液壓系統(tǒng)及插裝閥知識講座

1、精品文檔液壓系統(tǒng)及插裝閥知識講座通裕集團公司的12.5MN與31.5MN鍛造液壓機均為全液壓（油壓）傳動的鍛造機械。電氣采用可編程序控制器（PLC）。這兩臺機器的傳動與控制都是比較先進(jìn)的。一臺機器能否長期可靠的使用，除了主機的制造質(zhì)量，安裝的水平之外，還要看液壓系統(tǒng)及電控系統(tǒng)的質(zhì)量、可靠性。當(dāng)然及時地良好地維護是十分重要的。為了幫助使用及維修人員更好地了解這兩臺機器,這里對壓機的液壓系統(tǒng)及其主要液壓元件進(jìn)行簡單地介紹，并對液壓系統(tǒng)常見故障進(jìn)行分析。許多問題還要靠使用人員在現(xiàn)場觀察,總結(jié)出實用的經(jīng)驗。這里只想起到基礎(chǔ)性的普及教育作用。1 、系統(tǒng)壓力。12.5MN壓機的系統(tǒng)壓力為25Mpa，31.

2、5MN壓機的系統(tǒng)壓力為21Mpa這種壓力屬高壓，密封應(yīng)可靠，工作中泄漏是可能發(fā)生的，因此工作時，人員應(yīng)避開可能發(fā)生泄漏的地點，注意防止人身傷害。2 、系統(tǒng)介質(zhì)。系統(tǒng)介質(zhì)采用的是礦物油，具體牌號為YN46。對任何一個液壓系統(tǒng)而言，對油液都有如下要求。2.1 油液一定要干凈，對液壓系統(tǒng)來講，油液越干凈，系統(tǒng)發(fā)生故障的可能性就越少，液壓元件的使用壽命就越長。各種不同的液壓系統(tǒng)對油液的清潔度有不同的要求。油液的清精品文檔潔度有專門的國家標(biāo)準(zhǔn)。我們這個系統(tǒng)應(yīng)用1015w的過濾器過濾。2.2 油液的溫度。機器頻繁的工作，加壓。液壓系統(tǒng)必然會發(fā)熱，當(dāng)自然散熱能力小于發(fā)熱能力時，油液溫度會不斷升高。液壓系統(tǒng)油

3、液的工作溫度應(yīng)當(dāng)小于攝氏55度。高于這個溫度就應(yīng)該強制進(jìn)行冷卻。溫度過高會使油液變質(zhì)，粘度降低，泄漏增加，液壓系統(tǒng)效率也會降低。簡單的檢查辦法就是用手去觸摸油箱表面溫度，如果燙手，就必須強制冷卻，當(dāng)手摸時，雖然熱，但不燙手，就沒有問題。當(dāng)然油液溫度過低也不行。當(dāng)油溫低于攝氏15甚至更低時，油泵起動就困難。這時最好先開一臺小泵，空轉(zhuǎn)若干時間，油溫就會慢慢上升。必要時油箱應(yīng)設(shè)加熱器。對北方的工廠來說，這一點也很重要。3、油泵。這兩臺鍛造壓機的主要動力源，采用的都是軸向柱塞泵，國內(nèi)的叫CY泵。這種泵質(zhì)量好的話，其壽命應(yīng)當(dāng)達(dá)到或高于10000小時，也就是說，在我們這里工作很頻繁的情況下，應(yīng)該能夠工作1

4、年到1年半。否則它的質(zhì)量就不能說是好的。對這種泵要注意以下事情。3.1 安裝要牢固。油泵輸出軸與電機軸的同軸度誤差應(yīng)小于0.05mm,支座孔的垂直度誤差應(yīng)小于0.05mm,對電機精品文檔精品文檔軸的徑跳也應(yīng)小于0.05mm。3.2 油泵的吸油管長度要小于2500mm。3.3 油箱最低油面要高于油泵中心300mm。3.4 油泵放到油箱上，吸油高度不大于500mm。3.5 油泵第一次啟動前，油泵殼體應(yīng)注滿油液，工作時，殼體泄油管應(yīng)與油箱連通。我們這兩臺壓機還裝了兩臺25YCY141B油泵。這種泵叫恒功率泵。它在壓力低時，P<9MPa時，流量最大，當(dāng)壓力超過9MPa時，流量會自動減小，這時流量

