先導(dǎo)式溢流閥常見故障分析與研究

張 佩，張 紋

（鎮(zhèn)江高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 鎮(zhèn)江 212013）

0 引 言

溢流閥在系統(tǒng)中的主要作用是對液壓系統(tǒng)限定壓力或者進行安全保護，它的應(yīng)用場合不同，所起到的作用也各不相同，分別有：（定壓）溢流作用、系統(tǒng)過載保護時起安全閥作用、背壓閥的作用、遠程調(diào)壓作用、多級調(diào)壓作用以及使液壓泵卸荷的作用等。溢流閥幾乎出現(xiàn)在所有的液壓系統(tǒng)中，其性能好壞直接影響整個液壓系統(tǒng)的正常工作。

1 先導(dǎo)式溢流閥

溢流閥分類是依據(jù)自身的結(jié)構(gòu)形式及其基本動作方式可分為兩種類型，即直動式溢流閥和先導(dǎo)式溢流閥。直動式溢流閥特點是結(jié)構(gòu)簡單、性價比高，缺點是壓力穩(wěn)定性較差，因此只能在低壓系統(tǒng)作為調(diào)壓閥使用。在高壓系統(tǒng)中，通常會選用先導(dǎo)式溢流閥作為系統(tǒng)的調(diào)壓閥，如圖1 所示，其結(jié)構(gòu)比直動式復(fù)雜，是由先導(dǎo)閥和主閥兩個部分組成，先導(dǎo)閥的閥芯為錐閥，主閥的閥芯為滑閥，前者的作用是調(diào)定壓力，后者的作用是實現(xiàn)溢流。

圖1 先導(dǎo)式溢流閥結(jié)構(gòu)及圖形符號

先導(dǎo)式溢流閥的故障有很多類型，如：系統(tǒng)壓力消失、壓力波動大、出現(xiàn)較大的噪音和震動幅度過大等。以下將以人造板貼面機液壓系統(tǒng)為例，通過對該系統(tǒng)工作的過程進行油路分析，以及對系統(tǒng)常出現(xiàn)的故障現(xiàn)象進行研究，分析出溢流閥故障在液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生的原因以及如何解決該類故障。

2 典型故障分析與排除方法

2.1 人造板貼面機液壓系統(tǒng)原理

如圖2 所示為某廠人造板貼面使用的液壓機液壓回路原理圖，該液壓機的主要工作過程是：壓機提升→進料→快降→慢降→加壓→保壓→泄壓→提升（動作循環(huán)工作）。壓機到工作臺之間設(shè)有3 個行程開關(guān)SQ1、SQ2、SQ3，該行程閥和油路中的電磁換向閥組合來控制液壓機進行工作階段切換。以下對該液壓機工作過程時各階段的油路走向進行具體分析。

圖2 人造板貼面機液壓回路原理

（1）壓機提升

壓機提升需要通過提升缸提供動力上升至行程閥SQ1 位置處，其油路走向如下。

進油路走向：液壓泵→換向閥F2、F3（電磁閥Y5 和Y4 得電）→單向閥⑦、⑧→單向調(diào)速閥⑨、⑩（油液通過單向閥，不調(diào)速）→提升缸有桿腔。

回油路走向：提升缸無桿腔→油箱。

主缸是單作用柱塞缸，在提升過程中其柱塞受到提升缸向上的作用力，需要通過液控單向閥④回油箱（換向閥F2 中電磁閥Y6 得電時，閥④可雙向?qū)ǎ?/p>

（2）進料

當壓機提升至觸碰行程閥SQ1 位置時，需留有進料時間T1，液壓閥F5 為先導(dǎo)式溢流閥，當電磁閥Y10 得電時，可使液壓泵油液從溢流閥F5 流回油箱，進行液壓系統(tǒng)卸荷。

（3）快降→慢降

當設(shè)定進料時間到達后，壓機進行下降階段，提升缸和主缸均受到壓機自重力下降。當壓機快降至觸碰行程閥SQ2 位置時，系統(tǒng)速度切換至慢降，在提升缸油路處設(shè)有兩個單向節(jié)流閥⑨、⑩，控制壓機下行時進行速度切換，該速度切換回路屬于回油節(jié)流調(diào)速回路，且兩調(diào)速閥并聯(lián)連接。采用回油節(jié)流調(diào)速回路不僅可以得到進油節(jié)流調(diào)速回路相似的速度負載特性、速度剛性以及功率特性，還有其突出特點：存在背壓，使液壓缸運動平穩(wěn)；可以承受負值負載；在工作中發(fā)熱少。

快降和慢降時，主缸部分受壓機自重力作用自動下降，油箱中的油液經(jīng)過液控單向閥④向主缸內(nèi)補油。

快降時提升缸回油路走向：油液從有桿腔流出→單向節(jié)流閥⑨、⑩→液控單向閥⑦、⑧（電磁閥Y1 得電）→換向閥F2、F3（電磁閥Y9、Y8 得電）→油箱。

慢降時提升缸回油路走向：油液從有桿腔流出→單向節(jié)流閥⑩→液控單向閥⑧（電磁閥Y1 得電）→換向閥F3（電磁閥Y8 得電）→油箱。

（4）加壓

當壓機慢降至觸碰行程閥SQ3 位置時，系統(tǒng)進入加壓階段，此時電磁閥Y3 得電，換向閥F6 導(dǎo)通，油液進入主缸進行加壓。為了保證工藝要求，電磁閥Y2 得電，部分油液通過調(diào)速閥②回油箱，可通過調(diào)節(jié)閥②達到壓力上升時所需要的曲線。

