液壓閥失效原因分析及對策

液壓閥失效原因分析及對策

 

液壓閥是液壓系統中使用最多的元件，它的功能是控制油液的流動方向、壓力、流量，以滿足執行元件所需的動力方向、力(或力矩)、速度要求，使整個液壓系統能按要求協調地進行工作。所以當液壓閥出現失效時，對液壓系統的穩定性、精度和可靠性均具有極大的影響，甚至造成系統完全不能工作。

 

 

 

液壓閥的失效原因分析不能簡單等同于一般機械零件的失效原因分析，它還有屬于液壓元件自身的因素。本文就液壓閥失效的幾種常見現象進行探討，以便在液壓設備管理中做到防患于未然。

 

 

 

1機械性失效

 

1.1磨損

 

液壓閥芯、閥套、閥體等機械零件的運動副間，在使用時不斷產生摩擦，使得零件尺寸形狀和表面質量發生變化而失效。

 

電磁換向閥閥芯磨損或變形，將會使閥內泄而使效率下降，并且臟物易進入間隙或變形處，從而使閥芯產生機械卡阻現象。若閥芯和閥孔的配合間隙過大，會產生壓力沖擊。減壓閥的先導閥磨損則會使閥工作不穩定，甚至不能調壓。溢流閥先導錐閥（或先導小球閥）處由于磨損而密封不嚴，不能正常調壓。單向節流（調速）閥的單向閥部分磨損，密封不嚴，部分油流將會通過單向閥流走，影響調速的靈敏性。

 

 

 

1.2疲勞

 

在長期變載荷下工作，液壓閥中的彈簧會因疲勞造成彈簧變軟、彈簧長度縮短或整個折斷；閥芯、閥座也會因疲勞，產生裂紋、剝落或其它損壞。這些都有可能使閥失效。溢流閥主滑閥或先導閥上的彈簧疲勞或折斷將會使系統壓力達不到要求。換向閥的彈簧過軟或變短，將會影響閥芯工作位置及正常 復位，使得系統不能正常工作。

 

 

 

1.3變形

 

液壓閥零件在加工過程中的殘留應力和使用過程中的外載荷應力超過零件材料的屈服強度時，零件產生變形，不能完成正常功能而失效。溢流閥閥芯彎曲變形或彈簧變形，將使閥芯移動不靈活，造成系統壓力不穩定。卸荷閥閥芯彎曲變形將使閥芯動作遲緩，使系統由卸荷到工作壓力或工作壓力到卸荷的轉換過程緩慢。換向閥的閥芯彎曲變形則將會使閥換向動作難以正常進行。注意，裝配不當也可能使零件產生變形，比如：換向閥裝配螺釘擰得太緊而造成的閥體變形就可能使閥芯卡阻。

 

 

 

1.4腐蝕

 

液壓油中混有過多的水分或酸性物質，長時間使用后，會腐蝕液壓閥中的有關零件，使其喪失應有的精度而失效。

 

2液壓卡緊

 

2.1液壓卡緊的原因

 

壓力油液流經液壓閥圓柱形滑閥結構時，作用在閥芯上的徑向不平衡力使閥芯卡住，稱為“液壓卡緊”。液壓系統中產生“液壓卡緊”是由于滑閥運動副幾何形狀誤差和同軸度變化使閥芯產生徑向不平衡力的結果。

 

 

 

2.2液壓卡緊的危害

 

輕微的“液壓卡緊”使閥芯移動時摩擦阻力增加，嚴重的可導致所控制的系統元件動作滯后，使液壓設備發生故障。當液壓卡緊阻力大于閥芯移動力時，閥芯便會被“液壓卡死”，無法移動。如果液壓閥芯的移動是以電磁力驅動的，一旦發生閥芯被“液壓卡死”，交流電磁鐵極易損壞。“液壓卡緊”會加速滑閥的磨損，降低元件的使用壽命。

 

 

 

2.3液壓卡緊的消除

 

應提高液壓油的清潔度，減少顆粒性污染物進人閥芯與閥孔配合面的幾率。要保證閥芯和閥孔的 配合精度。裝配、 安裝滑閥時，保證緊定扭矩，并且應均勻扭緊。保證液壓油使用中的合適溫度，以免閥芯受熱膨脹而變形。對于表面開有均壓槽的閥芯，則應注意均壓槽的暢通。

 

3液壓沖擊

 