5、為油泵額定流量的40%左右。因此這種泵配置的電機功率就小。在這兩臺液壓系統(tǒng)中，對油液清潔要求最嚴(yán)格的當(dāng)屬油泵。因此液壓系統(tǒng)工作一個月之后應(yīng)當(dāng)用過濾機將全部油液過濾一遍。過濾機的濾芯精度應(yīng)小于等于10小。油液不干凈，配油盤和變量頭滑靴接觸面容易研傷。油泵常見故障：噪音過大或不正常，原因，油泵吸油不充分，吸入口漏氣。如果正常運轉(zhuǎn)中，油泵聲響突然增大，則必須立即停泵，這可能是柱塞和滑靴鉚合松動，或者是配油盤，變量頭平面盤研傷。如果單是因為油泵上不到額定壓力，這可能是泵體與配油盤之間有臟物，或者是配油盤定位銷未裝好，致使配油盤與缸體貼合不好。在正常工作中，油泵溫升過度，可能是軸承損壞，或者配油盤研傷，

6、或變量頭和滑靴研傷。這時也應(yīng)立即停泵。4、控制閥門改造后，兩臺壓機的主控閥門均不用滑閥而改用插裝閥?；y與插裝閥是目前液壓傳動系統(tǒng)采用最多、最廣泛的兩大類閥門。插裝閥到70年代末期在國際上才臻于成熟?；y的歷史就很久了。在液壓系統(tǒng)中，小流量的最好采用以滑閥為主的疊加閥，在中型大型流量的系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)采用二通插裝閥。國內(nèi)從70年代末期開始研制二通插裝閥，到80年代以后逐漸推廣。目前高壓大流量的系統(tǒng)普遍采用插裝閥。插裝閥的突出優(yōu)點是：通流量大、啟閉迅速、控制靈活多樣，抗污染能力強。與滑閥相比，其缺點是結(jié)構(gòu)較大，比如一個三位四通滑閥，改為插裝閥，至少要二套插件，甚至要四套插件，四個電磁閥。4.1插裝閥的

7、工作原理插裝閥為錐閥結(jié)構(gòu)，或稱座閥，就像單向閥的形狀。完整的一套插裝閥是由閥杯、閥芯、彈簧、蓋板、控門（電磁閥或壓力閥等）以及阻尼塞、梭閥等組成（見圖1）。它有兩個工作腔A和B,一個控制腔X。閥芯頭部的錐面與閥杯套孔內(nèi)的閥座形成閥口，錐閥坐于閥座上，形成密封帶，使A與B之間可達(dá)到?jīng)]有泄漏，形成良好的密封。閥杯上設(shè)有三道密封圈，可防A、B、X之間泄漏。但X與B之間因配合間隙會有微小泄漏。插裝閥的符號，按中國標(biāo)準(zhǔn)，如圖所示畫法。閥芯的工作狀態(tài)，是關(guān)或是打開，是由作用在閥芯上的合力的方向和大小決定的（見圖2）。當(dāng)不計閥芯質(zhì)量和閥芯與閥杯之間的摩擦力，閥芯的力的平衡關(guān)系式為：2F=PxxAx-PaxA

8、a-PbAb+F1+F2。式中：EF閥芯上作用的合力PxX腔的壓力PaA腔的壓力PbB腔的壓力AxX腔的工作面積AaA腔環(huán)狀作用面積AbB腔的工作面積F1彈簧力F2液動力，它與通過閥口的流量與閥芯開口大小有關(guān)，開口較小時，液動力起作用，方向向下，開口大時液動力影響減小。四二1）仕L如此2Ll-ffiL*當(dāng)合力EF>O時閥芯關(guān)閉，當(dāng)合力EF<O或為負(fù)值,精品文檔精品文檔閥芯開啟。當(dāng)EF=O時，為過渡過程，閥芯保持在某個原來狀態(tài)。這個關(guān)系式中，三個腔的壓力狀態(tài)起主要作用。插裝閥中先導(dǎo)控制油可以為內(nèi)控，也可以為外控。我們這兩臺壓機用的是內(nèi)控，當(dāng) Px>Pa時，AB不通Px>P

