精品液压系统及插装阀知识讲座.docx

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精品液压系统及插装阀知识讲座

液压系统及插装阀知识讲座

通裕集团公司的12.5MN与31.5MN锻造液压机均为全液压（油压）传动的锻造机械。

电气采用可编程序控制器（PLC）。

这两台机器的传动与控制都是比较先进的。

一台机器能否长期可靠的使用，除了主机的制造质量，安装的水平之外，还要看液压系统及电控系统的质量、可靠性。

当然及时地良好地维护是十分重要的。

为了帮助使用及维修人员更好地了解这两台机器,这里对压机的液压系统及其主要液压元件进行简单地介绍，并对液压系统常见故障进行分析。

许多问题还要靠使用人员在现场观察,总结出实用的经验。

这里只想起到基础性的普及教育作用。

1、系统压力。

12.5MN压机的系统压力为25Mpa，31.5MN压机的系统压力为21Mpa。

这种压力属高压，密封应可靠，工作中泄漏是可能发生的，因此工作时，人员应避开可能发生泄漏的地点，注意防止人身伤害。

2、系统介质。

系统介质采用的是矿物油，具体牌号为YN46。

对任何一个液压系统而言，对油液都有如下要求。

2.1油液一定要干净，对液压系统来讲，油液越干净，

系统发生故障的可能性就越少，液压元件的使用寿命就越长。

各种不同的液压系统对油液的清洁度有不同的要求。

油液的清洁度有专门的国家标准。

我们这个系统应用10—15μ的过滤器过滤。

2.2油液的温度。

机器频繁的工作，加压。

液压系统必然会发热，当自然散热能力小于发热能力时，油液温度会不断升高。

液压系统油液的工作温度应当小于摄氏55度。

高于这个温度就应该强制进行冷却。

温度过高会使油液变质，粘度降低，泄漏增加，液压系统效率也会降低。

简单的检查办法就是用手去触摸油箱表面温度，如果烫手，就必须强制冷却，当手摸时，虽然热，但不烫手，就没有问题。

当然油液温度过低也不行。

当油温低于摄氏15℃甚至更低时，油泵起动就困难。

这时最好先开一台小泵，空转若干时间，油温就会慢慢上升。

必要时油箱应设加热器。

对北方的工厂来说，这一点也很重要。

3、油泵。

这两台锻造压机的主要动力源，采用的都是轴向柱塞泵，国内的叫CY泵。

这种泵质量好的话，其寿命应当达到或高于10000小时，也就是说，在我们这里工作很频繁的情况下，应该能够工作1年到1年半。

否则它的质量就不能说是好的。

对这种泵要注意以下事情。

3.1安装要牢固。

油泵输出轴与电机轴的同轴度误差应小于0.05mm，支座孔的垂直度误差应小于0.05mm

，对电机轴的径跳也应小于0.05mm。

3.2油泵的吸油管长度要小于2500mm。

3.3油箱最低油面要高于油泵中心300mm。

3.4油泵放到油箱上，吸油高度不大于500mm。

3.5油泵第一次启动前，油泵壳体应注满油液，工作时，壳体泄油管应与油箱连通。

我们这两台压机还装了两台25YCY14—1B油泵。

这种泵叫恒功率泵。

它在压力低时，P≤9MPa时，流量最大，当压力超过9MPa时，流量会自动减小，这时流量为油泵额定流量的40%左右。

因此这种泵配置的电机功率就小。

在这两台液压系统中，对油液清洁要求最严格的当属油泵。

因此液压系统工作一个月之后应当用过滤机将全部油液过滤一遍。

过滤机的滤芯精度应小于等于10μ。

油液不干净，配油盘和变量头滑靴接触面容易研伤。

油泵常见故障：

噪音过大或不正常，原因，油泵吸油不充分，吸入口漏气。

如果正常运转中，油泵声响突然增大，则必须立即停泵，这可能是柱塞和滑靴铆合松动，或者是配油盘，变量头平面盘研伤。

