液壓機液壓故障診斷維修（二）
某廠進口的HPM. 200L壓機、國產(chǎn)100t四柱整形壓機都出現(xiàn)了類似故障：正常壓制一段時間以后，油液溫度升高，系統(tǒng)壓力急劇下降。經(jīng)仔細(xì)檢查都是電磁溢流閥引起的。
(1)結(jié)構(gòu)分析
電磁溢流閥組件主要是由壓力閥插件、先導(dǎo)調(diào)壓閥、電磁閥換向閥組成（有的還攜帶緩沖閥），如圖V(a)所示。這種形式的電磁溢流閥在液壓系統(tǒng)中應(yīng)用非常普遍，它主要控制系統(tǒng)的加載與卸載，下面就它的開啟過程進行分析。
①當(dāng)壓力閥插件A口通壓力油時，此壓力油除直接作用于主閥芯下腔外，還通過阻尼孔R1、R2進入控制腔C和先導(dǎo)調(diào)壓閥2的進油口，當(dāng)pA低于先導(dǎo)調(diào)壓閥的設(shè)定壓力(p1)時，有pA=pV=pC，無液流產(chǎn)生，由于此時壓力閥主閥芯上、下兩腔的壓力相等，且對于壓力閥插件而言，上腔（C腔）的作用面積SC大于或等于下腔（A腔）的作用面積SA，再加上彈簧力F作用，則有(pCSC+F》pASA，pC =pA，SA≤SC，主閥芯可靠關(guān)閉。
②當(dāng)pA繼續(xù)增高，且pA>p1時，先導(dǎo)調(diào)壓閥開啟，進口壓力油經(jīng)R1支路至先導(dǎo)調(diào)壓閥回油箱，此時由于阻尼孔R1的阻尼作用，即阻尼孔前后出現(xiàn)壓差(pA -pV)，有pA>pV，而此瞬時因R2無液流產(chǎn)生，所以有pV=pC =p1；pA繼續(xù)增高，當(dāng)壓差（pA - pv）足夠大時，因壓差形成的向上的液壓力大于彈簧力F，（pASA -pcSc）>F，壓力閥插件主閥芯上移，主閥閥口開啟，電磁溢流閥開始起溢流作用，在此開啟過程中，因R2的阻尼作用，有pC>pV =p1，當(dāng)壓力閥插件主閥芯開度一定時，先導(dǎo)調(diào)壓閥芯、主閥芯分別處于壓力平衡狀態(tài)，此時有pV -pC =p1，在壓力平衡狀態(tài)下的穩(wěn)態(tài)方程如下：
主閥芯流量
q=CdπDY(2/ρpA )1/2 (1-1)
主閥芯平衡方程
pASA =p1SC+K(Y0+Y)+CKπDY(sin2β) pA (1-2)
先導(dǎo)調(diào)壓閥流量
q1=QR1=(πφ4 /128μl)(pA-p1) (1-3)
式中 Cd——主閥流量系數(shù)；
D——主閥芯直徑；
K——主閥彈簧剛度；
CK——主閥流量參數(shù)(CK =CdCy)；
CV——速度系數(shù)；
Y0——主閥預(yù)壓縮量；
Y——主閥開口長度；
β——主閥芯半錐角；
q——主閥芯閥口流量；
q1——先導(dǎo)調(diào)壓閥流量等于R1的流量qRI；
μ——油液黏度；
l，φ——阻尼孔R1長度和直徑。
這就是整個電磁溢流閥的開啟過程，顯然先導(dǎo)調(diào)壓閥的設(shè)定壓力值p1決定pA。
(2)故障分析
這是電磁溢流閥的正常開啟過程。實際上由于長期使用，電磁換向閥的閥芯與閥體的配合間隙增大，其泄漏量也增大，尤其是電磁換向閥采用的滑閥式換向控制方式，其閥芯封油長度短，閥芯直徑小，更增大了電磁換向閥泄漏量對油壓及溫度的敏感度。對于零開口滑閥，其泄漏量計算公式：qX=(πWC3r/32μ)PV?？芍姶艙Q向閥泄漏量qX正比于閥芯、閥體的徑向間隙Cr的三次方，可見潤滑對其密封間隙的要求是相當(dāng)高的，Cr的微量增加導(dǎo)致泄漏量的急劇增大，另外溫升T也導(dǎo)致了泄漏量的增大，因為黏度系數(shù)∥線性反比于溫升，為了便于分析，將關(guān)閉狀態(tài)的電磁換向閥視作一個阻尼R3，此阻尼R3值與C3r成反比，與油液黏度μ成正比，W為閥芯面積梯度，如圖V(b)所示。
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顯然，R1與R3是串聯(lián)的(R1、R2、R3為液阻)，電磁溢流閥組件正常關(guān)閉狀態(tài)時：
R1=常量，R2=常量。
R1的流量：
qR1=(πφ4/128μl)(pA-pV) (1-4)
電磁換向閥泄漏量：
qX=(πWC3r/32μ)pV (1-5)
qR1=qX (1-6)
由上述3個公式及圖V可推導(dǎo)出如下關(guān)系。