9、b時，BA不通 Px=Pa時，AB不通Px<Pb時，BA通 Px=Pb時，AB通Px<Pa時，BA不通 Px<Pa時，AB通Px<Pb時，BA通由此可以看出，控制腔X的壓力必須始終大于A、B腔的壓力，這樣才能保證閥芯可靠地關(guān)閉，使插入元件作為二位二通閥可靠地切斷AB的油路，不受系統(tǒng)工作壓力的影響。當(dāng)在第2、第3種情況下，Px只要等于Pa或Pb腔的某一個壓力時，則成為一個單向流動的單向閥。閥芯啟閉的速度和時精品文檔間，主要是由閥芯上作用的合力以及蓋板上進(jìn)出油孔的大小決定的。合力大，孔大，則啟閉很快，合力小，則慢，當(dāng)上下壓力平衡時，主要靠彈簧力關(guān)閉。有時合力雖大，但蓋板有阻

10、尼孔時，也影響關(guān)閉速度。作為單向閥開啟壓力的大小和彈簧有關(guān)，一般有24種彈簧可供選擇。AB的開啟壓力一般為0.32.8個壓力（kg/cm2）。實際上插裝閥的結(jié)構(gòu)有許多細(xì)微變化以適應(yīng)不同的用途。Ax/Aa也有不同的面積比。A型插件的面積比為1：1.2,這是最基本的，這種結(jié)構(gòu)一般的流向為A-B的方向控制閥。B型插件的面積比為1：1.5,這種插件可A-B,也可B-A的雙向流動。由于這種插件A口直徑較A型的小，因而B型插件的流動阻力稍大。閥芯上帶阻尼孔的插件，面積比為1：1.07,這種結(jié)構(gòu)用于壓力閥。閥芯頭上帶緩沖頭的，具面積比為1：1.5,這種結(jié)構(gòu)可A-B或B-A流動，這種結(jié)構(gòu)換向沖擊力小，但流動阻

11、力比B型還大。其它還有許多這里不介紹了。4.2插裝閥的控制上面講了二通插裝閥的工作原理與基本結(jié)構(gòu)，也說到了一點控制。本節(jié)進(jìn)一步說明插裝閥的控制。插裝閥的控制主要由其上面的蓋板，蓋板上面的各種控圖=制閥門，以及蓋板上的梭閥及阻尼等實現(xiàn)，不同的控制可使插裝閥實現(xiàn)各種不同的機能。這里僅介紹我們系統(tǒng)上用的幾種。單向閥。如圖三所示，單向閥只是在出口B處引一控制油到閥芯上X腔。單向閥一般是A型閥芯，只能A-B,油流不能反向流動。但也可用B型閥，這時只能從B-A,反之A到B是不通的。壓機的系統(tǒng)中單向閥用的很多。泵頭閥組中都有單向閥。單向閥的蓋板上沒有控制閥，除非油液不干凈，或閥芯卡死，一般這種閥不容易出現(xiàn)故

12、障。因為用了單向閥，即使某臺泵不開動，系統(tǒng)中的高壓油也反流不到不開的那臺泵。否則那臺泵就會反轉(zhuǎn)成了油馬達(dá)了。液控單向閥液控單向閥由插入件與液控單向閥蓋板組成（見圖4）。這個蓋板上加了一個液控單向元件。其控制小活塞由外控油路精品文檔精品文檔控制，其控制壓力應(yīng)大于或等于B腔壓力的130%。當(dāng)控制口X卸壓時，A-B通，B-A不通，這時相當(dāng)于一個單向閥。當(dāng)外控油頂開小活塞時，鋼球向右，X腔卸壓，這時A-B,BA均通。pI A圖四電磁換向閥如圖一所示。它是由方向插入元件，電磁閥蓋板和先導(dǎo)電磁閥組成。當(dāng)采用外控油路時，控制壓力必須高于系統(tǒng)最大壓力，當(dāng)電磁閥帶電，AB通，斷電時AB不通。如果采用內(nèi)控油路時，

