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项目六流量阀的使用与维护任务四调速回路的故障分析与排除一、调速回路故障分析的基本原则•速度调节是液压系统的重要内容，执行机构速度不正常，液压机械就无法工作。速度控制系统主要故障及其产生原因可归结为以下几个方面：（1）执行机构（液压缸、液压马达）无小进给的主要原因1.节流阀的节流口堵塞，导致无小流量或小流量不稳定2.调速阀定差式减压阀的弹簧过软，使节流阀前后压差过低，导致通过调速阀的小流量不稳定。3.调速阀中减压阀卡死，造成节流阀前后压差随外载荷而变，经常见到的是由于小进给时荷载较小，导致最小进给量增大（2）载荷增加时进给速度显著下降的主要原因•1.液压缸活塞或系统中某个或几个元件的泄漏随载荷、压力增高而显著加大•2.调速阀中的减压阀卡死于打开位置，则载荷增加时通过节流阀的流量下降（3）执行机构爬行的主要原因1.系统中进入空气2.由于导致润滑不良，导轨与液压缸轴线不平行，活塞杆密封压的过紧，活塞杆弯曲变形等原因，导致液压缸工作行程时摩擦力变化较大而引起爬行3.在进油节流调速系统中，液压缸无背压或背压不足，外载荷变化时，导致也缸速度变化4.液压泵的；流量脉动大，溢流阀振动造成系统压力脉动大，是液压缸输入压力油波动而引起爬行5.节流阀的阀口堵塞，系统泄漏不稳定，调速阀中减压阀不灵活，造成流量不稳定而引起爬行。二、故障分析与排除图中所示的回路，是采用节流阀进油节流调速。回路设计时是按液压缸载荷变化不大考虑的。•实际使用时，液压缸的外载荷变化较大，致使液压缸运动速度不稳定。速度不稳定的原因是显而易见的，即节流阀调速速度是随外载荷而变化的。解决这个问题是用调速阀代替节流阀。但有时因没有合适的调速阀而使设备不能运行，从面影响生产。这种情况下可以由以下方法来解决：方案1•如图所示，在节流阀前安装一个减压阀6，并将减压阀的泄油口接到液压缸和节流阀之间的管路上。这样处理可获得如下效果：减压阀6能控制其阀后压力为稳定值。•由于减压阀的泄油口接到节流阀与液压缸之间的管路上，这样当液压缸外载荷增大时，液压缸的载荷压力也就增大，于是减压阀的泄油口压力增大，减压阀的闳后调整压力也增大，所以节流阀前后压差基本不变；当液压缸载荷减小时，其载荷压力减小，减压阀泄油口压力减小，减压阀阀后调整压力也减小，节流阀前后压差仍基本不变。所以在外载荷变化时，节流阀仍可获得稳定的流量，从而使执行机构速度稳定•在液压缸退回运动行程中，减压阀6的泄油口压力比出油口压力髙，减压阀的主阀芯处于完全打开状态，液压缸无杆腔的油液可以自由反向流动，所以单向阀不必和减压阀并联。方案2如图(c)所示，在溢流阀2的远程控制口上安装一个远程调压阀7，并将其回油口接到节流阀与液压缸之间的管路上，使调压阀7的调节压力低于溢流阀的调整压力。节流阀进油节流调速回路中，外载荷增大，节流阀的压差减小，因此通过的流量也减小，液压缸的运动速度就减小。反之，外载荷减小，液压缸的速度就增大。在外载荷变化的系统中，用调速阀代替节流阀就能使执行机构的速度稳定。当液压缸外载荷增大时，其载荷压力增大，调压阀7的出口压力也增大。由于调压阀7的出油口与液压缸入口连接，所以调压阀的出油口压力也增大，导致打开调压阀先导阀的压力和调压阀7的阆前压力以及溢流阀控制口压力增大，于是溢流阀的阀前压力也增大，使节流阀前后压差基本不变。反之，液压缸载荷减小时，仍然能控制节流阀前后压差基本不变。节流阀前后压差不变，通过流量也不变，从而使执行机构的运动速度基本不变。输入液压缸的流量不仅由节流阀4的开口度决定，调节压力阀7的调整压力同样可以调节通过节流阀4的流量，从而达到调节液压缸速度的目的。