液壓系統(tǒng)調(diào)速回路的故障分析與排除

4.3液壓系統(tǒng)調(diào)速回路的故障分析與排除調(diào)速回路是用來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件工作速度的，液壓系統(tǒng)一般采用下述三種方法調(diào)速，組成三類調(diào)速回路。①節(jié)流調(diào)速—采用定量泵供油，由流量閥(節(jié)流閥或調(diào)速閥)改變進(jìn)入或流出執(zhí)行元件的流量來實(shí)現(xiàn)調(diào)速的方法，構(gòu)成節(jié)流調(diào)速回路；②容積調(diào)速—采用變量泵來改變流量或改變油馬達(dá)每轉(zhuǎn)排量來實(shí)現(xiàn)調(diào)速的方法，即容積調(diào)速回路；③容積節(jié)流調(diào)速—采用變量泵和流量閥相配合的調(diào)速方法，構(gòu)成所謂聯(lián)合調(diào)速回路。4.3.1節(jié)流調(diào)速回路的故障分析及排除由于節(jié)流調(diào)速本身的特性不同存在的故障與排除（1）油缸易發(fā)熱，缸內(nèi)的泄漏增加進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路中，通過節(jié)流閥產(chǎn)生節(jié)流損失而發(fā)熱的油直接進(jìn)人油缸，使油缸易發(fā)熱和增加泄漏。而出口節(jié)流調(diào)速和旁路節(jié)流調(diào)速回路中通過節(jié)流閥發(fā)了熱的油正好流回油箱容易散熱。（2）不能承受負(fù)值負(fù)載，在負(fù)值負(fù)載下失控前沖，速度穩(wěn)定性差進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路和旁路節(jié)流調(diào)速回路若不在回油路上加背壓閥就會(huì)產(chǎn)生這一故障，而出口節(jié)流調(diào)速回路由于回油路上節(jié)流閥的“阻尼”作用(阻尼力與速度成正比)，能承受負(fù)值負(fù)載，不會(huì)因此而造成失控前沖，運(yùn)動(dòng)較平穩(wěn)；前者加上背壓后，也能大大改善承受負(fù)值負(fù)載的能力和使運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，但須相應(yīng)調(diào)高溢流閥的調(diào)節(jié)壓力，因而功率損失增大。（3）停車后工作部件再起動(dòng)時(shí)沖擊太出口節(jié)流調(diào)速回路中，停車時(shí)油缸回油腔內(nèi)常因泄漏而形成空隙，再啟動(dòng)時(shí)的瞬間泵的全部流量QP輸入油缸工作腔(無桿腔)，推動(dòng)活塞快速前進(jìn)，產(chǎn)生啟動(dòng)沖擊，直至消除回油腔內(nèi)的空隙建立起背壓力后，才轉(zhuǎn)入正常。這種起動(dòng)沖擊有可能損壞刀具工件，造成事故。旁路節(jié)流也有此類故障。而采用進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回，只要在開車時(shí)關(guān)小節(jié)流閥．進(jìn)入油缸的油液流量總是受到其限制，就避免了起動(dòng)沖擊。另外，停車時(shí)，不使油缸回油腔接通油池也可減少起動(dòng)沖擊。（4）壓力繼電器不能可靠發(fā)訊或者不能發(fā)訊在出油口節(jié)流調(diào)速回路中，若將壓力繼電器安裝在油缸進(jìn)油路中，不能發(fā)訊。而進(jìn)口或旁路節(jié)流調(diào)速回路中安裝在油缸進(jìn)油路中，可以可靠發(fā)訊。出口節(jié)流調(diào)速回路中只能將壓力繼電器裝在油缸回油口處并采用失壓發(fā)訊才行，此時(shí)控制電路較復(fù)雜。（5）密封容易損壞這一故障常發(fā)生在出口節(jié)流方式中。因?yàn)槌隹诠?jié)流調(diào)速有桿腔的壓力往往高于無桿腔壓力，這就加大了密封摩擦力，降低了密封壽命，甚至損壞密封，加大泄漏，而采用進(jìn)口節(jié)流或旁路節(jié)流要好些。