13、當(dāng)B腔壓力大于X腔壓力時，閥芯不能可靠的關(guān)閉，存在反向流動的可能性，這種情況在某些場合是不允許的，為此當(dāng)采用內(nèi)控油路，必須在蓋板上加一個梭閥，如圖五所示。這樣當(dāng)B腔壓力高于A腔時，B腔壓力使梭閥中的鋼球推向另一邊，關(guān)閉A油源，而B腔與X腔連接，因而照樣能可靠的關(guān)閉。在我們這兩臺壓機中都應(yīng)用了這種閥。比如，12.5MN壓機中的44號閥、46號閥，即主缸進(jìn)油閥和回程缸進(jìn)油閥均是這種結(jié)構(gòu)。從實物的蓋板上可明顯的看見梭閥所在位置。梭閥是一個鋼球，在油壓系統(tǒng)中一般不出故障。方向閥為了關(guān)閉可靠面積比為1：1.2。這種方向閥插件一般也很少出故障，當(dāng)油液太臟時，電磁閥可能被卡著。這時閥芯處于不受控狀態(tài)，要么是

14、打不開，要么是關(guān)不著。像我們工作中出現(xiàn)的故障，閥芯出現(xiàn)裂紋，閥芯被脹開卡著，或是油中出現(xiàn)臟布、手套，這都是極少見的情況。壓力控制閥壓力控制閥是一個壓力閥插件和一個調(diào)壓控制蓋板組成。圖五網(wǎng)六如圖六所示。壓力閥閥芯的面積比為1：1.07。壓力閥閥芯上有一個小的阻尼孔，該孔直徑很小，可能為1mm,或稍大。而蓋板上裝了一個直動式壓力閥，靠手柄調(diào)節(jié)彈簧，調(diào)節(jié)壓力閥的壓力。像12.5MN壓機系統(tǒng)中的57號閥就是這種閥。這種閥容易出現(xiàn)的故障是小孔堵塞，使閥芯打不開或關(guān)不著。還有就是直控壓力閥的三角形閥芯沒放正，關(guān)不嚴(yán)，使大閥關(guān)不死。系統(tǒng)壓力上不去，或壓力上的太高，一般可能是壓力閥引起的。在12.5MN系統(tǒng)中

15、，還有一種閥是方向閥和壓力閥疊加在一起的方向壓力閥，如泵頭上的壓力閥，既是方向閥，又是壓力閥，電磁電不帶電，閥芯上腔泄荷，閥芯打開，油泵打空轉(zhuǎn)，電磁鐵帶電，閥關(guān)死，油泵上壓，同時在電磁閥下面又串了一個壓力閥，接在X口與P口之間。油泵的壓力大小，靠壓力閥調(diào)節(jié)。像12.5MN系統(tǒng)中的48號閥，也是方向壓力閥，但它與泵頭的方向壓力閥又不同，它在方向閥下面放了兩個壓力閥，一個壓力閥控制滑塊慢下時回程缸中背壓大小，一個壓力閥控制整個回程回路的壓力。這種方向壓力閥的插件閥芯上也帶節(jié)流孔，這也是要注意的地方。方向節(jié)流閥方向節(jié)流閥是為了控制流過閥門的流量的，最簡單的辦法就是控制閥芯開啟的大小。像12.5MN系

16、統(tǒng)中的52號閥。如精品文檔精品文檔圖七所示，這種閥的電磁閥不能放在蓋板上面，而是放在旁邊，蓋板上安裝一個可調(diào)節(jié)的螺桿，用它來限制閥芯的開口大小。12.5MN的快速下降的快慢就是靠調(diào)節(jié)這個閥的開口大小，決定回程缸的排油快慢來控制滑塊的空程下降速度的。這種閥的閥芯是節(jié)流插件。特殊設(shè)計的泄壓閥組（見系統(tǒng)原理圖）在12.5MN和31.5MN兩臺壓機的系統(tǒng)中都有一個特殊設(shè)計的泄壓閥組。這個閥組是為了適應(yīng)鍛造壓機快速大流量，特別是為了頻率高的快鍛而設(shè)計的?？戾憰r，每分鐘鍛造次數(shù)很多，且不說每分鐘60次，甚至100次，就是30次，每次才只有2秒鐘。這2秒鐘又要加壓，又要泄壓，又要回程，加壓要快，回程也要快，