主缸進油路走向：液壓泵→換向閥F6（電磁閥Y3 得電）→單向閥①→主缸腔內(nèi)。

提升缸回油路走向：受壓機自重力和主缸伸出壓力作用，油液從有桿腔流出→單向節(jié)流閥⑩→液控單向閥⑧（電磁閥Y1 得電）→F3 右位（電磁閥Y8得電）→油箱。

（5）保壓

當加壓到壓力到達電控壓力表P2 設(shè)定的壓力上限時，系統(tǒng)進入保壓階段。此時除電磁閥Y10 得電，其余換向閥電磁閥均失電，泵站液壓油從先導(dǎo)式溢流閥F5 流回油箱，進行液壓系統(tǒng)保壓。

（6）泄壓

當保壓時間T2 到達后，系統(tǒng)進入卸壓階段。電磁閥Y7 得電，可通過調(diào)節(jié)調(diào)速閥③來達到工藝設(shè)定的小卸壓曲線。隨后電磁閥Y6 得電，液控單向閥④控制口導(dǎo)通，主缸腔內(nèi)的大量壓力油從閥④卸到油箱中，實現(xiàn)全部卸荷。當系統(tǒng)壓力降至電控壓力表P2 設(shè)定的壓力下限時，壓機可進入提升階段。

2.2 常見故障及分析

本液壓系統(tǒng)中閥F5 屬于先導(dǎo)式溢流閥，主要起定壓溢流和使液壓泵卸荷的作用，本系統(tǒng)的工作壓力為25 MPa，通過閥F5 設(shè)定，當系統(tǒng)處于進料和保壓階段時，可通過該閥使液壓泵卸荷。溢流閥F7 并聯(lián)在液控單向閥④的控制口油路上，其設(shè)定閥④控制口的最大壓力，防止系統(tǒng)壓力突然過大而使液控單向閥損壞。溢流閥F8 的作用是背壓閥，其設(shè)定壓力為14 MPa。在系統(tǒng)正常工作時，使壓機下降平穩(wěn)；當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，可起平衡支撐作用，由它支承提升缸，防止在進料時壓機突然下落。

（1）故障現(xiàn)象一：系統(tǒng)壓力非常低，主缸無法加壓、提升缸無法提升。

分析原因：先導(dǎo)式溢流閥F5 為該系統(tǒng)壓力控制閥，若系統(tǒng)壓力非常低，閥F5 出現(xiàn)故障的概率最大。若閥F5 中主閥芯的阻尼孔堵塞，主閥上腔出現(xiàn)空隙時，進油壓力只要克服主閥上部的軟彈簧力就能使主閥芯向上移動，使進回油路接通，油液流回油箱，這時相當于溢流閥處于卸荷狀態(tài)，系統(tǒng)壓力建立不起來，以至于無法加壓、無法提升，導(dǎo)致系統(tǒng)不能正常工作。

解決方法：可通過清洗阻尼孔，更換過濾器濾網(wǎng)，將液壓油過濾或更換液壓油的方式解決此故障。

（2）故障現(xiàn)象二：當Y6 通電后，保壓壓力沒有下降，無法泄壓，也無法提升。

分析原因：有可能是電磁換向閥F4 損壞，通電后不換向；有可能是液控單向閥的閥芯出現(xiàn)了故障，導(dǎo)致控制壓力無法打開主閥芯；也有可能是溢流閥F7 損壞或設(shè)定壓力太低，液控單向閥控制口最低壓力約為系統(tǒng)壓力的30%～50%，即可使液控單向閥雙向?qū)ā?/p>

解決方法：先調(diào)節(jié)溢流閥F7 壓力，觀察是否能解決，若沒有需更換溢流閥再觀察；更換電磁換向閥，若問題解決說明是該故障；更換液控單向閥，觀察是否解決。

（3）故障現(xiàn)象三：液壓缸在進料階段出現(xiàn)非正常緩慢下降故障時，導(dǎo)致無法正常進料。

分析原因：有可能是溢流閥F8 的設(shè)定壓力太低或者該溢流閥已經(jīng)損壞；有可能是單向節(jié)流閥⑨、⑩和液控單向閥F1 存在內(nèi)泄漏，更有可能是提升缸的密封性能變差而導(dǎo)致內(nèi)泄漏。

解決方法：先調(diào)節(jié)溢流閥F8 壓力，若沒有解決，只能一一更換可能存在問題的液壓元件，觀察是否解決該故障。

3 結(jié) 語

本文所列舉的幾個故障，都與溢流閥有關(guān)。對于液壓系統(tǒng)中所出現(xiàn)的故障，維修時其診斷過程非常重要，往往占據(jù)維修過程中的大量時間，診斷時需要根據(jù)各液壓元件在系統(tǒng)中的作用來判別，往往也需要維修者具備充分的知識和經(jīng)驗，才能有效率的排除故障。