常见的几种保压回路分析及其故障排除

刘润强 王娜 王海艳

摘 要：介绍常见的几种保压回路，进行简要分析，并针对保压回路中可能会出现的故障进行探讨，提出解决的办法。

关键词：保压回路 液压泵 蓄能器 自动补油 故障排除

中图分类号：TH137 文献标识码：A 文章编号：1007-3973（2013）009-034-02

在一些机械设备工作过程中，通常会要求液压缸在其行程终止时保持一定的压力一段时间，这种情况就要采用保压回路。保压回路应能满足保压时间、压力稳定性、工作可靠性、经济性等各个方面的要求。比如，在机床进行加工或者夹紧工作时，为了避免发生意外事故，保证加工精度，同时使机床获得足够而稳定的进给力，就要求系统保持一定的压力，并且使压力的波动范围尽可能的减小，这就需要保压回路。所谓保压回路，是指使系统在液压缸不动或仅有工件变形所产生的微小位移的情况下，稳定地维持住压力。

本文主要是简单的分析常见的几种保压回路，并且就可能会出现的保压回路的一些故障进行分析并排除。

1 常见的几种保压回路分析

1.1 利用液压泵的保压回路

图1所示为使用液压泵的保压回路。当系统压力较低时，低压大流量泵1和高压小流量泵2同时工作向系统供油。当系统压力升高到卸荷阀4的调定压力时，低压大流量泵卸荷，高压小流量泵起保压作用，溢流阀3调定液压系统的压力。

利用液压泵的保压回路在系统保压过程中，液压泵仍会以比较高的压力继续运转，这样就不可避免的造成一定的功率损失。在这种回路中，如果采用定量泵，泵的输出流量仍然很大，因而压力油几乎全部经过溢流阀流回油箱，系统的功率损失就会非常大，也很容易有发热等现象，因此这种回路只适应于系统功率较小且要求保压时间不长的情况；如果采用变量泵，虽然泵继续运转保持了较高的压力，但是泵的输出流量很小，因此系统的功率损失就会很小。这种保压回路的优势是，当泄漏量发生了变化，可以自动调整输出流量，从而实现保压卸荷，效率也非常高，因此得到了广泛的应用。

1.2 利用蓄能器的保压回路

利用蓄能器的保压回路是指由蓄能器来补偿系统泄漏，从而保持系统压力稳定的回路。如图2所示为利用蓄能器的保压回路，当主换向阀处于左位时，液压缸向前运动且压紧工件，进油路压力上升到预定值时，压力继电器动作使二位二通电磁换向阀通电，泵实现卸荷，单向阀关闭，由蓄能器来实现液压缸的保压。当液压缸的压力不足时，压力继电器复位使泵重新工作。

图3所示为多缸系统中的保压回路，当主油路的压力下降时，单向阀3关闭，由蓄能器实现支路的泄露补偿从而实现保压，压力继电器5的作用是当支路压力达到预定值时发出信号，使主油路开始动作。

蓄能器保压时间的长短是看蓄能器容积大小与泄漏程度，适用于保压时间长、压力稳定性要求高的场合。常用的蓄能器包括活塞式蓄能器和皮囊式蓄能器。活塞式蓄能器是通过改变充气腔内氮气的体积来使蓄能器的液压油成为具有一定液压能的压力油。这种蓄能器结构简单，安装容易，维护方便，可靠性高，使用寿命长，供油量大，适应温度范围宽。但惯性大，灵敏度较差，磨损泄漏量大，对缸内壁的加工要求高，不适于低压吸收脉动。皮囊式蓄能器是利用气体的可压缩性来蓄积液体的原理而工作的，即采用氮气作为压缩介质来积蓄能量。这种蓄能器结构紧凑，附属设备少，重量轻，密封性好，反应灵敏，适合用作消除脉动，所以在液压系统中得到了广泛的应用。

1.3 自动补油保压回路

如图4所示自动补油保压回路，其工作原理为：按下启动按钮，电磁铁1YA得电，换向阀右位工作，液压缸上腔成为压力腔，当其压力上升至上限值时，上触点接电，电磁铁1YA失电，换向阀处于中位，液压泵实现卸荷，由液控单向阀来实现液压缸的保压。当液压缸上腔压力下降到预定下限值时，电接触式压力表又发出信号，使1YA得电，液压泵向系统供油，使得系统压力上升。当液压缸上腔压力达到上限值时，上触点接电，1YA再次失电，液压泵实现卸荷。这种回路适用于保压时间不太长、保压稳定性要求不太高，但要求功率损失较小的场合。

2 保压回路常见故障的排除

2.1 不保压，在保压时压力下降严重

产生不保压的主要原因是：油缸和控制阀的泄漏。解决此问题的最基本措施是尽可能的减少泄漏，但是泄漏是不可避免的，因此压力必然慢慢下降。所以，在系统要求保压时间较长和压力保持稳定的情况下，必须采用补油的方法。具体产生不保压的原因和排除方法有：

（1）油缸的内外泄漏，造成不保压。

油缸两腔之间的内泄漏取决于活塞密封装置，一般来说，密封性比较好的依次为软质密封圈、硬质的铸铁活塞环密封、间隙密封。另外，提高油缸缸孔、活塞及活塞杆的制造精度和配合精度，能减少内外泄漏造成不保压的故障。

（2）各控制阀的泄漏，特别是紧靠油缸的换向阀的泄漏量较大，造成不保压。

液压阀的泄漏取决于阀的结构形式和制造精度。比如，采用锥阀（如液控单向阀）保压，比采用滑阀保压效果要好的多。另外，阀芯与阀孔的加工精度和配合精度，密合锥面的密合程度等因素也都会影响泄漏量，从而影响保压效果。

（3）密封没有绝对的，泄露是不可避免的，控制阀及接管数量越多，泄露量可能就会越大，因此在回路设计上，尽可能的使得封闭油路的控制阀的数量和接管数量减少，以减少泄漏点，可以提高保压效果。

2.2 保压回程中出现冲击、振动和嗓声

采用液控单向阀的保压回路，在小型液压机上优势明显，但用于大型液压机会出现油缸上行回程时的振动、冲击和噪声。

产生这一故障的原因是：在保压过程中，由于液压油被压缩，管道膨胀，机器的弹性形变等因素，都会储存部分能量，因此，在保压终了返回过程中，上腔压力及本身储存的这部分能量都没有完全释放，油缸下腔压力就已经升高，这个时候，液控单向阀的卸荷阀和主阀芯被同时打开，从而导致油缸上腔突然放油，由于油缸上腔泄压较快，放油量又比较大，因此会导致液压系统的振动、冲击和噪声。

解决办法是控制液控单向阀的泄压速度，即延长泄压时间，要控制液控单向阀的液控流量以降低控制活塞的运动速度。为了既满足液压系统的泄压要求，又保证控制活塞的回程速度不受影响，可在液控单向阀的液控油路上设置一单向节流阀，使液控口的通过流量得以控制。

3 结束语

本文主要介绍了常见的几种保压回路，然后进行了简要的分析，分别适应于什么场合，并且针对保压回路中可能会出现的故障进行了分析，提出了解决的办法。

参考文献：

[1] 陈启松.液压传动与控制手册[M].上海：上海科学技术出版社，2006.

[2] 许福玲，陈尧明.液压与气压传动（第三版）[M].北京：机械工业出版社，2007.

[3] 成大先.机械设计手册-单行本-液压传动[M].北京：化学工业出版社，2004.