（6）難以實(shí)現(xiàn)更低的最低速度，調(diào)速范圍窄在同樣的速度要求下，出口節(jié)流調(diào)速回路中節(jié)流閥的通流面積要調(diào)得比進(jìn)口節(jié)流的要小，因此低速時(shí)前者的節(jié)流閥比較容易堵塞，也就是說進(jìn)口節(jié)流調(diào)速回路可獲得更低的最低速度。（7）速度高，負(fù)載大時(shí)剛性差進(jìn)口節(jié)流和出口節(jié)流方式在速度高負(fù)載大時(shí)剛性差．而旁路節(jié)流方式在速度高負(fù)載大時(shí)剛性要好些。（8）系統(tǒng)功率損失太，容易發(fā)熱進(jìn)口節(jié)流和出口節(jié)流方式不但存在節(jié)流損失，還存在溢流損失，所以功率損失大，發(fā)熱相對(duì)較大。而旁路節(jié)流方式只存在節(jié)流損失。無溢流損失，且油泵的工作壓力與負(fù)載存在一定程度的匹配關(guān)系，所以功率損失相對(duì)較小，發(fā)熱也應(yīng)該小些。但進(jìn)口節(jié)流方式和旁路節(jié)流方式還需考慮背壓的影響。爬行現(xiàn)象進(jìn)口節(jié)流和旁路節(jié)流方式在某種低速區(qū)域內(nèi)易產(chǎn)生爬行，出口節(jié)流防爬行性能要好些?！斑M(jìn)口節(jié)流+固定背壓”方式在背壓較小(0.5～0.8MPa)時(shí)，還有可能爬行，抗負(fù)值負(fù)載的能力也差。只有再提高背壓值，但效率低．可采用自調(diào)背壓的方式(設(shè)置自調(diào)背壓閥)解決。泵的起動(dòng)沖擊三種節(jié)流調(diào)速方式如果在負(fù)載下起動(dòng)以及溢流閥動(dòng)作不靈時(shí)，均產(chǎn)生泵起動(dòng)沖擊。只有在空載起動(dòng)條件和選用動(dòng)作靈敏超調(diào)壓力小的溢流閥才可得以避免。快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)的沖擊——前沖快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)時(shí)，油缸等運(yùn)動(dòng)部件從高速突然轉(zhuǎn)換到低速，由于慣性力的作用，運(yùn)動(dòng)部件要前沖一段距離后，才按所調(diào)的工進(jìn)速度低速運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象叫前沖。產(chǎn)生快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)的沖擊原因有：①流速變化太快，流量突變引起泵的輸出壓力突然升高，產(chǎn)生沖擊。對(duì)出口節(jié)流系統(tǒng)，泵壓力的突升使油缸進(jìn)油腔的壓力突升，更加大了出油腔壓力的突升，沖擊較大。②速度突變引起壓力突變?cè)斐蓻_擊：對(duì)出口節(jié)流系統(tǒng)，后腔壓力突然升高；對(duì)進(jìn)口節(jié)流系統(tǒng)，前腔壓力突降，甚至變?yōu)樨?fù)壓。③出口節(jié)流時(shí)，調(diào)速閥中的定差減壓閥來不及起到穩(wěn)定節(jié)流閥前后壓差的作用，瞬時(shí)節(jié)閥前后的壓差大，導(dǎo)致瞬時(shí)通過調(diào)速閥的流量大，造成前沖。排除由快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)的前沖現(xiàn)象方法有：①采用正確的速度轉(zhuǎn)換方法：a)電磁閥的轉(zhuǎn)換方式，沖擊較大，轉(zhuǎn)換精度較低，可靠性較差，但控制靈活性大；b)電液動(dòng)換向閥：使用帶阻尼的電液閥通過調(diào)節(jié)阻尼大小，使速度轉(zhuǎn)換的速度減慢，可在一定程度上減步前沖；c)用行程閥轉(zhuǎn)換：沖擊較小。經(jīng)驗(yàn)證明，如將行程擋鐵做成兩個(gè)角度，用300斜面壓下行程閥的滑閥開口量的2/3，用100斜面壓下剩余的1／3開口，效果更好?；蛟谛谐涕y芯的過渡口處開l～2㎜長的小三角槽，也可緩和快進(jìn)轉(zhuǎn)工進(jìn)的沖擊。行程閥的轉(zhuǎn)換精度高，可靠性好，但控制靈活性小，管路較復(fù)雜，工進(jìn)過程中越程動(dòng)作實(shí)現(xiàn)困難；d)采用“電磁閥+蓄能器”回路，利用蓄能器可吸收沖擊壓力。