如果单是因为油泵上不到额定压力，这可能是泵体与配油盘之间有脏物，或者是配油盘定位销未装好，致使配油盘与缸体贴合不好。

在正常工作中，油泵温升过度，可能是轴承损坏，或者配油盘研伤，或变量头和滑靴研伤。

这时也应立即停泵。

4、控制阀门

改造后，两台压机的主控阀门均不用滑阀而改用插装阀。

滑阀与插装阀是目前液压传动系统采用最多、最广泛的两大类阀门。

插装阀到70年代末期在国际上才臻于成熟。

滑阀的历史就很久了。

在液压系统中，小流量的最好采用以滑阀为主的叠加阀，在中型大型流量的系统中应当采用二通插装阀。

国内从70年代末期开始研制二通插装阀，到80年代以后逐渐推广。

目前高压大流量的系统普遍采用插装阀。

插装阀的突出优点是：

通流量大、启闭迅速、控制灵活多样，抗污染能力强。

与滑阀相比，其缺点是结构较大，比如一个三位四通滑阀，改为插装阀，至少要二套插件，甚至要四套插件，四个电磁阀。

4.1插装阀的工作原理

插装阀为锥阀结构，或称座阀，就像单向阀的形状。

完

整的一套插装阀是由阀杯、阀芯、弹簧、盖板、控门（电

磁阀或压力阀等）以及阻尼塞、梭阀等组成（见图1）。

它有两个工作腔A和B，一个控制腔X。

阀芯头部的锥面与阀杯套孔内的阀座形成阀口，锥阀坐于阀座上，形成密封带，使A与B之间可达到没有泄漏，形成良好的密封。

阀杯上设有三道密封圈，可防A、B、X之间泄漏。

但X与B之间因配合间隙会有微小泄漏。

插装阀的符号，按中国标准，如图所示画法。

阀芯的工作状态，是关或是打开，是由作用在阀芯上的合力的方向和大小决定的（见图2）。

当不计阀芯质量和阀芯与阀杯之间的摩擦力，阀芯的力的平衡关系式为：

ΣF=Px×Ax-Pa×Aa-PbAb+F1+F2。

式中：

ΣF阀芯上作用的合力

PxX腔的压力

PaA腔的压力

PbB腔的压力

AxX腔的工作面积

AaA腔环状作用面积

AbB腔的工作面积

F1弹簧力

F2液动力，它与通过阀口的流量与阀芯开口大小有关，开口较小时，液动力起作用，方向向下，开口大时液动力影响减小。

当合力ΣF＞O时阀芯关闭，当合力Σ

F＜O或为负值，阀芯开启。

当ΣF=O时，为过渡过程，阀芯保持在某个原来状态。

这个关系式中，三个腔的压力状态起主要作用。

插装阀中先导控制油可以为内控，也可以为外控。

我们这两台压机用的是内控，当

☆Px＞Pa时，A——B不通

Px＞Pb时，B——A不通

☆Px＝Pa时，A——B不通

Px＜Pb时，B——A通

☆Px＝Pb时，A——B通

Px＜Pa时，B——A不通

☆Px＜Pa时，A——B通

Px＜Pb时，B——A通

由此可以看出，控制腔X的压力必须始终大于A、B腔的压力，这样才能保证阀芯可靠地关闭，使插入元件作为二位二通阀可靠地切断A—B的油路，不受系统工作压力的影响。

当在第2、第3种情况下，Px只要等于Pa或Pb

腔的某一个压力时，则成为一个单向流动的单向阀。

阀芯启闭的速度和时间，主要是由阀芯上作用的合力以及盖板上进出油孔的大小决定的。

合力大，孔大，则启闭很快，合力小，则慢，当上下压力平衡时，主要靠弹簧力关闭。

有时合力虽大，但盖板有阻尼孔时，也影响关闭速度。

作为单向阀开启压力的大小和弹簧有关，一般有2——4种弹簧可供选择。

A—B的开启压力一般为0.3—2.8个压力（kg/cm2）。

实际上插装阀的结构有许多细微变化以适应不同的用途。

Ax/Aa也有不同的面积比。

A型插件的面积比为1∶1.2，这是最基本的，这种结构一般的流向为A→B的方向控制阀。

B型插件的面积比为1∶1.5，这种插件可A→B，也可B→A的双向流动。

由于这种插件A口直径较A型的小，因而B型插件的流动阻力稍大。

