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如何调试液压系统的压力回路故障

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:一般来说涉及系统压力的问题有:过大的液压泵噪声、没有系统压力、系统压力低且波动。以下分析液压泵噪声可能的产生原因及应对处理措施。液压泵吸空将导致过大的液压泵噪声。液压泵轴与驱动马达轴安装同轴度差还将缩短轴承的寿命。

如何调试液压系统的压力回路故障

一般来说涉及系统压力的问题有:过大的液压泵噪声、没有系统压力、系统压力低且波动。产生这些问题的原因可能是一个,也可能是多个,同一个原因也可能产生不同的故障现象。

1.液压泵噪声

对于新系统启用,液压泵产生的噪声很容易引起注意。液压泵过大的噪声,类似一定数量的石子在一个容器内被晃动时发出的响声。其原因之一是液压泵的腔体内吸进了空气,该空气经过液压泵吸、排油区时体积急剧变化而发出声响;另一种原因是液压泵产生了困油现象,即液压泵腔体内液体流动量与液压泵的吸排油过程中产生的吸排油空间不相等导致吸油区压力过低,油液汽化,而在压油区压力过高,产生通常所说的气穴现象而产生噪声。以下分析液压泵噪声可能的产生原因及应对处理措施。

(1)过滤器安装

故障原因:系统吸油路一般装有过滤器,过滤器本身存在问题,过滤器安装不正确或其密封安装不正确,可能会产生吸空途径;如果过滤器有一个外部指示器,指示器的O形密封圈未安装或损坏,液压泵吸油腔也可能吸入空气;过滤器安装时如果出现安装螺纹乱扣,也会产生吸空途径。液压泵吸空将导致过大的液压泵噪声。

排除措施:在新系统安装时仔细检查和测试,确保元件及其安装质量。

(2)管路存在密封问题

故障原因:从液压泵吸油口到油箱的管路中,每一个接头都有可能因密封不可靠而使空气被吸入系统,导致过大的液压泵噪声。

排除措施:在新系统安装时仔细检查和测试,确保安装质量。

(3)工作油液黏度过高

故障原因:如果新系统设计时选择工作油液的黏度过高或维修时错误地加入了过高黏度的工作油液,则有可能因为液体流动特性差,而导致出现液压泵的气穴现象。管道堵塞或部分堵塞也可以导致同样的结果。如果系统启用时温度过低,由于工作油液的黏温特性,此时黏度会过高,在系统预热到正常温度、油液达到正常黏度区间之前起动液压泵有可能产生气穴现象。多数液压泵要求在起动温度时油液黏度不超过4000SUS(赛氏黏度),有的厂商规定最高起动油液黏度低至500SUS。高黏度的油液流动性差,油液不能及时流动去填充液压泵吸油腔的吸油空间而产生气穴现象。

排除措施:实践中应当仔细检查液压泵参数表中规定的油液黏度推荐范围,在系统工作的温度范围内应保证油液的黏度在推荐范围之内。

(4)驱动马达转速不正确

故障原因:如果驱动马达转速超过液压泵设计规定值,液压泵会因为不能获得足够的吸油而产生气穴现象,导致过大的液压泵噪声,缩短液压泵寿命。

排除措施:新系统设计或调试时应确保驱动马达转速与液压泵规定转速相匹配。一般每款液压泵都规定了其驱动转速的范围,如果怀疑驱动转速过快,需用转速表测量马达的转速,不能仅凭肉眼观察估算马达的转速。

(5)泵的起动加注失败

故障原因:有些液压泵从其设计原理上是不能自行起动加注的,因此,有必要在液压泵第一次起动时将液压泵的油腔充满油液。

排除措施:仔细查阅液压泵产品参数表,确认液压泵是否需要压力供油,对于某些非自动加注的液压泵,可采用压力供油或高位油箱来确保吸油。一般可用一个离心泵来提供压力供油。