但通过提髙压力来调髙液压缸的速度会带来一些问题，如能量损耗大，系统容易发热等。（三）调速回路中调速阀调速的前冲现象调速阀进油路调速回路，在液压缸停止运动后，再启动时出现跳跃式的前冲现象。经调查、调试和分析，发现液压缸停歇运动的时间越长，开动时前冲现象就越厉害。其原因是由于液压缸回油腔中油液有泄漏现象。当液压缸停歇越长，回油腔中的油液漏得越多，于是回油腔中的背压就越小，调速阀中减压阀压力调整越困难，所以液压缸前冲现象越严重。因此消除液压缸回油腔中油液的泄漏将会大大减少液压缸启动时的前冲现象。调速阀装在进油和回油路上的调速回路的工作情况与节流阀进油、回油节流调速回路基本相同。但由于回路中采用了调速阀代替节流阀，回路的速度稳定性大大提高。当然液压阀和液压缸的泄漏、调速阀中减压阀阀芯处的弹簧力以及液压力变化等情况，实际上还是会因载荷的变化对速度产生一些影响，但在全载荷下这种调速回路的速度波动量不会超过±4%。在调速阀进油节流调速回路中，调速阀大都制成减压阀在前、节流阀在后的结构形式。这样做的优点是：液压缸工作压力p1（无杆腔压力）随载荷所发生的变化直接作用在减压阀上，调节作用快。缺点是：油液通过减压阀阀口时发热，热油进入节流阀，油温又随着减压阀的压降的变化而变化，因而使节流的系数C值不能保持恒定。在调速阀回油节流调速回路中，以采用节流阀在前，减压阀在后的结构形式为好。因为这种形式不仅使压力P2（有杆腔压力）的变化直接作用在减压阀上，调节作用快，而且通过节流阀的油液温度不受减压阀阀口节流作用的影响。调速阀进油和回油节流调速回路适用于对运动平稳性要求较高的小功率系统，如镗床、车床和组合机床的进给系统，回油节流还适用于铣床的进给系统。（四）调速回路中调速阀前、后压差过小液压泵为定量泵，换向阀为三位四通O型电液换向阀，调速阀装在液压缸的回油路上，所以这个回路是调速阀回油节流调速回路。•系统的故障现象是：在外载荷增加时，液压缸的运动速度出现明显的下降趋势。这个现象与调速阀的调速特性显然是不一致的。•检测与调试发现，系统中液压元件工作正常。液压缸运动在低载时，速度基本稳定，增大载荷时，速度明显下降。调节溢流阀的压力：当将溢流阀的压力调髙时，故障现象基本消除；将溢流阀的压力调低时，故障现象表现非常明显。•调速阀用于系统调速，其主要原理是利用一个能自动调整的可变液阻（串联于节流阆前的定差式减压阀）来保证另一个固定液阻（串联于减压阀后的节流阀）前后压差基本不变，从而使经过调速阀的流量在调速阀前后压差变化的情况下保持恒定，于是执行机构运动速度在外载荷变化的工况下仍能保持匀速。•调速阀中，由于两个液阻是串联的，所以要保持调速阀稳定工作，其前后压差要高于节流阀作调速用时的前后压差。一般，调速阀前后压差应保持在0.5-0.8Mpa压力值范围，若小于0.5Mpa时，定差式减压阀不能正常工作，也就不能起压力补偿作用。显然节流阀前后压差也就不能恒定，于是通过调速阀的流量便随外载荷变化而变化，执行机构的速度也就不稳定。•要保证调速阀前后压差在外载荷增大时仍保持在允许的范围内，必须提髙溢流阖的调定压力值。另外，这种系统执行机构的速度刚性，也要受到液压缸和液压阀的泄漏、减压阀中的弹簧力、液动力等因素变化的影响。在全载荷下的速度波动值最髙可达4%。如图所示回路中，液压油经单向阀进人液压缸的无杆腔顶起重物上升，有杆腔的油液直通油箱。液压缸下降行程靠自重下降，无杆腔的油液经调速阀回油箱，即相当于调速阀回油节流调速，因此液压缸下降速度应该稳定。但这个回路的液压缸下降时速度不稳定。