阀芯上带阻尼孔的插件，面积比为1∶1.07，这种结构用于压力阀。

阀芯头上带缓冲头的，其面积比为1∶1.5，这种结构可A→B或B→A流动，这种结构换向冲击力小，但流动阻力比B型还大。

其它还有许多这里不介绍了。

4.2插装阀的控制

上面讲了二通插装阀的工作原理与基本结构，也说到了

一点控制。

本节进一步说明插装阀的控制。

插装阀的控制主要由其上面的盖板，盖板上面的各种控

制阀门，以及盖板上的梭阀及阻尼等实现，不同的控制可使插装阀实现各种不同的机能。

这里仅介绍我们系统上用的几种。

☆单向阀。

如图三所示，单向阀只是在出口B处引一控制油到阀芯上X腔。

单向阀一般是A型阀芯，只能A→B，油流不能反向流动。

但也可用B型阀，这时只能从B→A，反之A到B是不通的。

压机的系统中单向阀用的很多。

泵头阀组中都有单向阀。

单向阀的盖板上没有控制阀，除非油液不干净，或阀芯卡死，一般这种阀不容易出现故障。

因为用了单向阀，即使某台泵不开动，系统中的高压油也反流不到不开的那台泵。

否则那台泵就会反转成了油马达了。

☆液控单向阀

液控单向阀由插入件与液控单向阀盖板组成（见图4）。

这个盖板上加了一个液控单向元件。

其控制小活塞由外控油路控制，其控制压力应大于或等于B腔压力的130%。

当控制口X卸压时，A→B通，B→A不通，这时相当于一个单向阀。

当外控油顶开小活塞时，钢球向右，X腔卸压，这时A→B，B→A均通。

☆电磁换向阀

如图一所示。

它是由方向插入元件，电磁阀盖板和先导电磁阀组成。

当采用外控油路时，控制压力必须高于系统最大压力，当电磁阀带电，A—B通，断电时A—

B不通。

如果采用内控油路时，当B腔压力大于X腔压力时，阀芯不能可靠的关闭，存在反向流动的可能性，这种情况在某些场合是不允许的，为此当采用内控油路，必须在盖板上加一个梭阀，如图五所示。

这样当B腔压力高于A腔时，B腔压力使梭阀中的钢球推向另一边，关闭A油源，而B腔与X腔连接，因而照样能可靠的关闭。

在我们这两台压机中都应用了这种阀。

比如，12.5MN压机中的44号阀、46号阀，即主缸进油阀和回程缸进油阀均是这种结构。

从实物的盖板上可明显的看见梭阀所在位置。

梭阀是一个钢球，在油压系统中一般不出故障。

方向阀为了关闭可靠面积比为1∶1.2。

这种方向阀插件一般也很少出故障，当油液太脏时，电磁阀可能被卡着。

这时阀芯处于不受控状态，要么是打不开，要么是关不着。

像我们工作中出现的故障，阀芯出现裂纹，阀芯被胀开卡着，或是油中出现脏布、手套，这都是极少见的情况。

☆压力控制阀

压力控制阀是一个压力阀插件和一个调压控制盖板组成。

如图六所示。

压力阀阀芯的面积比为1∶1.07。

压力阀阀芯上有一个小的阻尼孔，该孔直径很小，可能为1mm，或稍大。

而盖板上装了一个直动式压力阀，靠手柄调节弹簧，调节压力阀的压力。

像12.5MN压机系统中的57号阀就是这种阀。

这种阀容易出现的故障是小孔堵塞，使阀芯打不开或关不着。

还有就是直控压力阀的三角形阀芯没放正，关不严，使大阀关不死。

系统压力上不去，或压力上的太高，一般可能是压力阀引起的。

在12.5MN系统中，还有一种阀是方向阀和压力阀叠加在一起的方向压力阀，如泵头上的压力阀，既是方向阀，又是压力阀，电磁电不带电，阀芯上腔泄荷，阀芯打开，油泵打空转，电磁铁带电，阀关死，油泵上压，同时在电磁阀下面又串了一个压力阀，接在X口与P口之间。

油泵的压力大小，靠压力阀调节。

像12.5MN系统中的48号阀，也是方向压力阀，但它与泵头的方向压力阀又不同，它在方向阀下面放了两个压力阀，一个压力阀控制滑块慢下时回程缸中背压大小，一个压力阀控制整个回程回路的压力。