(6)液压泵吸油高度太高

故障原因:液压泵能将油液压到相当的高度,然而吸油高度却相当有限。新系统液压泵吸油高度有可能因结构限制而设计得太高,导致液压泵自吸困难,进而产生气穴现象。

排除措施:实践中可以通过降低吸油高度、提高油箱高度或压力供油的办法加以解决。

(7)吸油管太细

故障原因:吸油管通径不够,通流能力低,导致油液流动不足而产生气穴现象。一般吸油管直径不得小于液压泵吸油口通径。

排除措施:通常可以用直径大于液压泵吸油口通径的油管作吸油管,在液压泵的吸油口处再将直径降低到相应尺寸。例如:对于通径为25mm的液压泵吸油口,可用内径为32mm或40mm的吸油管,且尽量缩短吸油管的长度

(8)油箱问题

故障原因:新系统油箱设计或安装时如果吸油管不能浸入油液液面足够深度,在工作时液压泵有可能因油箱呼吸作用而吸入空气。

排除措施:一般在系统工作时油箱正常油位的最低油位时,应仍然有足够的油液在吸油口之上,防止产生涡流及吸空。新系统首次油箱加油,系统其他部分,如管路、液压缸等是没有油液的,首次注油时应增加这部分的油量。调试时应注意在系统其他部分充满油液后油箱液面是否在规定范围。油箱的设计还应考虑到维修时油箱有足够的容积容纳系统回路中回流的油液。通常,吸油管距离油箱油液底部应有15cm左右的距离,在油箱最低规定液面高度时吸油管顶部仍然有15cm左右的浸入深度,这样能保证液压泵既不吸入油箱底部的沉淀物,也不吸入液面空气。

如果油箱回油管口高于油箱液面,系统回油会产生气泡。如油箱尺寸设计不合理,未设计吸油区、回油区隔板或隔板设计不合理,则系统回油产生的气泡容易被液压泵吸入。通常可以通过增大油箱容积或增大回油区到吸油区的距离,使系统回油产生的气泡有足够的滞留时间以逸出油箱。油箱总容积经验值一般可取液压泵的流量值(L/min)的6~10倍。

(9)与液压泵相关问题

故障原因:泵体螺钉因生产或运输的原因可能会发生松动,进而导致液压泵吸空,安装液压泵时应当检查。对于采用叶片泵的系统,如果油液清洁度达不到要求,油液含有杂质,可能出现叶片在叶片滑槽中被粘住的现象,由于叶片不能伸出紧贴定子内表面,将会有额外的吸油空间需要油液来填充,这就容易产生气穴。液压泵轴与驱动马达轴安装同轴度差也会引起吸空,因为极小的轴向倾斜就会导致液压泵轴密封变形,气体有可能由此进入系统。液压泵轴与驱动马达轴安装同轴度差还将缩短轴承的寿命。

排除措施:在安装时,应当使用正常的工具来确保液压泵与马达及其联轴器的安装同轴度。

另外,闭式回路液压系统低压辅助回路调节不当,油液不能充满闭式回路内部空间,也会造成空泡、气蚀和振动危害。

2.系统调试时的压力不正常

液压系统调试时,压力不正常主要表现在工作压力建立不起来而没有工作压力,或工作压力升不到调定值,致使液压系统不能正常工作,甚至运动部件处于原始位置不动。常见的系统调试时的压力不正常原因及排除方法见表4-8。

(1)没有系统压力 很多情况可以导致没有系统压力,常见原因如下:

1)油箱液位过低。如果油箱液位低于吸油口,液压泵无法吸入油液,导致无油液输出,此时如长时间运转,液压泵将被烧毁。

2)液压泵驱动故障。如果液压泵转向错误,将导致无系统压力,驱动联轴器键丢失,电动机空转,液压泵不转,液压泵无油液输出。(www.xing528.com)

表4-8 系统调试时的压力不正常原因及排除方法

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3)溢流阀问题。如果在系统设计时误将先导式溢流阀的远程控制口当作回油口接油箱,则相当于将远程控制调节值置于零位,系统卸荷,无压力输出。