17、泄壓當(dāng)然也要快。那么大一缸壓力油，從高壓要很快泄到低壓，是一個大難題，太快壓機要發(fā)生振動，而精品文檔且振的你根本無法工作。因此，要求在零點幾秒的泄壓時間里，先是要求慢，以后就盡量快，但一旦卸壓到7MPa，大閥一下子就打開了。由于63號閥通徑為Dg100,這個閥很大，所以要二級控制，有一個先導(dǎo)級，在先導(dǎo)級與主閥之間又加了許多專有技術(shù)，當(dāng)YV17一帶電，65閥打開，65閥開口度可調(diào)。65號打開之后，65與63之間的64閥又是一個單向節(jié)流閥，為了不讓63閥快速打開，要把64閥的節(jié)流閥調(diào)的適當(dāng)，這樣63閥開始只開一個小縫，當(dāng)缸內(nèi)壓力降低到7MPa左右時，68號閥換向，使67號閥迅速打開，這時63號閥上

18、腔的又一支路就會不經(jīng)64節(jié)流閥，直接從經(jīng)67閥，從B-A再經(jīng)65閥很快泄壓，這樣63閥就快迅打開。這種設(shè)計要靠實際工作中去調(diào)，只要壓機不振動，64、65號閥盡量調(diào)大，反之要調(diào)小，特別64號閥?？戾憰r54號閥常開，回程缸與大系統(tǒng)始終接通，只要主缸一泄壓，滑塊立刻回程。目前由于機械化設(shè)施跟不上，沒有應(yīng)用這套技術(shù)。充液閥這兩臺壓機的充液閥為常閉式充液閥。見圖八。這種閥，上下分為兩部分。下部為充液閥主結(jié)構(gòu)，它是一個弱彈簧，總是使閥關(guān)閉。即使靜止?fàn)顟B(tài)下，上油箱的油也漏不到缸內(nèi)。但是一旦滑塊下降，柱塞下降后缸內(nèi)形成負(fù)壓（有一定的真空度）該閥會立即被吸開，這時上油箱的油就會快速充入缸內(nèi)，滑精品文檔精品文檔精

19、品文檔國A1圖八一2精品文檔塊快速下降,當(dāng)滑塊走過XK2時滑塊由快下轉(zhuǎn)慢下。充液閥會立即被關(guān)閉，當(dāng)滑塊走過XK3時滑塊轉(zhuǎn)加壓。充液閥的上部為一控制油缸，是專門用來在回程前強制打開充液閥的。要注意，當(dāng)缸內(nèi)有壓力時，充液閥是打不開的，但缸內(nèi)壓力降到一定時，大約3MPa時，充液閥才會被打開。所以回程前主缸要先泄壓，這時YV18雖已帶電（見12.5MN壓機液壓系統(tǒng)），充液閥控制油缸已進(jìn)油，但是充液閥大面積上作用著高壓，因而是打不開的。當(dāng)缸內(nèi)壓力降到適當(dāng)數(shù)值后，充液閥會自然打開的。控制油缸內(nèi)的大彈簧，是為了讓控制活塞快速復(fù)位的。充液閥下面有一處導(dǎo)向，是浸在油中，一般是卡不著的，但大閥柄與導(dǎo)向桿是兩件組裝