这种方向压力阀的插件阀芯上也带节流孔，这也是要注意的地方。

☆方向节流阀

方向节流阀是为了控制流过阀门的流量的，最简单的办法就是控制阀芯开启的大小。

像12.5MN系统中的52号阀。

如

图七所示，这种阀的电磁阀不能放在盖板上面，而是放在旁边，盖板上安装一个可调节的螺杆，用它来限制阀芯的开口大小。

12.5MN的快速下降的快慢就是靠调节这个阀的开口大小，决定回程缸的排油快慢来控制滑块的空程下降速度的。

这种阀的阀芯是节流插件。

☆特殊设计的泄压阀组（见系统原理图）

在12.5MN和31.5MN两台压机的系统中都有一个特殊设计的泄压阀组。

这个阀组是为了适应锻造压机快速大流量，特别是为了频率高的快锻而设计的。

快锻时，每分钟锻造次数很多，且不说每分钟60次，甚至100次，就是30次，每次才只有2秒钟。

这2秒钟又要加压，又要泄压，又要回程，加压要快，回程也要快，泄压当然也要快。

那么大一缸压力油，从高压要很快泄到低压，是一个大难题，太快压机要发生振动，而且振的你根本无法工作。

因此，要求在零点几秒的泄压时间里，先是要求慢，以后就尽量快，但一旦卸压到7MPa，大阀一下子就打开了。

由于63号阀通径为Dg100，这个阀很大，所以要二级控制，有一个先导级，在先导级与主阀之间又加了许多专有技术，当YV17一带电，65阀打开，65阀开口度可调。

65号打开之后，65与63之间的64阀又是一个单向节流阀，为了不让63阀快速打开，要把64阀的节流阀调的适当，这样63阀开始只开一个小缝，当缸内压力降低到7MPa左右时，68号阀换向，使67号阀迅速打开，这时63号阀上腔的又一支路就会不经64节流阀，直接从经67阀，从B→A再经65阀很快泄压，这样63阀就快迅打开。

这种设计要靠实际工作中去调，只要压机不振动，64、65号阀尽量调大，反之要调小，特别64号阀。

快锻时54号阀常开，回程缸与大系统始终接通，只要主缸一泄压，滑块立刻回程。

目前由于机械化设施跟不上，没有应用这套技术。

☆充液阀

这两台压机的充液阀为常闭式充液阀。

见图八。

这种阀，上下分为两部分。

下部为充液阀主结构，它是一个弱弹簧，总是使阀关闭。

即使静止状态下，上油箱的油也漏不到缸内。

但是一旦滑块下降，柱塞下降后缸内形成负压（有一定的真空度）该阀会立即被吸开，这时上油箱的油就会快速充入缸内，滑

块快速下降,当滑块走过XK2时滑块由快下转慢下。

充液阀会立即被关闭，当滑块走过XK3时滑块转加压。

充液阀的上部为一控制油缸，是专门用来在回程前强制打开充液阀的。

要注意，当缸内有压力时，充液阀是打不开的，但缸内压力降到一定时，大约3MPa时，充液阀才会被打开。

所以回程前主缸要先泄压，这时YV18虽已带电（见12.5MN压机液压系统），充液阀控制油缸已进油，但是充液阀大面积上作用着高压，因而是打不开的。

当缸内压力降到适当数值后，充液阀会自然打开的。

控制油缸内的大弹簧，是为了让控制活塞快速复位的。

充液阀下面有一处导向，是浸在油中，一般是卡不着的，但大阀柄与导向杆是两件组装在一起的，螺帽必须防松，否则是要出问题的。

充液阀最可怕的是下面的弹簧断裂。

因而这个弹簧是要严格要求与检查的，一旦出了问题，要大拆卸才能处理事故的。

5、常见故障的分析

液压系统出现故障后要冷静观察各种现象，看看各处的压力表的压力，看看电磁铁是否动作。

5.1首先要区分是液压故障还是电气故障，判定不是电气故障后再拆卸相应的阀门。

判断是否是电气故障，先看电磁阀的指示灯亮不亮，如果亮，压机还不动，这时可以用手捅电磁阀看看是否是小电磁阀卡死了。

如果一捅压机动了，那当然是小电磁阀卡住了。

其次还要记着，如果是机械卡死，你再反复推操作手柄，压机也不会动，但是如果反复推动手柄后，压机会动，那么很可能是哪个电磁铁的继电器吸合不好所造成的，究竟问题在哪里，还要看当时的各种现象进行分析。