4)变量泵的补偿装置调节不正确。如补偿装置弹簧被错误地完全释放,启控压力将被置零,液压泵无压力输出。

5)某些元件选择或安装错误。设计时元件选择错误导致系统卸荷,如多路并联控制时,某路方向阀选择卸荷型中位机能,则在控制其他支路时外观表现为无系统压力。

6)压力表问题。压力表破坏或压力表开关设置不对,压力表指示值为零,应注意此时系统因实际有压力而存在安全隐患。

(2)系统压力低或不稳 系统压力低或不稳一般与下列情况有关:

1)油液存在污染物。系统油液中的污染物可以使决定系统压力的溢流阀或变量泵的补偿装置失灵。而污染物的离散性导致压力的波动性,波动性取决于污染物的颗粒大小及数量。实践中应严格保证油液的清洁度符合相关标准要求。对于液压伺服系统,油液的清洁更为重要。

2)溢流阀设定值过低及变量泵的补偿装置调节不正确。对于定量泵系统,溢流阀调节值过低直接导致系统压力低。对于变量泵系统,一般溢流阀作为系统安全阀使用,其调节的压力值大于变量泵补偿装置设定的启控压力,如果溢流阀设定值低于补偿装置的设定值,则系统压力由溢流阀决定,补偿装置不会起动,外观表现为系统压力上不去。如果补偿装置调节不正确,本身设定值过低,则同样表现为系统压力低。

3)限压溢流阀调节压力值过低。有的系统在执行机构(液压马达或液压缸)进出油口间跨接一个限压溢流阀,如果此阀调节值过低,当系统驱动负载时油液很容易从限压溢流阀旁路溢流,外观表现为压力低而不能驱动负载。实践中该阀调节压力值应大于系统克服负载所需压力值。

4)油箱液位过低。这种情况将导致液压泵吸空,系统压力出现波动。

3.系统调试时的流量不正常

1)二通插装阀方向控制回路中两油口都有油液,一个流量大一个流量小但都达不到正常的流量。

故障原因:从图4-50可知换向控制阀块由二通插装阀、电磁换向阀、高压球阀、过滤器等组成,其中二通插装阀的控制盖板有WEA型和WEB型两种类型(图4-51)。WEA表示常闭型,即P口与插装阀C腔常通,从而保持阀芯常闭;WEB表示常开型,即插装阀C腔与回油口Y常通,从而保持阀芯常开。换向控制阀块是通过两种类型的控制盖板结合电磁换向阀的得电与失电进而实现对管路进行换向冲洗。

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图4-50 换向控制阀块液压原理图

1、2、3、4—插装阀 5、7—WEA型控制盖板 6、8—WEB型控制盖板 9、10、11、12—电磁换向阀 13、14、15—高压球阀 16—过滤器 17—换向控制阀块

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图4-51 控制盖板安装示意图

a)错误 b)正确

根据出现的故障现象首先对各元件依次进行安装检查,发现WEA型控制盖板7和WEB型控制盖板8的位置安装反了(图4-50)。

排除措施:对换向控制阀块液压原理图进行分析可知:当WEA型控制盖板7和WEB型控制盖板8位置调换时,WEA型控制盖板7由常闭型变成常开型,而WEB型控制盖板8由常开型变成常闭型,当1YA~4YA失电时油液能通过插装阀3到油口1,同时能通过插装阀2经过高压球阀15、过滤器16到回油口T;当1YA~4YA得电时油液能通过插装阀4到油口2,同时能通过插装阀1经过高压球阀15、过滤器16到回油口T,从而就使得油液大部分都流回油箱。

