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液壓閥故障原因分析及對策

液壓閥是液壓系統中應用最廣泛的部件。其功能是控制油的流向、壓力和流量,以滿足執行器所需的動力方向、力(或扭矩)和速率要求,使整個液壓系統能夠按要求協調工作。因此,當液壓閥失效時,對液壓系統的穩定性、精度和可靠性有很大的影響,甚至導致系統根本無法工作。

液壓閥故障原因分析不能簡單地相當於一般機械部件故障原因分析,它也有液壓元件本身的因素。本文羅列出液壓閥故障的幾種常見現象,以防止液壓裝置管理處於萌芽狀態。

液壓閥故障原因分析及對策

反射性失效

1)損壞

液壓閥芯、閥套、閥體等機械部件的運動副間在使用過程中不斷摩擦,導致零件尺寸、形狀和表面質量發生變化。

電磁換向閥閥芯損壞或變形會使閥內洩漏,降低效率,汙垢容易進入間隙或變形,導致閥芯機械堵塞。如果閥芯與閥孔之間的配合間隙過大,則會產生壓力衝擊。壓力調節閥的導向閥損壞會使閥工作不穩定,甚至無法調節壓力。由於磨損,調速閥主錐閥(或主小球閥)密封不嚴格,無法正常調節壓力。單向節流(調速)閥的單向閥部分損壞,密封不嚴格,部分油流透過單向閥流動,影響調速的靈敏度。

2)疲憊

在長期變載下工作,液壓閥內的彈簧會因疲勞而變軟,彈簧長度會縮短或整體斷裂;閥芯和閥座也會因疲勞而開裂、脫落或其他損壞。所有這些都可能導致閥門失效。調速閥主滑閥或先導閥上的彈簧疲勞或斷裂會使系統壓力達不到要求。換向閥的彈簧過軟或過短會影響閥芯的工作位置和正常復位,使系統無法正常工作。

3)形變

當液壓閥零件在加工過程中的殘餘應力和外負荷應力超過零件材料的屈服強度時,零件發生變形,無法完成正常功能,故障。調速閥芯的彎曲變形或彈簧變形會使閥芯移動不靈活,導致系統壓力不穩定。解除安裝閥芯的彎曲變形會減緩閥芯的運動,減緩系統從解除安裝到工作壓力或工作壓力到解除安裝壓力的轉換過程。換向閥的閥芯彎曲變形會使換向動作難以正常進行。請注意,安裝不當也可能導致零件變形。例如,換向閥安裝螺釘擰緊過緊引起的閥體變形可能會阻塞閥芯。

4)腐蝕

液壓油混合過多的水或酸性物質,長期使用後會腐蝕液壓閥的相關部件,失去應有的精度。

液壓卡緊

1)液壓卡緊的原因

當壓力油流經液壓閥圓柱形滑閥結構時,作用在閥芯上的軸向不平衡使閥芯卡住,稱為“液壓卡緊”。產生在液壓系統中“液壓卡緊”由於滑閥運動副幾何形狀誤差和同軸度變化,導致閥芯軸向不平衡。

2)液壓卡緊的危害

輕微液壓卡緊增加閥芯移動時的摩擦阻力,嚴重時會導致控制系統元件運動滯後,導致液壓裝置故障。當液壓卡緊阻力大於閥芯移動力時,閥芯將被控制液壓卡住,不能移動。如果液壓閥芯是由電磁力驅動的,一旦發生閥芯液壓卡住,交流電磁鐵容易損壞。液壓卡緊會加速滑閥的損壞,減少部件的使用壽命。

3)清除液壓卡緊

提高液壓油的清潔度,降低顆粒汙染物進入閥芯與閥孔配合面的可能性。確保閥芯與閥孔的配合精度。安裝滑動閥時,確保擰緊扭矩距離,並均勻擰緊。確保液壓油的適當溫度,防止閥芯熱膨脹和變形。對於表面有均壓槽的閥芯,應注意均壓槽的光滑度。

