溢流閥在裝配或使用中,由于“O”形密封圈、組合密封圈的損壞,或者安裝螺釘、管接頭的松動,都可能造成不應有的外泄漏。 如果錐閥或主閥芯磨損過大,或者密封面接觸不良,還將造成內泄漏過大,甚至影響正常工作。 電磁溢流閥常見的故障有先導電磁閥工作失靈、主閥調壓失靈和卸荷時的沖擊噪聲等。后者可通過調節加置的緩沖器來減少或消除。如不帶緩沖器,則可在主閥溢流口加一背壓閥。(壓力一般調至5kgf/cm2左右,即0.5MPa)液壓閥中DB/DBW型先導溢流閥是用來控制液壓系統的壓力。下面我們就來詳細的介紹一下其解工作原理及故障排除。
1. 結構和工作原理 DB型閥是先導控制式的溢流閥;DBW型閥是先導控制式的電磁溢閥。DB 型閥是用來控制液壓系統的壓力;DBW型閥也可以控制液壓系統的壓力,并且能在任意時刻使系統卸荷。 DB型閥主要是由先導閥和主閥組成。DBW型閥是由電磁換向閥、先導閥和主閥組成。
DB型溢流閥 DB型溢流閥: A腔的壓力油作用在主閥芯(1)下端的同時,通過阻尼器(2)、(3)和通道(12)、(4)、(5)作用在主閥芯上端和先導閥(7)的錐閥(6)上。當系統壓力超過彈簧(8)的調定值時,錐閥(6)被打開。同時主閥芯上端的壓力油通過阻尼器(3)、通道(5)、彈簧腔(9)及通道(10)流回B腔(控制油內排型)或通過外排口(11)流回油箱(控制油外排型)。這樣,當壓力油通過阻尼器(2)、(3)時在主閥芯(1)上產生了一個壓力差,主閥芯在這個壓差的作用下打開,這樣在調定的工作壓力下壓力油從A腔流到B腔(即卸荷)。 DBW型電磁溢流閥: 此閥工作原理與DB型閥相同,只是可通過安裝在先導閥上的電磁換向閥(14)使系統在任意時刻卸荷。 DB/DBW型閥均設有控制油內部供油道(12)、(4)和內部排油道(10);控制油外供口X和外排口Y。這樣就可根據控制油供給和排出的不同形式的組合內供內排、外供內排、內供外排和外供外排4種型式。
2. 溢流閥常見故障及排除 溢流閥在使用中,常見的故障有噪聲、振動、閥芯徑向卡緊和調壓失靈等。
(一) 噪聲和振動 液壓裝置中容易產生噪聲的元件一般認為是泵和閥,閥中又以溢流閥和電磁換向閥等為主。產生噪聲的因素很多。溢流閥的噪聲有流速聲和機械聲二種。流速聲中主要由油液振動、空穴以及液壓沖擊等原因產生的噪聲。機械聲中主要由閥中零件的撞擊和磨擦等原因產生的噪聲。
(1) 壓力不均勻引起的噪聲 先導型溢流閥的導閥部分是一個易振部位如圖3所示。在高壓情況下溢流時,導閥的軸向開口很小,僅0.003~0.006厘米。過流面積很小,流速很高,可達200米/秒,易引起壓力分布不均勻,使錐閥徑向力不平衡而產生振動。另外錐閥和錐閥座加工時產生的橢圓度、導閥口的臟物粘住及調壓彈簧變形等,也會引起錐閥的振動。所以一般認為導閥是發生噪聲的振源部位。 由于有彈性元件(彈簧)和運動質量(錐閥)的存在,構成了一個產生振蕩的條件,而導閥前腔又起了一個共振腔的作用,所以錐閥發生振動后易引起整個閥的共振而發出噪聲,發生噪聲時一般多伴隨有劇烈的壓力跳動。
(2) 空穴產生的噪聲 當由于各種原因,空氣被吸入油液中,或者在油液壓力低于大氣壓時,溶解在油液中的部分空氣就會析出形成氣泡,這些氣泡在低壓區時體積較大,當隨油液流到高壓區時,受到壓縮,體積突然變小或氣泡消失;反之,如在高壓區時體積本來較小,而當流到低壓區時,體積突然增大,油中氣泡體積這種急速改變的現象。氣泡體積的突然改變會產生噪聲,又由于這一過程發生在瞬間,將引起局部液壓沖擊而產生振動。先導型溢流閥的導閥口和主閥口,油液流速和壓力的變化很大,很容易出現空穴現象,由此而產生噪聲和振動。