若R3增大（實為Cr與μ變化），因R1與R3是串聯(lián)的，在同等工況下（pA值相同），則流量qX (qR1)減小，壓差（pA - pV）減小，pV增大，對于整個電磁溢流閥組件而言，這正是所期望的。此時與R3相關(guān)的電磁換向閥泄漏量減少，(pA - pV)的減小導(dǎo)致壓力閥插件主閥芯難以開啟，R3增大表明電磁換向閥處于正常的狀態(tài)，只有當(dāng)pA升至先導(dǎo)調(diào)壓閥開啟(p1)時電磁溢流閥組件才開啟。
若R3減?。▽崬?span lang="EN-US">Cr與μ變化），因R1與R3是串聯(lián)的，在同等工況下(pA值相同)，則qX (qR1)增大，壓差(pA - pV)增大，pV減小，對于整個電磁溢流閥組件而言，處于非正常的狀態(tài)。取極限狀態(tài)：R3 =0，則先導(dǎo)調(diào)壓閥被短路，完全不起作用，電磁溢流閥完全開啟?？梢?span lang="EN-US">R3的減小導(dǎo)致了泄漏量的增大，而泄漏量的增大使得壓差也增大，當(dāng)壓差(pA - pV)達到克服彈簧力時，主閥芯微量開啟，而此時的pA值則沒有達到所要求的開啟壓力。因此，當(dāng)R3值的減小達到影響電磁溢流閥的正常工作時，有0<pA≤p1。這表明：
在滑閥式液控系統(tǒng)中，因為滑閥的泄漏很小，系統(tǒng)加壓時，由于泵的補償作用，不會產(chǎn)生壓力損失；但在插裝式電磁溢流閥結(jié)構(gòu)中，由于阻尼R1的反饋作用，泵對滑閥泄漏的補償無法正常實現(xiàn)，反而導(dǎo)致了插裝式電磁溢流閥的不正常開啟。
(3)實例分析
事實上，在現(xiàn)有的插裝閥液壓系統(tǒng)中，出現(xiàn)了很多壓力下降的情形，而且此時泵源壓力(pP)：0<pP<p1。經(jīng)過仔細(xì)檢查后，排除了泵、缸及其他方向流量閥出現(xiàn)故障的可能。下面對100t四柱壓機進行實例分析，如圖W所示。
為方便起見，截取原液壓圖的一部分，此液壓系統(tǒng)很簡單：在主缸活塞下降時，CT3、CT2、4DT、6DT、5DT通電，主缸活塞快速下行；當(dāng)接觸到行程開關(guān)K4時，6DT斷電，7DT通電，主缸活塞慢速加壓，并進入整型模具，系統(tǒng)全壓輸出；當(dāng)接觸到行程開關(guān)K4時，工作到位，CT3、CT2、4DT、7DT、5DT斷電，系統(tǒng)釋壓延時到發(fā)信，CT2、CT3、3DT通電，主缸活塞回程。
但是，在運行一段時間(1～2h)、油溫升高以后，系統(tǒng)壓力只能達到9MPa左右，而要求的整形壓力是16MPa左右，造成主缸活塞中途停下，無法整形到位，系統(tǒng)壓力明顯不足。
據(jù)了解，此設(shè)備一直存在壓力不足的問題，不過以前沒有現(xiàn)在明顯。再加上產(chǎn)品數(shù)量不多，可以停停歇歇的，一旦產(chǎn)品數(shù)量提高，問題就凸顯出來。這說明故障是長期形成的，不是突發(fā)故障，由此我們考慮可能是系統(tǒng)泄漏的問題。
首先考慮到系統(tǒng)壓力是由柱塞泵提供的，齒輪泵只提供流量。在空運行狀態(tài)下，先檢測液壓泵，認(rèn)為有可能是柱塞泵內(nèi)泄漏嚴(yán)重，因為油溫升高也可以導(dǎo)致類似故障。為此，手動操縱電磁閥CT3，發(fā)現(xiàn)空運行狀態(tài)下，泵源最高壓力也只能達到9MPa左右，而當(dāng)油溫冷卻后再手動操縱電磁閥CT3，泵源最高壓力卻能達到32MPa左右。因而排除了3DT、4DT所控制的液壓閥產(chǎn)生故障及串腔的可能，由于換泵也無濟于事，也排除了泵的問題。
其次可能是電磁溢流閥組件有泄漏。經(jīng)仔細(xì)檢查，沒發(fā)現(xiàn)明顯的機械故障，并做了壓力閥主閥芯的泄漏實驗，也沒有問題。
還有可能是集成塊有縫隙。整個拆開后最初沒發(fā)現(xiàn)問題，后來經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)原來是非常隱蔽的電磁換向閥出了問題。
結(jié)論：電磁換向閥的閥芯與閥體配合間隙過大、溫升明顯時，油液黏度降低，使微泄漏增加，導(dǎo)致主閥芯微量開啟。原因找到了，只需更換電磁換向閥即可。這也給我們以啟示：為使先導(dǎo)調(diào)壓閥泄漏減少，應(yīng)盡量采用閥芯與閥體間隙小且配合段長的電磁換向閥。