5.2压机不上压（滑块没有压力）

a.泵头压力阀是否不上压。

由于我们用了许多台泵，不可能都出问题，所以这个可能性较小。

但是每台泵还是应该在初期逐台调好压力，以后也应定期校验。

比如12.5MN压机的1，3，5号三台泵压力就上不去，这当然就会影响压机的速度。

b.检查57号阀的先导阀及主阀小孔是否有问题。

c.检查63号阀是否未关死。

d.检查充液阀是否卡死。

e.检查44号阀是否未打开。

5.3压机不回程

a.61号阀压力调的是否太低。

b.49号阀、50号阀压力是否调的太低。

以上三个阀的压力要调的大于8MPa。

c.46号阀是否未打开。

d.47号先导阀卡死在常进油状态，YV12虽带电，但推不动阀芯，46号阀不卸压，因此46号阀打不开，没有回程。

e.63号阀或充液阀未打开。

当油泵上压声音很响，压机回不去时，才应该怀疑63号阀或充液阀，这二者之一只要能打开一个，都是可以回程的。

如果回程时，油泵声音上不去，很可能是49、50、61阀的压力调的太低。

如果继电器出问题，这时电气柜里的吸合声音也会发生异常。

5.4压机没有快下或慢下

a.59号阀打不开。

这是首先要检查的。

b.52号打不开没有快下。

c.51号（50号）阀打不开没有慢下。

慢下时，回程缸背压为7MPa，主缸压力为0.7MPa。

5.5移动工作台不动。

这主要是73、74、75、76四个阀的问题。

具体分析后，容易判断。

5.6压机回程速度达不到要求

a.61号阀压力调的太低。

调到压机能回程，拧紧一圈。

b.检查48和49号阀，48应运动灵活不能卡住，阀芯底部小孔不堵塞，49阀小三角应放正。

5.7按加压按钮压机不上压，而按慢下反而上压

a.54号阀没有关紧。

加压时52号阀打开放油，油泵打出的油经54，52排回油箱，因此不上压。

为什么54号阀关不紧。

（1）.阀芯伐线处有一小处中短，不密封，上下串压致使阀芯浮动。

（2）.阀盖控制油堵死，阀芯无控制油，致使阀芯关不死。

b.47号先导阀卡死在常卸压态，46号阀打开。

油泵打出的油经46，52号阀排回油箱。

所以不上压。

5.8为什么加压时要等几秒钟（约5秒钟）9月8日大修分析：

a.上油箱油位太低，空行程时充不满油缸，上压时靠油泵打满油后才上压。

加高了上油位，问题未解决。

b.空行程速度太快，油缸充不满油。

速度放慢后仍不见效。

c.45号阀运动不畅，44号伐开得太慢。

45号阀无问题。

d.44号阀是否卡住，伐芯运动不畅。

未卡住。

e.充液阀返回受阻，阀杆是否卡住。

未卡住

f.充液阀控制油缸反回用弹簧断裂。

实际检查的结是充液阀上弹簧断裂，更换新簧，问题消除。

空降后基本是连续的，时间不到1秒。

反回时的弹力，开始为5.99Kg/cmxcm,最后为1.31Kg/cmxcm。

由于弹力不大，所以仍要稍等才能上压。

5.9为什么回程时要等几秒钟（约3秒钟）

a．47号阀卡住，YV12虽然吸合，但推不动阀芯，后来慢慢地推动，这才打开46号阀。

b．60号阀卡住，59号阀慢慢才能达开。

c．62号阀卡住，充液阀慢慢才能打开。

d．69号阀卡住，63号阀未打开。

5.10为什么回程速度达不到要求。

开了8台泵，计算速度V=490mm/s，而实际上速度不到300mm/s。

5.1110月3日故障分析

a．现象，压机不上压，有空程快下，有回程，没有慢下，加不上压，加压时油泵无上压声响，这时上油箱油位不断升高。

b．分析：

根据上述现象说明，油泵打出的油到了油缸，不过油又跑掉了，跑油的地方：

（1）63号阀几其先导阀；充液阀。

c．经拆检，63，65没卡住，但69阀卡住不动，因此63，65阀可能关不死跑油。

经修理69不卡，63，65应该能关死。

另外充液阀下弹簧短成三节。

而且断茬有陈旧性黑色和发白的新茬。

说明要么有原缺陷，要么是早就有纹裂，后来又突然断裂。

d．结论，由于下簧断裂，充液阀关不死，油液经充液阀返回上油箱，所以压机就上不了压。

5.1110月15日晨3点充液阀上下弹簧均断裂

下弹簧中径D=78；d=12；t=27，D/d=6.5;t/d=0.346

上弹簧中径D=100；d=19；t=33，D/d=5.26;t/D=0.33

规笵C=D/d=4~10;t=0.3~0.5D

原因何在

姚保森2001年8月12日于山东省禹城通裕集团公司

2001年9月29日修改于山东省禹城通裕集团公司

2001年10月4日补充于山东省禹城通裕集团公司

2009年5月9日修订于山东省禹城通裕集团公司