(3) 液壓沖擊產生的噪聲 先導型溢流閥在卸荷時,會因液壓回路的壓力急驟下降而發生壓力沖擊噪聲。愈是高壓大容量的工作條件,這種沖擊噪聲愈大,這是由于溢流閥的卸荷時間很短而產生液壓沖擊所致在卸荷時,由于油流速急劇變化,引起壓力突變,造成壓力波的沖擊。壓力波是一個小的沖擊波,本身產生的噪聲很小,但隨油液傳到系統中,如果同任何一個機械零件發生共振,就可能加大振動和增強噪聲。所以在發生液壓沖擊噪聲時,一般多伴有系統振動。
(4) 機械噪聲 先導型溢流閥發出的機械噪聲,一般來自零件的撞擊和由于加工誤差等產生的零件磨擦。 在先導型溢流閥發出的噪聲中,有時會有機械性的高頻振動聲,一般稱它為自激振動聲。這是主閥和導閥因高頻振動而發生的聲音。它的發生率與回油管道的配置、流量、壓力、油溫(粘度)等因素有關。一般情況下,管道口徑小、流量少、壓力高、油液粘度低,自激振動發生率就高。 減小或消除先導型溢流閥噪聲和振動的措施,一般是在導閥部分加置消振元件。 消振套一般固定在導閥前腔,即共振腔內,不能自由活動。在消振套上都設有各種阻尼孔,以增加阻尼來消除震動。另外,由于共振腔中增加了零件,使共振腔的容積減小,油液在負壓時剛度增加,根據剛度大的元件不易發生共振的原理,就能減少發生共振的可能性。 消振墊一般與共振腔活動配合,能自由運動。消振墊正反面都有一條節流槽,油液在流動時能產生阻尼作用,以改變原來的流動情況。由于消振墊的加入,增加了一個振動元件,擾亂了原來的共振頻率。共振腔增加了消振墊,同樣減少了容積,增加了油液受壓時的剛度,以減少發生共振的可能性。 在消振螺堵上設有蓄氣小孔和節流邊,蓄氣小孔中因留有空氣,空氣在受壓時壓縮,壓縮空氣具有吸振作用,相當于一個微型吸振器。小孔中空氣壓縮時,油液充入,膨脹時,油液壓出,這樣就增加了一個附加流動,以改變原來的流動情況。故也能減小或消除噪聲和振動。 另外,如果溢流閥本身的裝配或使用權用不當,也都會造成振動,產生噪聲。如三節同心式溢流閥,裝配時三節同心配合不當,使用時流量過大或過小,錐閥的不正常磨損等。在這種情況下,應認真檢查調整,或更換零件。
(二) 閥芯徑向卡緊 因加工精度的影響,造成主閥芯徑向卡緊,使主閥開啟不上壓或主閥關閉不卸壓,另因污染造成徑向卡緊。
(三) 調壓失靈 溢流閥在使用中有時會出現調壓失靈現象。先導型溢流閥調壓失靈現象有二種情況:一種是調節調壓手輪建立不起壓力,或壓力達不到額定數值;另一種調節手輪壓力不下降,甚至不斷升壓。出現調壓失靈,除閥芯因種種原因造成徑向卡緊外,還有下列一些原因: 是主閥體(2)阻尼器堵塞,油壓傳遞不到主閥上腔和導閥前腔,導閥就失去對主閥壓力的調節作用。因主閥上腔無油壓力,彈簧力又很小,所以主閥變成了一個彈簧力很小的直動型溢流閥,在進油腔壓力很低的情況下,主閥就打開溢流,系統就建立不起壓力。 壓力達不到額定值的原因,是調壓彈簧變形或選用錯誤,調壓彈簧壓縮行程不夠,閥的內泄漏過大,或導閥部分錐閥過度磨損等。 第二是阻尼器(3)堵塞,油壓傳遞不到錐閥上,導閥就失去了支主閥壓力的調節作用。阻尼器(小孔)堵塞后,在任何壓力下錐閥都不會打開溢流油液,閥內始終無油液流動,主閥上下腔壓力一直相等,由于主閥芯上端環形承壓面積大于下端環形承壓面積,所以主閥也始終關閉,不會溢流,主閥壓力隨負載增加而上升。當執行機構停止工作時,系統壓力就會無限升高。除這些原因以外,尚需檢查外控口是否堵住,錐閥安裝是否良好等。先導型溢流閥 Pilot-operated Pressure Relief Valve,先導型溢流閥有多種結構。圖6.9所示是一種典型的三節同心結構先導型溢流閥,它由先導閥(Pilot Valve)和主閥(Main Valve)兩部分組成。
