閥關(guān)閉，主閥活塞下腔、主閥活塞上腔、導(dǎo)閥腔都充滿油，但不流動。這時，主閥活塞下腔、主閥活塞上腔、導(dǎo)閥腔等各腔中的油壓力相等。由于主閥芯6中部大圓柱體（即活塞）的上端有效面積A2大于下兩端有效面積A1，兩者之比 A2/A1 按經(jīng)驗一般取為 1.03～ 1.05[2]，則主閥芯6在油壓作用力和主閥彈簧預(yù)壓力的作用下壓緊在主閥座7上，即溢流閥關(guān)閉不溢流[3]。

當(dāng)因負(fù)載變化而使系統(tǒng)油壓增大時，主閥活塞下腔、主閥活塞上腔、導(dǎo)閥腔等各腔中的油壓也隨之升高。當(dāng)油壓升高到一定值后，即導(dǎo)閥腔中壓力油對錐形導(dǎo)閥芯1的作用力大于調(diào)壓彈簧9的預(yù)緊力時，錐形導(dǎo)閥芯1被推開，便有小量油液經(jīng)阻尼孔5和先導(dǎo)閥閥口、主閥芯中心孔、溢油口T返回油箱。這時，雖然由于有油液流過阻尼孔5而在主閥芯活塞下腔和上腔之間形成壓力差，但因流量小而使所形成的壓力差不大，還不能足以克服主閥彈簧預(yù)壓力和主閥活塞上下兩端面積差的影響，因此主閥芯還不能打開。只有當(dāng)油壓力繼續(xù)升高使錐形導(dǎo)閥芯的開啟量增大到一定程度，即油流量（流過阻尼孔的油流量）增大到使主閥芯活塞下腔和上腔之間形成的壓力差升高到一定程度時，油壓對主閥芯的作用力大于主閥彈簧預(yù)壓力、閥芯移動摩擦阻力和主閥芯重力之合力，主閥芯則開啟離開主閥座，大部分油液便通過主閥閥口、并經(jīng)溢油口T返回油箱，使系統(tǒng)油壓力不再升高而保持在所調(diào)定的壓力值。

當(dāng)因負(fù)載變化而使系統(tǒng)油壓降低時，導(dǎo)閥芯首先關(guān)閉，重新使主閥活塞下腔、主閥活塞上腔油壓相等，主閥芯便在主閥彈簧作用下關(guān)閉，停止溢流。由此可見，導(dǎo)閥起感受壓力變化的作用，主閥起主要的溢流作用。調(diào)壓手輪10可改變調(diào)壓彈簧9的預(yù)緊力，也就改變了溢流閥的調(diào)定壓力，即限制了整個系統(tǒng)的最大工作壓力。

2先導(dǎo)式溢流閥常見故障分析

2.1先導(dǎo)式溢流閥部件故障分析

①主閥節(jié)流小孔堵死

主閥節(jié)流小孔很小，一般孔徑為0.8-1.2毫米[4]，最容易被油液中橡膠密封件的細(xì)小碎塊、油漆小片等堵塞。節(jié)流小孔一旦被堵，當(dāng)主閥上方的油液經(jīng)先導(dǎo)閥排出一部分后，沒有油液來進(jìn)行填補(bǔ)，先導(dǎo)閥關(guān)閉后，便形成局部真空。由于主閥彈簧很軟，所以主閥被輕而易舉地打開，而且一直打開著。油液經(jīng)打開的主閥回油箱，致使執(zhí)行元件無法工作。

②主閥芯卡死

兩種情況：主閥芯開啟時被卡死，則系統(tǒng)無壓力。主閥芯關(guān)閉時被卡死則系統(tǒng)壓力急劇升高。

③先導(dǎo)閥被卡死

如果先導(dǎo)閥在關(guān)閉時被卡死，則系統(tǒng)壓力急劇升高。

2.2先導(dǎo)式溢流閥故障現(xiàn)象分析處理

①調(diào)節(jié)無壓力

故障原因：阻尼孔堵塞主閥芯在開啟位置被異物卡死，主閥芯復(fù)位彈簧彎曲或折斷先導(dǎo)閥調(diào)壓彈簧折斷。

處理方法：清除異物，清洗阻尼孔和主閥芯更換復(fù)位彈簧或調(diào)壓彈簧。

②壓力調(diào)不高

故障原因：主閥芯與閥套配合不良，造成內(nèi)泄先導(dǎo)閥的錐閥與閥座密封不良，造成內(nèi)泄調(diào)壓彈簧長度不足，彎曲或剛度太差。

處理方法：用細(xì)砂紙研磨閥芯與閥座，清除毛刺，若配合間隙過大，可更換閥芯和閥座用合格的彈簧更換調(diào)壓彈簧。

③壓力突然上升

故障原因：主閥芯工作時，在關(guān)閉狀態(tài)下突然被異物卡死先導(dǎo)閥的錐閥打不開，調(diào)壓彈簧彎曲卡死。

處理方法：清除異物，清洗閥芯更換調(diào)壓彈簧。

④壓力突然下降

故障原因：主閥芯工時，在開啟位置突然被卡死，阻尼孔突然被堵先導(dǎo)閥調(diào)壓彈簧突然折斷。

處理方法：清除異物、清洗閥芯更換調(diào)壓彈簧。

⑤異常噪聲和振動

故障原因：閥芯與閥座配合不良調(diào)壓彈簧彎曲并且與調(diào)節(jié)桿不同軸。

處理方法：更換一只合格的溢流閥。

3結(jié)論

先導(dǎo)式溢流閥在液壓系統(tǒng)中是必不可少的壓力控制元件，其故障問題一直影響著液壓裝置的正常運行。本文比較詳細(xì)地分析了先導(dǎo)式溢流閥的結(jié)構(gòu)、工作原理、主要特性及各種故障產(chǎn)生原因并找到了相應(yīng)故障排除的方法，在生產(chǎn)實踐中有較大的應(yīng)用價值。

參考文獻(xiàn)

[1]鄭淑娟，陶濤.先導(dǎo)式溢流閥的動態(tài)特性研究[J].煤礦機(jī)械，2012，33（2）：51～53.

[2]中國機(jī)械工程學(xué)會設(shè)備與維修工程分會 《機(jī)械設(shè)備維修 問答叢書》組委會編.液壓與氣動設(shè)備維修問答.北京：機(jī)械工業(yè)出版社?2002.

[3]章宏甲.液壓傳動.北京：機(jī)械工業(yè)出版社?1996.

[4]趙顯新.工程機(jī)械液壓傳動裝置原理與檢修.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社?1999.

作者簡介：喬小東（1994.12），男，湖北荊門人，本科，助理工程師，工作單位：長江三峽通航管理。