液压系统原理及故障分析与排除

2013-05-14中船6354研究所江西九江332000张卫民

金属加工(冷加工) 2013年7期

关键词：单向阀控制阀液压油

中船6354研究所（江西九江 332000）张卫民

现代加工设备液压系统应用较广泛，大大提高了设备的生产效率。同时最大限度地保证机床设备的运行平稳性，为高精度设备制造提供了坚实的技术支持。

1.液压系统及原理

液压系统较复杂，液压顾名思义是以液体为工作介质进行动力传输，经各相关液压元件控制，最终输出动力给加工设备进行一系列的动作。液压元件一般包括动力元件、控制元件、执行元件、辅助元件等。

液压传动是利用液压泵将机械能转变为液体的压力能，然后利用液压缸将液体的压力能转变为机械能带动负载，各执行机构完成所需的运动速度。

液压传动与机械传动和气压传动相比有较大的优点：①能实现无级调速，调速范围大，可达100∶1～2 000∶1。②能传递较大的力和转矩。与机械装置相比体积小、重量轻。③工作平稳、冲击小；控制、调节简单。与电气配合能实现远程控制。④使用寿命长，能自行润滑。产生的热量随液体的流动带走。

液压传动的工作介质主要是液压油。液压油的合理选用对液压系统的工作状态影响是巨大的。液压油主要的性质是黏性和可压缩性。影响黏度的主要因素是温度和压力。当压力增大时黏度也增大，一般在中、低压力下黏度变化可忽略不计；当温度升高时，黏度就下降。一般高温时应选用黏度大的液压油，以减少泄漏；温度低时选用黏度小的液压油，以减小摩擦。液压油的选用应根据液压泵的要求确定。叶片泵工作压力小于7M Pa时推荐用L-HM 32#/46#/68#液压油；大于7M Pa时用L-HM 46#/68#/100#。齿轮泵工作压力小于12M Pa时推荐用L-HL32#/46#/68#液压油；大于12M Pa时用L-HM 46#/68#/100#/150#液压油。柱塞泵推荐用油为L-HM 32#/46#/68#/100#/150#液压油。螺杆泵用油推荐L-HL32#/46#/68#。

液压缸是液压系统的执行元件，实现直线往复运动或小于360°的往复运动。液压缸按结构特点分为活塞式、柱塞式和摆动式。

液压控制阀是液压系统中的控制元件，用来控制液压系统中的压力大小、流量及流动方向，它是直接影响液压系统的工作过程和工作特性的重要元件。液压阀按用途分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。液压阀的基本结构主要包括阀芯、阀体、驱动阀芯在阀体内作相对运动的操纵装置。液压阀的工作原理是利用阀芯在阀体内的相对运动来控制阀口的通断及开口的大小来实现压力、流量、方向的控制。压力控制阀包括溢流阀、减压阀、卸荷阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调速阀等；方向控制阀包括单向阀、换向阀、行程减速阀等。单向阀有普通单向阀和液控单向阀，它只允许液体从一个方向通过，而反向液流被截止。单向阀一般都安装在泵的出口，既能防止系统的压力冲击又能防止系统的油液倒流经泵回箱，还可以防止油路发生干扰。如图1所示为普通单向阀符号，图2所示为液控单向阀符号。

图 1

图 2

换向阀是利用阀芯和阀体间相对位置的不同来变换阀体上各主油口的通断，实现各油路联通、切断、改变流向的阀类。按操纵方式分为手动、机动、电磁控制、液动、电液动、气动。按工作位置和控制的通道数分为二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通等。如图3所示为二位四通阀的图形符号：P表示换向阀与系统供油连接的油口；T表示与油路连接的回油口；A、B表示与执行元件相连接的工作油口；方框表示阀的工作位置，有几个方框就表示几“位”；“⊥”表示此路不通。

图 3

压力控制阀常用的有溢流阀、减压阀及压力继电器等。溢流阀是液压系统中的主要元件之一，在液压系统中用于分流和稳压、限压保护、卸荷等作用。图形符号如图4所示。减压阀是用来降低液压系统中分支油路的压力。图形符号如图5所示。调速阀是由一个定差减压阀和一个可调节流阀串联而成，能保持通过节流阀的流量稳定。图形符号如图6所示。

图4 溢流阀

图5 减压阀

6 调速阀

2.液压系统故障及排除

过滤器和蓄能器是液压系统中重要的辅助元件。液压系统故障80％是由油液的污染造成的。所以过滤器的好坏对液压系统的正常工作有着至关重要的作用。过滤器按滤芯形式分为网式、线隙式、纸芯式、烧结式及磁式等。过滤器的精度等级由油液的污染度等级来确定。污染等级代号由两个标号组成，第1个标号表示1m L工作介质中大于5μm的颗粒数，第2个标号表示1m L工作介质中大于15μm的颗粒数。过滤器按过滤精度分为粗过滤器、普通过滤器、精过滤器、特精过滤器。它们分别能滤去公称尺寸为100μm、10～100μm、5～10μm、5μm以下的杂质颗粒。

图7为TX 6113C卧式镗床液压系统原理图。该机床在加工过程中出现X轴无法移动和调速盘不能正常旋转调速。根据原理图可知，X轴拖板刹紧是由一个二位四通电磁阀4WE6C50/OAW 220—50Z5控制其夹紧松开。液压缸的压力反馈是由压力继电器HED 20A 20/63控制。机床在加工过程中突然出现X轴无法移动，原因是由于X轴夹紧块未松开，压力继电器反馈给PLC的信号始终是锁紧状态，机床锁死无法移动。经检查发现二位四通阀电磁铁发烫，拆下电磁阀通220V外部电源未发现阀芯有明显动作，初步判断电磁阀出现故障。拆开电磁阀体后发现阀芯表面有较深的划痕，阀芯表面有黄渍，手推动阀芯困难。将阀芯清洗后研磨，手动推动阀芯轻松，装好调试完成试机工作正常。此故障是由于油液脏，有杂质进入阀体将其卡死引起的。

图7 液压传动图

调速盘调速是由二位二通阀、减压阀、调速阀控制调速盘各油路的通断来控制各个液压缸的动作。调速盘旋转困难主要是因为调速盘中有异物卡死或液压缸不动作引起的。将调速盘和液压缸拆下清洗后动作应很轻松。

M T100五轴加工中心液压系统较复杂，设备运行过程中经常出现漏油现象，经检查发现是由于密封圈磨损导致泄漏。更换密封圈后工作正常。

图 8 工作台刹车液压组合阀

工作台旋转时，松开、夹紧动作是由液压控制滑块来实现动作的。液压传动如图8所示，工作台卡死是由于滑块密封圈磨损导致泄漏，滑块不能正常移动，将工作台顶死。拆卸下工作台后发现铜块端面磨损较厉害，密封圈破损。更换滑块需要借助工装进行安装。工装如图9所示。滑块铜的外径和密封圈的外径为φ30.2mm。安装时将工装套有外倒角的一边放置在安装孔上，用推杆将铜块缓慢推入刹车块孔中。如果没有工装将刹车铜块直接压入刹车块孔中，容易将铜块橡胶密封部分损坏。工装套子一头外圆必须倒角2mm×45°，便于与刹车块孔定位。刹车铜块如图10所示。