錐式先導閥1、主閥芯上的阻尼孔(固定節流孔)5及調壓彈簧9一起構成先導級半橋分壓式壓力負反饋控制,負責向主閥芯6的上腔提供經過先導閥穩壓后的主級指令壓力P2。主閥芯是主控回路的比較器,上端面作用有主閥芯的指令力P2A2,下端面作為主回路的測壓面,作用有反饋力P1A1,其合力可驅動閥芯,調節溢流口的大小,達到對進口壓力P1進行調壓和穩壓的目的。
圖6.9 YF型三節同心先導型溢流閥結構圖(管式)
1—錐閥(Pilot Valve)(先導閥);2—錐閥座(Poppet Seat);3—閥蓋(Valve Cap);4—閥體(Valve Body);5—阻尼孔(Orifice);6—主閥芯(Main Spool);7—主閥座(Main Valve Seat);8—主閥彈簧(Main Spring);9—調壓(Adjustment Spring) (先導閥)彈簧;10—調節螺釘;11—調節手輪。
工作時,液壓力同時作用于主閥芯及先導閥芯的測壓面上。當先導閥1未打開時,閥腔中油液沒有流動,作用在主閥芯6上下兩個方向的壓力相等,但因上端面的有效受壓面積A2大于下端面的有效受壓面積A1,主閥芯在合力的作用下處于下端位置,閥口關閉。當進油壓力增大到使先導閥打開時,液流通過主閥芯上的阻尼孔5、先導閥1流回油箱。由于阻尼孔的阻尼作用,使主閥芯6所受到的上下兩個方向的液壓力不相等,主閥芯在壓差的作用下上移,打開閥口,實現溢流,并維持壓力基本穩定。調節先導閥的調壓彈簧9,便可調整溢流壓力。
圖6.10 三節同心先導型溢流閥原理圖
從圖(6.9)可以看出,導閥體上有一個遠程控制口K,當K口通過二位二通閥接油箱時,先導級的控制壓力p2≈0;主閥芯在很小的液壓力(基本為零)作用下便可向上移動,打開閥口,實現溢流,這時系統稱為卸荷。若K口接另一個遠離主閥的先導壓力閥(此閥的調節壓力應小于主閥中先導閥的調節壓力)的入口連接,可實現遠程調壓1—主閥芯;2、3、4,阻尼孔;5—先導閥座;6—先導閥體;7—先導閥芯;8—調壓彈簧;9—主閥彈簧;10—閥
先導型溢流閥的結構圖,其主閥芯為帶有圓柱面的錐閥。為使主閥關閉時有良好的密封性,要求主閥芯1的圓柱導向面和圓錐面與閥套配合良好,兩處的同心度要求較高,故稱二節同心。主閥芯上沒有阻尼孔,而將三個阻尼孔2、3、4分別設在閥體10和先導閥體6上。其工作原理與三節同心先導型溢流閥相同,只不過油液從主閥下腔到主閥上腔,需經過三個阻尼孔。阻尼孔2和4相串聯,相當三節同芯閥主閥芯中的阻尼孔,是半橋回路中的進油節流口,作用是使主閥下腔與先導閥前腔產生壓力差,再通過阻尼孔3作用于主閥上腔,從而控制主閥芯開啟。阻尼孔3的主要作用是用以提高主閥芯的穩定性,它的設立與橋路無關。
先導型溢流閥的導閥部分結構尺寸較小,調壓彈簧不必很強,因此壓力調整比較輕便。但因先導型溢流閥要在先導閥和主閥都動作后才能起控制作用,因此反應不如直動型溢流閥靈敏。與三節同心結構相比,二節同心結構的特點是:①主閥芯僅與閥套和主閥座有同心度要求,免去了與閥蓋的配合,故結構簡單,加工和裝配方便。②過流面積大,在相同流量的情況下,主閥開啟高度??;或者在相同開啟高度的情況下,其通流能力大,因此,可做得體積小、重量輕。③主閥芯與閥套可以通用化,便于組織批量生產。
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