但在工進(jìn)時(shí)需切斷蓄能器油路，要另外加裝電磁閥；②在雙泵供油回路快進(jìn)時(shí)，用電磁閥使大流量泵提前卸載，減速后再轉(zhuǎn)工進(jìn)。③在出口節(jié)流時(shí)，提高調(diào)速閥中定差減壓閥的靈敏性，或者拆修該閥并采取去毛刺清洗等措施，使定壓差減壓閥靈活運(yùn)動(dòng)自如。工進(jìn)轉(zhuǎn)快退的沖擊產(chǎn)生原因有。①由于此時(shí)產(chǎn)生壓力突減，產(chǎn)生不太大的沖擊現(xiàn)象；②對(duì)有可能出現(xiàn)這種沖擊現(xiàn)象的原因有：由于采用H型換向閥(如導(dǎo)軌磨床)或采用多個(gè)閥控制時(shí)，動(dòng)作時(shí)間不一致，使前后腔能量釋放不均衡或造成短時(shí)差動(dòng)狀態(tài)。排除方法有：①調(diào)節(jié)帶阻尼的電液動(dòng)換向閥的阻尼，加快其換向速度；②不采用H型換向閥，而改用其它型；③盡量用一個(gè)閥控制動(dòng)作的轉(zhuǎn)換。

快退轉(zhuǎn)停止的沖擊－后座沖擊這一故障的產(chǎn)生原因與行程終點(diǎn)的控制方式以及換向閥的主閥芯的機(jī)能有關(guān)，選用不當(dāng)造成速度突減使油缸后腔壓力突升，流量的突減使油泵壓力突升。另外還有空氣的進(jìn)入，均會(huì)造成后座沖擊。排除方法有：采用帶阻尼可調(diào)慢換向速度的電液換向閥進(jìn)行控制。采用動(dòng)作靈敏的溢流閥，停止時(shí)馬上能溢流。采用合適的換向閥中位職能，如Y型、J型為好，M型也可。采取防止空氣進(jìn)人系統(tǒng)的措施。4.3.2容積調(diào)速回路的故障分析及排除由泵與馬達(dá)(也可以是油缸)組成的、且以調(diào)節(jié)泵的排量或馬達(dá)的排量來改變馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速(油缸的往復(fù)速度)的回路，稱之為容積調(diào)速回路。容積調(diào)速回路可以是開式的，也可以是閉式的。根據(jù)泵與馬達(dá)的變量情況可以組成下列三種方式：①變量泵與定量馬達(dá)回路—恒扭矩調(diào)速；②定量泵與變量馬達(dá)回路—恒功率調(diào)速；③變量泵與變量馬達(dá)回路。容積調(diào)速回路的主要故障及排除液壓馬達(dá)產(chǎn)生超速運(yùn)動(dòng)由于受被起吊重物的負(fù)載、外界干擾及換向沖擊壓力等的影響，圖4—23所示的液壓馬達(dá)在加入a處的液控順序閥前常產(chǎn)生超速(超限)轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象。當(dāng)回路中加入液控順序閥后，即使出現(xiàn)外界擾動(dòng)的影響，出現(xiàn)液壓馬達(dá)超速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，平衡閥的控制壓力下降，平衡閥關(guān)小液壓馬達(dá)的回油，起出口節(jié)流作用，從而避免了油馬達(dá)的超速轉(zhuǎn)動(dòng)。液壓馬達(dá)不能迅速停住為使旋轉(zhuǎn)著的油馬達(dá)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，即便停止油泵向油馬達(dá)供油或切斷供油通道，但由于油馬達(dá)的回轉(zhuǎn)件的慣性和負(fù)載的慣性使油馬達(dá)不能迅速停住。解決辦法是在液壓馬達(dá)的回油路中安裝一溢流閥，例如圖4—24中的閥5，圖4—25中的閥6，使液壓馬達(dá)回油受到溢流閥所調(diào)節(jié)的壓力(背壓)產(chǎn)生制動(dòng)力而被迅速制動(dòng)。當(dāng)制動(dòng)背壓超出所調(diào)壓力，溢流閥打開，又可起到保護(hù)作用。所以當(dāng)油馬達(dá)需要準(zhǔn)停時(shí)，應(yīng)設(shè)置溢流閥制動(dòng)的回路。圖4—24中通過安裝單向閥3與4，加上溢流閥5，可實(shí)現(xiàn)油馬達(dá)雙向制動(dòng)。