20、在一起的，螺帽必須防松，否則是要出問題的。充液閥最可怕的是下面的彈簧斷裂。因而這個彈簧是要嚴(yán)格要求與檢查的，一旦出了問題，要大拆卸才能處理事故的。5、常見故障的分析液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障后要冷靜觀察各種現(xiàn)象，看看各處的壓力表的壓力，看看電磁鐵是否動作。5.1 首先要區(qū)分是液壓故障還是電氣故障，判定不是電氣故障后再拆卸相應(yīng)的閥門。判斷是否是電氣故障，先看電磁閥的指示燈亮不亮，如果亮，壓機還不動，這時可以用手捅電磁閥看看是否是小電磁閥精品文檔精品文檔卡死了。如果一捅壓機動了，那當(dāng)然是小電磁閥卡住了。其次還要記著，如果是機械卡死，你再反復(fù)推操作手柄，壓機也不會動，但是如果反復(fù)推動手柄后，壓機會動，那么很可

21、能是哪個電磁鐵的繼電器吸合不好所造成的，究竟問題在哪里，還要看當(dāng)時的各種現(xiàn)象進(jìn)行分析。5.2 壓機不上壓（滑塊沒有壓力）a. 泵頭壓力閥是否不上壓。由于我們用了許多臺泵，不可能都出問題，所以這個可能性較小。但是每臺泵還是應(yīng)該在初期逐臺調(diào)好壓力，以后也應(yīng)定期校驗。比如12.5MN壓機的1，3，5號三臺泵壓力就上不去，這當(dāng)然就會影響壓機的速度。b. 檢查57號閥的先導(dǎo)閥及主閥小孔是否有問題。c. 檢查63號閥是否未關(guān)死。d. 檢查充液閥是否卡死。e. 檢查44號閥是否未打開。5.3 壓機不回程a. 61號閥壓力調(diào)的是否太低。b. 49號閥、50號閥壓力是否調(diào)的太低。以上三個閥的壓力要調(diào)的大于8MP

22、a。c. 46號閥是否未打開。d. 47號先導(dǎo)閥卡死在常進(jìn)油狀態(tài)，YV12雖帶電，但推不動閥芯，46號閥不卸壓，因此46號閥打不開，沒有回程。e. 63號閥或充液閥未打開。當(dāng)油泵上壓聲音很響，壓機回不去時，才應(yīng)該懷疑63號閥或充液閥，這二者之一只要能打開一個，都是可以回程的。如果回程時，油泵聲音上不去，很可能是49、50、61閥的壓力調(diào)的太低。如果繼電器出問題，這時電氣柜里的吸合聲音也會發(fā)生異常。5.4 壓機沒有快下或慢下a. 59號閥打不開。這是首先要檢查的。b. 52號打不開沒有快下。c. 51號（50號）閥打不開沒有慢下。慢下時，回程缸背壓為7MPa，主缸壓力為0.7MPa。5.5 移動

23、工作臺不動。這主要是73、74、75、76四個閥的問題。具體分析后，容易判斷。5.6 壓機回程速度達(dá)不到要求a. 61號閥壓力調(diào)的太低。調(diào)到壓機能回程，擰緊一圈。b. 檢查48和49號閥，48應(yīng)運動靈活不能卡住，閥芯底部小孔不堵塞，49閥小三角應(yīng)放正。2.7 按加壓按鈕壓機不上壓，而按慢下反而上壓a. 54號閥沒有關(guān)緊。加壓時52號閥打開放油，油泵打出的油經(jīng)54，52排回油箱，因此不上壓。為什么54號閥關(guān)不緊。（ 1） .閥芯伐線處有一小處中短，不密封，上下串壓致使閥芯浮動。（ 2） .閥蓋控制油堵死，閥芯無控制油，致使閥芯關(guān)不死。b. 47號先導(dǎo)閥卡死在常卸壓態(tài)，46號閥打開。油泵打出的油經(jīng)46，52號閥排回油箱。所以不上壓。2.8 為什么加壓時要等幾秒鐘（約5秒鐘）9月8日大修分析：a. 上油箱油位太低，空行程時充不滿油缸，上壓時靠油泵打滿油后才上壓。加高了上油位，問題未解決。b. 空行程速度太快，油缸充不滿油。速度放慢后仍不見效。c. 45號閥運動不暢，44號伐開得太慢。45號閥無問題。d. 44號閥是否卡住，伐芯運動不暢。未卡住。e. 充液閥返回受阻，閥桿是否卡住。未卡