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液壓閥失效原因分析及對(duì)策
液壓閥是液壓系統(tǒng)中使用*多的元件，它的功能是控制油液的流動(dòng)方向、壓力、流量，以滿足執(zhí)行元件所需的動(dòng)力方向、力(或力矩)、速度要求，使整個(gè)液壓系統(tǒng)能按要求協(xié)調(diào)地進(jìn)行工作。所以當(dāng)液壓閥出現(xiàn)失效時(shí)，對(duì)液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性、精度和可靠性均具有極大的影響，甚至造成系統(tǒng)完全不能工作。
液壓閥的失效原因分析不能簡(jiǎn)單等同于一般機(jī)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(xiàn)象進(jìn)行探討，以便在液壓設(shè)備管理中做到防患于未然。
1機(jī)械性失效
1.1磨損
液壓閥芯、閥套、閥體等機(jī)械零件的運(yùn)動(dòng)副間，在使用時(shí)不斷產(chǎn)生摩擦，使得零件尺寸形狀和表面質(zhì)量發(fā)生變化而失效。
電磁換向閥閥芯磨損或變形，將會(huì)使閥內(nèi)泄而使效率下降，并且臟物易進(jìn)入間隙或變形處，從而使閥芯產(chǎn)生機(jī)械卡阻現(xiàn)象。若閥芯和閥孔的配合間隙過大，會(huì)產(chǎn)生壓力沖擊。減壓閥的先導(dǎo)閥磨損則會(huì)使閥工作不穩(wěn)定，甚至不能調(diào)壓。溢流閥先導(dǎo)錐閥（或先導(dǎo)小球閥）處由于磨損而密封不嚴(yán)，不能正常調(diào)壓。單向節(jié)流（調(diào)速）閥的單向閥部分磨損，密封不嚴(yán)，部分油流將會(huì)通過單向閥流走，影響調(diào)速的靈敏性。
1.2疲勞
在長(zhǎng)期變載荷下工作，液壓閥中的彈簧會(huì)因疲勞造成彈簧變軟、彈簧長(zhǎng)度縮短或整個(gè)折斷；閥芯、閥座也會(huì)因疲勞，產(chǎn)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(dǎo)閥上的彈簧疲勞或折斷將會(huì)使系統(tǒng)壓力達(dá)不到要求。換向閥的彈簧過軟或變短，將會(huì)影響閥芯工作位置及正常 復(fù)位，使得系統(tǒng)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(yīng)力和使用過程中的外載荷應(yīng)力超過零件材料的屈服強(qiáng)度時(shí)，零件產(chǎn)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(dòng)不靈活，造成系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定。卸荷閥閥芯彎曲變形將使閥芯動(dòng)作遲緩，使系統(tǒng)由卸荷到工作壓力或工作壓力到卸荷的轉(zhuǎn)換過程緩慢。換向閥的閥芯彎曲變形則將會(huì)使閥換向動(dòng)作難以正常進(jìn)行。注意，裝配不當(dāng)也可能使零件產(chǎn)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(zhì)，長(zhǎng)時(shí)間使用后，會(huì)腐蝕液壓閥中的有關(guān)零件，使其喪失應(yīng)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(jīng)液壓閥圓柱形滑閥結(jié)構(gòu)時(shí)，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(tǒng)中產(chǎn)生“液壓卡緊”是由于滑閥運(yùn)動(dòng)副幾何形狀誤差和同軸度變化使閥芯產(chǎn)生徑向不平衡力的結(jié)果。
2.2液壓卡緊的危害
輕微的“液壓卡緊”使閥芯移動(dòng)時(shí)摩擦阻力增加，嚴(yán)重的可導(dǎo)致所控制的系統(tǒng)元件動(dòng)作滯后，使液壓設(shè)備發(fā)生故障。當(dāng)液壓卡緊阻力大于閥芯移動(dòng)力時(shí)，閥芯便會(huì)被“液壓卡死”，無法移動(dòng)。如果液壓閥芯的移動(dòng)是以電磁力驅(qū)動(dòng)的，一旦發(fā)生閥芯被“液壓卡死”，交流電磁鐵極易損壞。“液壓卡緊”會(huì)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(yīng)提高液壓油的清潔度，減少顆粒性污染物進(jìn)
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(shí)，保證緊定扭矩，并且應(yīng)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(duì)于表面開有均壓槽的閥芯，則應(yīng)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(tǒng)，由于迅速換向或關(guān)閉油道，使系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的油液突然換向或停止流動(dòng)，而引起壓力急劇上升，形成一個(gè)很大的壓力峰值，即為液壓沖擊。由此可見，產(chǎn)生液壓沖擊的主要原因是由于液壓元件的突然啟動(dòng)或停止。