液压缸下降时液压泵巳卸荷，液压缸无杆腔的压力只决定于重物，与液压泵输出压力无关，因此无杆腔油液压力决定于载荷和活塞面积。调速阀中定差式减压阀要能正常工作，调速阀前后压差必须达到0.5-0.8Mpa。显然上述回路速度不稳定的原因是调速阀前后压差较低。要提高调速阀前后压差，可减小液压缸活塞的面积，但这往往比较困难。如图所示，将二位三通阀改为二位四通阀，使液压缸下降时，有杆腔输入压力油，这时系统压力由溢流阀调定，液压泵输出的压力油一部分进人液压缸，一部分由溢流阀溢回油箱。液压缸下降的速度由调速阀调定，调髙溢流阀的调整压力，调速阀前后压差也相应增大，保证了调速阀正常工作的压差，液压缸的速度就符合调速阀回油节流调速的规律，不会随载荷变化而变化，液压缸就能稳定地下降。（五）调速回路中液压缸回程时速度缓慢系统故障现象是：液压缸回程时速度缓慢，没有最大回程速度。对系统进行检查和调试，发现液压缸快进和工作运动都正常，只是怏退回程时不正常，检查单向阀，其工作正常。液压缸回程时无工作载荷，此时系统压力比较低，液压泵的出口流量全部输人液压缸有杆腔，应使液压缸产生较髙的速度。但发现液压缸回程速度不仅缓慢，而且此时系统压力还很高。拆检换向阀发现，换向阀回位弹簧不仅弹力不足，而且存在歪斜现象，导致换向阀的阀芯在断电后未能回到原始位置，于是滑阀的开口量过小，对通过换向阀的油液起节流作用。液压泵输出的压力油大部分由溢流阀溢回油箱，此时换向阀阀前压力已达到溢流阀的调定压力，这就是液压缸回程时压力升高的原因。由于大部分压力油溢回油箱，经过换向阀进人液压缸有杆腔的油液必然较少，因此液压缸回程无最大速度。这种故障排除的方法是：滑阀不能回到原位，属弹簧原因，应更换合格的弹簧。如果是由于滑阀精度差，而产生径向卡紧，应对滑阀进行修磨，或重新配制。一般阀芯的圆度锥度的允差为0.003-0.005mm。最好使阀芯有微量的锥度（可为最小间隙的四分之一），并且使它的大端在低压腔一边，这样可以自动减少偏心量，也减小了摩擦力，从而减小或避免径向卡紧力。引起阀芯回位阻力增大的原因还可能有：脏物进人滑阀缝隙中而使阀芯移动困难；阀芯和阀孔间的间暸过小以至当油温升高时阀膨胀而卡死，电磁铁推杆的密封圑处阻力过大以及安装紧固电磁阀时使阀孔变形等。只要能找出卡紧的真实原因，相应的排除方法就比较容易了。（六）调速回路中油温过高引起速度降低如图所示回路中，液压泵为定量泵，在回油路上，所以该回路为回油节流调速回路。系统启动工作时，液压泵的出口压力上升不到设定值，执行机构速度上不去。检测并调试系统，发现油箱内油液温度很髙，液压泵外泄油管异常发热。检測液压泵时发现容积效率较低，说明泵内泄漏严重。检测其他元件均未发现异常。液压泵外泄漏严重，一定压力的油液泄漏回油箱，压力降为零。根据能量转换原理，液体的压力能主要转换成热能，使油液温度升髙。又由于油箱散热效果差，且没有专门冷却装置，使油温超过了允许值范围。油液的温度升高，使其黏度大大降低，系统中各元件内外泄漏加剧，如此恶性循环，导致系统压力和流量上不去。液压传动中，节流调速是能量损失较大的一种调速方法，损失的能量使油温升而散失。该回路采用调速阀回油节流调速，调速阀中的减压阀阀口和节流阀的节流口都将造成压力损失。回路中换向阀中位机能为O型，液压油不能卸荷，而以较高的压力由溢流阀回油箱，也造成油箱油液温度升高。液压系统的温升有些原因是不可克服的，有些原因是可以消除的。本回路的温升消除办法可从以下几方面着手：①加大油箱容量，改善散热条件。②增设冷却器，如图所示。也可将换向阀的中位机能改为M型。③更换容积效率较高的液压泵。解决了温升问题，就能减少系统的内外泄漏，特别是液压泵的泄漏。泄漏减少了，液压泵的输出压力就能达到设计要求