液壓衝擊

1)液壓衝擊的原因

液壓系統,由於快速轉向或關閉油道,系統內流動的油突然轉向或停止流動,導致壓力急劇上升,產生較大的壓力峰值,即液壓衝擊。可以看出,液壓衝擊的主要原因是液壓元件的突然啟動或停止。

2)液壓衝擊的危害

當液壓系統產生液壓衝擊時,油峰值高,有時能達到正常壓力3~4倍。因此,控制閥等液壓元件、管道、液壓元件、壓力繼電器、過電流繼電器也會發出異常訊號,導致系統無法正常工作。

3)避免液壓衝擊

在保證工作節奏的前提下,儘量減慢換向速率。如果是手動換向,操作不宜過快或過猛;對於二次換向閥,節流閥或適當的阻尼應安裝在先導閥和主閥之間,以便合理調整主閥的換向速率;單極閥還可以安裝阻尼器,以減慢閥的換向速率,增加轉換時間,減少液壓衝擊。應安裝適當的阻尼器來控制插頭閥的蓋板。由於系統原因,一些液壓電路難以避免液壓衝擊。還應採取安裝儲能器、加強固定、硬管改軟管等措施,儘量減少液壓衝擊對裝置的危害。

氣穴現象

1)氣穴的原因

在液壓系統中,由於液體流量引起的壓力降低引起的氣泡稱為“氣穴”。氣穴的原因是,當液壓系統的區域性壓力低於溶解在特定溫度下的油中的空氣分離的臨界壓力時,油中原溶解的空氣會大量分離併產生氣泡。如果壓力繼續下降,當溶液的飽和蒸汽壓力低於特定溫度時,油會燒開並迅速蒸發,產生大量氣泡。這些氣泡混合在工作油中,使原來的管道或部件中的油變成間歇性狀態,形成“氣穴”。

2)氣穴的危害

當氣泡隨著油流進入高壓區時,突然收縮,部分在高壓油流的衝擊下迅速破裂,再次凝結成液體,減少原佔用的體積真空,周圍的高壓油質點以極快的速度衝向真空中心,造成區域性劇烈的壓力衝擊;同時,油質點的動能轉化為壓力能,這裡的壓力和溫度急劇上升,產生強烈的振動和強烈的噪音。在氣泡凝結附近的元件表面,在高溫環境下反覆受到壓力衝擊,油中分離的酸性氣體具有一定的腐蝕作用,使表面材料脫落,產生小麻點和蜂窩,即產生蒸汽腐蝕。氣穴和蒸汽腐蝕惡化了液壓系統的工作效能,降低了可靠性。

3)氣穴的避免

液壓裝置的主要措施是減少油中的空氣含量,注意系統泵的軸密封、管道接頭的密封、油量高度、回油管的入口等,避免吸入氣體。注意油溫,避免高溫下的汽化。吸油管應足夠大,保持暢通,使系統油壓高於氣油分離的臨界壓力。避免液壓油中的揮發性物質和水,防止低壓區域的氣泡和水蒸氣泡。

結語

從以上分析可以看出,液壓閥的反射性故障除了加工製造因素外,主要與管理有關。液壓閥作為液壓系統的重要組成部分,在執行控制任務時,其結構功能部件都密封在閥體或整合塊中,不能直接觀察。通常,當系統不能正常工作時,它會引起注意並得到解決。很難保證系統的正常執行。作為液壓裝置的管理人員,只有仔細分析閥門部件故障的原因,才能有針對性地分析和解決問題,並能更多地預測和處理閥門故障引起的機械故障。

液壓閥的故障往往不是直接從自己那裡觀察到的,一般反映在液壓系統不能正常工作,液壓系統不能正常工作,必然反映在裝置不能正常工作上。裝置不能正常工作的原因是各種冶金裝置,特別是自動化水平高,通常是由機械、液壓、電氣等因素相互影響、連線、交織造成的。因此,在分析和解決問題時,我們應該從整體上考慮,但如果我們能更加關注液壓閥的故障,我們往往可以開啟機械故障處理的突破。