3.2液壓沖擊的危害
液壓系統(tǒng)中產(chǎn)生液壓沖擊時(shí)，油液的壓力峰值高，有時(shí)可達(dá)正常壓力的3~4倍。因此，系統(tǒng)中的控制閥等液壓元件、管道、計(jì)量?jī)x表會(huì)遭受損壞，壓力繼電器、過電流繼電器等也將會(huì)發(fā)出非正常信號(hào)，致使系統(tǒng)無法正常工作。
3.3液壓沖擊的防止
在保證工作節(jié)奏的前提下，盡量減慢換向速 度。如為手動(dòng)換向， 操作不宜過快、過猛；對(duì)于兩級(jí)換向閥，先導(dǎo)閥和主閥間應(yīng)裝節(jié)流閥或合適的阻尼，從而合理調(diào)節(jié)主閥的換向速度；單級(jí)閥也可加裝阻尼，以減慢閥的換向速度，延長(zhǎng)切換時(shí)間而減免液壓沖擊。插裝閥控制蓋板均應(yīng)安裝合適的阻尼。有些液壓回路，由于系統(tǒng)原因不可避免會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊，也應(yīng)采取加裝蓄能器、加強(qiáng)固定、硬管改軟管等措施，盡量減小液壓沖擊對(duì)設(shè)備的危害。
4氣穴現(xiàn)象
4.1氣穴的原因
在液壓系統(tǒng)中，因液體流速變化引起壓力下降而產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象叫做“氣穴”。產(chǎn)生氣穴的原因是當(dāng)液壓系統(tǒng)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(shí)，油中原來溶解的空氣就會(huì)大量離析出來，形成氣泡。如果壓力繼續(xù)下降，在低于特定溫度下溶液的飽和蒸汽壓時(shí)，油液沸騰而迅速蒸發(fā)，產(chǎn)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(xù)狀態(tài)，形成了“氣穴”。
4.2氣穴的危害
當(dāng)氣泡隨著油流進(jìn)人高壓區(qū)后，突然收縮，有 些在高壓油流的沖擊下迅速破裂，重新凝結(jié)為液 體，使原占據(jù)的體積減少而形成“真空”，而周圍的高壓油液質(zhì)點(diǎn)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(shí)油液質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能，壓力和溫度在此處急劇升高，產(chǎn)生劇烈振動(dòng)，發(fā)出強(qiáng)烈噪聲。在氣泡凝結(jié)附近的元件表面，在高溫條件下反復(fù)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(diǎn)及蜂窩狀，即產(chǎn)生了氣蝕。氣穴和氣蝕使液壓系統(tǒng)工作性能惡化，可靠性降低。
4.3氣穴的防止
液壓設(shè)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(tǒng)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(tǒng)油壓高于氣油分離的臨界壓力。防止液壓油中混有易揮發(fā)的物質(zhì)和水分，以免在低壓區(qū)揮發(fā)出來形成氣泡和變成水蒸汽泡。
5結(jié)束語(yǔ)
由上分析可見，液壓閥的機(jī)械性失效除加工制 造因素外，主要與管理有關(guān)。液壓閥作為液壓系統(tǒng)的重要組成元件，在執(zhí)行控制任務(wù)時(shí)，其結(jié)構(gòu)功能性零件全部被密封在閥體或集成塊內(nèi)，根本無法直接觀察。往往是在系統(tǒng)無法正常工作時(shí)，才引起重視并予以解決。單純用這種事后彌補(bǔ)的辦法難以保證系統(tǒng)的正常工作。作為液壓設(shè)備管理人員，只有認(rèn)真分析閥件的失效原因，在分析解決問題時(shí)才能有的放矢，并能更多地預(yù)判斷、預(yù)處理，將因閥失效產(chǎn)生的設(shè)備故障消除在萌芽狀態(tài)。
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(tǒng)不能正常工作，而液壓系統(tǒng)不能正常工作又必然地表現(xiàn)為設(shè)備不能正常工作。設(shè)備不能正常工作，原因是多種多樣的，特別是自動(dòng)化水平高的冶金設(shè)備，往往是由機(jī)械、液壓、電氣等多方面因素相互影響、聯(lián)系、交織在一起而造成的。因此，分析解決問題時(shí)要從整體考慮，但我們?nèi)裟芨嘧⒁庖簤洪y的失效問題，常常能為解決設(shè)備故障打開一個(gè)突破口。
作者：瑾萱 |