3.1液壓沖擊的原因

 

液壓系統，由于迅速換向或關閉油道，使系統內流動的油液突然換向或停止流動，而引起壓力急劇上升，形成一個很大的壓力峰值，即為液壓沖擊。由此可見，產生液壓沖擊的主要原因是由于液壓元件的突然啟動或停止。

 

 

 

3.2液壓沖擊的危害

 

液壓系統中產生液壓沖擊時，油液的壓力峰值高，有時可達正常壓力的3~4倍。因此，系統中的控制閥等液壓元件、管道、計量儀表會遭受損壞，壓力繼電器、過電流繼電器等也將會發出非正常信號，致使系統無法正常工作。

 

 

 

3.3液壓沖擊的防止

 

在保證工作節奏的前提下，盡量減慢換向速 度。如為手動換向， 操作不宜過快、過猛；對于兩級換向閥，先導閥和主閥間應裝節流閥或合適的阻尼，從而合理調節主閥的換向速度；單級閥也可加裝阻尼，以減慢閥的換向速度，延長切換時間而減免液壓沖擊。插裝閥控制蓋板均應安裝合適的阻尼。有些液壓回路，由于系統原因不可避免會產生液壓沖擊，也應采取加裝蓄能器、加強固定、硬管改軟管等措施，盡量減小液壓沖擊對設備的危害。

 

4氣穴現象

 

4.1氣穴的原因

 

在液壓系統中，因液體流速變化引起壓力下降而產生氣泡的現象叫做“氣穴”。產生氣穴的原因是當液壓系統某一局部的壓力低于特定溫度下溶于油液中的空氣分離的臨界壓力時，油中原來溶解的空氣就會大量離析出來，形成氣泡。如果壓力繼續下降，在低于特定溫度下溶液的飽和蒸汽壓時，油液沸騰而迅速蒸發，產生大量的氣泡，這些氣泡混雜在工作油液中使原來充滿管道或元件中的油液成為斷續狀態，形成了“氣穴”。

 

 

 

4.2氣穴的危害

 

當氣泡隨著油流進人高壓區后，突然收縮，有 些在高壓油流的沖擊下迅速破裂，重新凝結為液 體，使原占據的體積減少而形成“真空”，而周圍的高壓油液質點以極快的速度向真空中心沖來，因而引起局部猛烈的壓力沖擊；同時油液質點的動能轉換為壓力能，壓力和溫度在此處急劇升高，產生劇烈振動，發出強烈噪聲。在氣泡凝結附近的元件表面，在高溫條件下反復受到壓力沖擊，加之油液中分離出來的酸性氣體，具有一定的腐蝕作用，使其表面材料剝落，形成小麻點及蜂窩狀，即產生了氣蝕。氣穴和氣蝕使液壓系統工作性能惡化，可靠性降低。

 

 

 

4.3氣穴的防止

 

液壓設備防止氣穴和氣蝕的主要措施有降低油液中空氣的含量，注意系統中泵的軸封、管路接頭處的密封情況、油位的高度、回油管的入油箱口等，防止吸人空氣。注意油溫，防止油液高溫下氣化。吸油管路要足夠大且保持暢通，使系統油壓高于氣油分離的臨界壓力。防止液壓油中混有易揮發的物質和水分，以免在低壓區揮發出來形成氣泡和變成水蒸汽泡。

 

 

5結束語

 

由上分析可見，液壓閥的機械性失效除加工制 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元件，在執行控制任務時，其結構功能性零件全部被密封在閥體或集成塊內，根本無法直接觀察。往往是在系統無法正常工作時，才引起重視并予以解決。單純用這種事后彌補的辦法難以保證系統的正常工作。作為液壓設備管理人員，只有認真分析閥件的失效原因，在分析解決問題時才能有的放矢，并能更多地預判斷、預處理，將因閥失效產生的設備故障消除在萌芽狀態。

 

 

 

液壓閥的失效，往往不是直接從它自身先觀察到，通常是反映在液壓系統不能正常工作，而液壓系統不能正常工作又必然地表現為設備不能正常工作。設備不能正常工作，原因是多種多樣的，特別是自動化水平高的冶金設備，往往是由機械、液壓、電氣等多方面因素相互影響、聯系、交織在一起而造成的。因此，分析解決問題時要從整體考慮，但我們若能更多注意液壓閥的失效問題，常常能為解決設備故障打開一個突破口.