2)二通插装阀方向控制回路中两油口出油紊乱且流量较小,不能正常换向。

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图4-52 故障树分析图

注:X1表示换向阀块油路,X2表示过滤器和球阀,X3表示电磁换向阀

故障原因:调换两个控制盖板的位置后,发现两油口油液流量紊乱且流量仍然比较小,换向也不正常,大部分油液仍然回油箱。检测换向控制阀块里油路正常并且过滤器和球阀都正常,电磁换向阀也能正常进行换向动作,从而判断故障出现在二通插装阀组。通过对换向控制阀块液压原理进行分析并结合现场试验,对各个插装阀进行检测,具体故障树如图4-52所示。当3YA、4YA得电,1YA、2YA失电时,观察到油口1、回油口T有油液,油口2没有油液;当2YA、3YA、4YA得电,1YA失电时,观察到油口1有油液,回油口T、油口2没有油液,则证明插装阀2正常。当2YA、3YA、4YA得电,1YA失电时,观察到油口1有油液,油口2、回油口T没有油液;当2YA、3YA都得电,1YA、4YA失电时,观察到油口1、油口2有油液,回油口T没有油液;则证明插装阀4正常。当4YA得电,1YA、2YA、3YA失电时,观察到油口1、回油口T有油液,油口2没有油液;当1YA、3YA失电,2YA、4YA得电时,观察到油口1有油液,油口2、回油口T没有油液,则证明插装阀3出现故障。当2YA、3YA得电,1YA、4YA失电时,观察到油口1、油口2有油液,回油口T没有油液;当1YA、2YA、3YA得电,4YA失电时,观察到油口1、油口2、回油口T有油液,则证明插装阀1正常。

最终确定故障点是插装阀3,通过对插装阀3进行试验台检测阀本身合格,把插装阀3安装到插装阀1的位置上,按照判断插装阀1的步骤对阀进行试验,同样得出插装阀3本身没有故障。再结合安装时发现插装阀3安装比较困难,阀座很难安装到换向控制阀块的阀座孔内,从而判断是阀块的阀座孔加工问题。

排除措施:通过前面的分析,对3号阀座孔进行精确测量,发现其中安装插装阀的加工深度为57.6mm,标准要求为(58±0.2)mm,比最小规定深度少0.2mm,安装示意图如图4-53a所示。由于3号阀座孔深度未达到安装要求,在四个螺栓扭矩的作用下通过控制盖板压在插装阀的阀套上,使阀套产生变形,变形后的阀套与阀芯间相对运动的摩擦力增大,进而影响阀芯的控制状态,产生阀芯开口的紊乱。严格按照GB/T 2877—2007中对主油口公称通径为25mm的方形盖板插装阀所规定的尺寸要求,对阀座孔进行二次改进加工,最终故障得到解决,冲洗泵站能进行正常的换向冲洗。3号阀座孔二次加工后安装示意图如图4-53b所示。

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图4-53 精加工前后安装示意图

a)精加工前安装示意图 b)精加工后安装示意图

4.新液压系统压力回路故障实例

1)某新设计的液压实验台,采用定量叶片泵作液压系统油源,用一个先导式溢流阀调节系统压力。调试时无论怎样调节溢流阀手柄旋钮,系统始终无压力输出。经检查,无系统压力的原因是阀板设计错误。该系统采用先导式溢流阀,此阀有一个远程控制口,设计者误以为是控制回路回油口,在阀板设计时将其接通油箱,客观上相当于远程控制设定压力值为零,导致系统无压力输出。由于该液压实验台不需要远程压力控制,将阀板上对应的油口封堵(相当于关闭远程压力控制口)后故障排除。

2)某厂试制的可移动式液压平衡吊,采用定量叶片泵作液压系统油源,平衡吊身为一空心圆柱体,考虑到外形美观及可移动的要求,设计时将液压泵及阀块均放置于平衡吊顶部,空心吊身作为油箱。试车时发现极大的液压泵噪声,且系统压力调不上去,起吊重量远小于设计值。经查,该平衡吊高2m有余,油箱加满油液后液面距液压泵吸油口距离仍大于1m,吸油高度过大,液压泵吸油困难,产生气穴现象而导致液压泵噪声过大,且系统压力上不去。实践中将液压泵下移,安装在移动架上,通过管路将压力油输送到顶部阀块位置,液压泵噪声消除,系统压力恢复正常,故障排除。

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