液壓馬達(dá)產(chǎn)生氣穴在圖4—24所示的回路中，油馬達(dá)6在制動(dòng)過程中，雖然油泵7已停轉(zhuǎn)，但油馬達(dá)6因慣性而繼續(xù)回轉(zhuǎn)。此時(shí)油馬達(dá)起著泵的作用，由于是閉式回路，必然會(huì)產(chǎn)生吸空現(xiàn)象而導(dǎo)致氣穴。因此，在油馬達(dá)換向制動(dòng)等過程中，為防止氣穴，設(shè)置了單向閥1與2．當(dāng)油馬達(dá)起泵作用而管內(nèi)油被吸空時(shí)，大氣壓可將油箱內(nèi)油液通過單向閥1或2壓入管內(nèi)，作為取向補(bǔ)油之用，而避免產(chǎn)生氣穴。油馬達(dá)轉(zhuǎn)速下降，輸出扭矩減少這一故障是油馬達(dá)回路常見故障之一，這是由于設(shè)備經(jīng)較長時(shí)間使用后，泵與油馬達(dá)內(nèi)部零件磨損或密封失效，產(chǎn)生泵輸出流量不夠和油馬達(dá)內(nèi)泄漏增大所致。4.3.3聯(lián)合調(diào)速液壓回路的故障分析及排除所謂聯(lián)合調(diào)速回路是節(jié)流調(diào)速與容積調(diào)速的組合調(diào)速方式。這種調(diào)速回路是采用變量泵供油、節(jié)流閥或調(diào)速閥改變流入或流出油缸的流量，以實(shí)現(xiàn)泵的供油量與液壓缸所需的流量基本匹配的調(diào)速回路。常用的容積節(jié)流調(diào)速回路有：限壓式變量葉片泵和調(diào)速閥聯(lián)合調(diào)速、差壓式變量柱塞泵與節(jié)流閥聯(lián)合調(diào)速、差壓式變量葉片泵與節(jié)流閥聯(lián)合調(diào)速等多種；它們的特點(diǎn)是沒有溢流損失，效率較高，速度穩(wěn)定性比單純的容積調(diào)速回路要好?！跋迚菏阶兞勘茫{(diào)速閥”聯(lián)合調(diào)速回路的故障與排除(圖4—26)。油缸活塞運(yùn)動(dòng)速度不穩(wěn)定產(chǎn)生原因主要是限壓式變量泵的限壓螺釘調(diào)節(jié)得不合理所致。如果限壓螺釘調(diào)節(jié)得合理，在不計(jì)管路損失的情況下，使調(diào)速閥2保持最小穩(wěn)定壓差，一般為，此時(shí)不僅能使活塞的運(yùn)動(dòng)速度不隨負(fù)載變化，而且經(jīng)過調(diào)速閥的功率損失最小，這種情況說明變量泵的限壓值調(diào)得最合理。曲線調(diào)好后，油缸的工作壓力一般不超過。若由于負(fù)載增大，缸的工作壓力大于時(shí)，則調(diào)速閥中的減壓閥不能正常工作(即減壓閥芯被推向一邊，減壓閥閥口全部打開，不起反饋減壓作用)，這時(shí)調(diào)速閥形同一般節(jié)流閥，調(diào)速閥的輸出流量隨油缸工作壓力的增高而下降，使活塞運(yùn)動(dòng)速度不穩(wěn)定。所以出現(xiàn)這種情況要重新調(diào)節(jié)好泵的限壓調(diào)節(jié)螺釘，使調(diào)速閥保持穩(wěn)定壓差。油液發(fā)熱，功率損失大產(chǎn)生原因是泵的限壓螺釘調(diào)節(jié)不當(dāng)，使調(diào)得過大，即過大，多余的壓力將損失在調(diào)速閥的減壓閥中，增加系統(tǒng)發(fā)熱。特別是當(dāng)油缸的負(fù)載變化大，且大部分時(shí)間在小負(fù)載下工作的場合，因?yàn)檫@時(shí)泵的供油壓力高，而油缸的工作壓力低，損失在減壓閥的壓降和液壓泵的泄漏上的能量很大，油液溫升也高。同上述情況相似，供油壓力一般比油缸左腔最大工作壓力大0.5～0.6MPa為好。對(duì)于油缸負(fù)載變化大且大部分時(shí)間在小負(fù)載下工作的場合，宜采用差壓式變量泵和節(jié)流閥組成的調(diào)速回路。差壓式變量泵和節(jié)流閥組成的聯(lián)合調(diào)速回路的故障及排除(圖4—27)這種回路有兩大優(yōu)點(diǎn)：①泵的輸出油量始終與節(jié)流閥的調(diào)節(jié)流量相適應(yīng)，因此無溢流損失。②能自動(dòng)適應(yīng)負(fù)載的變化、保證速度穩(wěn)定

當(dāng)負(fù)載增大時(shí)．工作壓力也增大，泵的供油壓力，也隨之增加。引起泵的泄漏量增加，泵的供油量便減少，于是節(jié)流閥前后的壓差也減少了，在泵的控制缸的作用