液压阀的选型与维修.doc

国家职业资格全省（或市）统一鉴定 模具钳工 论文（国家职业资格 二 级）论文题目： 姓 名：身份证号：准考证号：所在省市：所在单位：液压阀的选型与维修【摘要】液压设备是由机械、液压、电气等装置组合而成的，故出现故障的情况和表现也是多种多样的。引起故障现象的原因可能是多元的，因此分析液压故障必须要在能看懂液压系统原理图的前提下才能进行，并且要对原理图中各个元件的作用有一个大概的了解，才能根据故障现象进行分析、判断。【关键词】液压阀的失效；液压卡紧；液压冲击；气穴【正文】一、液压阀的选型任何机械设备在使用一定时间后，由于零部件的磨耗、疲劳、蠕变、损坏等原因，均会造成运动精度及工作性能的下降，甚至失效。液压设备也不例外。而液压设备是依靠各种不同的液压阀，通过不同的方式来对执行元件和整个系统性能进行控制的。液压阀一般体积较小，流道曲折，阻尼孔、节流孔等关键通道孔径很细，平衡弹簧一直在反复不断地交变工作，整个结构比较复杂，因此，在使用中容易产生故障。据统计，液压系统出现的故障中，至少有50来自液压控制阀液压阀是任何一个液压系统的重要组成部分，其选型合理与否，对整个液压系统的工作可靠性、制造经济性、维护方便性等性能有着至关重要的影响。所以在液压阀的选型上要注意一下几点1.一般原则按系统的拖动与控制功能要求，合理选择液压阀的机能和品种，并与液压泵、执行器和液压辅件等一起构成完整的液压回路与系统原理图。优先选用现有标准定型系列产品，除非不得已才自行设计专用液压控制阀。根据系统工作压力与通过流量(工作流量)，并考虑阀的类型、安装连接方式、操纵方式、工作介质、尺寸与重量、工作寿命、经济性、适应性与维修方便性、货源及产品历史等，从相关设计手册或产品样本(型录)中选取。 2.公称压力与额定流量的选择各液压控制阀的公称压力和额定流量一般应与其工作压力和工作流量相接近。对于可靠性要求较高的系统，阀的公称压力应高出其工作压力较多。一般而言，阀的公称压力大于或等于系统工作压力是比较安全与合理的选择。液压阀的实际工作流量与系统图中油路的连接方式有关，串联油路各处流量相等；如果是并联，则油路流量等于各条油路流量之和。系统工作流量若与阀的额定流量接近，显然是最经济、合理的匹配；如果额定流量小于工作流量，则易引起液压卡紧和液动力，并对阀的工作品质产生不良影响。对于系统中的顺序阀和减压阀，其工作流量不应远小于额定流量，否则易产生振动或其他不稳定现象。对于流量阀，应注意其最小稳定流量。3.安装连接方式的选择阀的安装连接方式对液压装置的结构形式有决定性的影响，在选择液压阀时对液压控制装置的集成化方式一定要做到心中有数。4.操纵方式的选择液压阀有手动、机动、电动、液动、电液动、气动等多种操纵方式，各种操纵方式的特点与适用场合可根据具体情况进行选择。二、液压阀的失效原因及几种液压现象（一）液压阀的失效原因失效是设备、系统或元件的一种状态。液压阀在使用阶段的规定条件下，若丧失了规定的功能那叫做“失效”，对于可修复的产品，失效就是故障。损坏是失效的常见形式，一般机械性损坏失效的原因有：1.磨损液压阀芯、阀体等机械零件的运动副间，在使用时由于不断产生摩擦，使得零件会出现尺寸、形状和表面质量引起的变化而失效的现象。2变形液压阀零件在加工过程中的残余应力和使用过程中外载荷应力超过零件材料的屈服强度时，零件产生变形而失效。3疲劳液压阀中的平衡弹簧等零件，如果在长期高变载荷下工作，会容易产生疲劳及，造成弹簧长度的缩短或整个折断以及阀座密封表面的剥落、损坏.4.腐蚀如果在液压油中混有水分或酸性物过高，使用较长时间后，会使得液压阀中的有关零件被腐蚀，导致其丧失应有的精度而出现失效的情况。此外，在液压阀制造生产或修理时，没有注意达到规定的技术要求，如尺寸精度、表面粗糙度、热处理规范，装配时没有保证所需的公差配合，位置偏差过多以及零件保管不善，发生锈蚀，混入污物等等，均是引起液压阀失效的重要因素。（二）液压阀的几种液压现象1.液压卡紧的危害液压系统中的压力油液，流经普通液压阀圆柱形滑阀结构时，作用在阀芯上的径向不平衡力(又叫液压侧向力)使阀芯卡住叫做“液压卡紧”。（1）轻微的“液压卡紧”使阀芯移动时摩擦力增加，严重些的可导致所控制的系统元件动作不符合设计节拍，变得滞后，就会破坏给定的自动循环，使液压设备发生事故。当液压卡紧阻力大于阀芯的移动力时，阀芯不能移动，叫做“卡死”。在高压系统中，减压阀和顺序阀处理不当则尤其容易“卡死”。液压系统中产生“液压卡紧”，自然会加速滑阀的磨损，降低元件的使用寿命；阀芯的移动在液压控制阀中很多是采用小的电磁铁驱动的，阀芯一旦“卡死”电磁铁则易烧毁。产生径向不平衡力的主要原因，是由于滑阀运动副几何形状误差和同轴度变化引起的。图2一l表示阀芯上产生径向不平衡液压力的各种情况图21(a)表示阀芯为理想的圆柱体，阀芯与阀孔无几何形状误差，且两轴线平行但不重合，这种情况下，阀芯周围间隙的压力分布呈线性(如图22(a)中A1、A2所示)，且各向相等，所以阀芯上不会产生径向不平衡力（2）消除和减少液压卡紧现象的措施有：1)在阀芯表面开均压槽。如图22所示，均压槽的尺寸一般宽为0.30.5mm深为0.50.8mm槽距15mm。 2)提高阀芯和阀孔的制造精度。一般阀芯的圆度和锥度允差为0.0030.005mm，而且应带顺锥；阀芯的表面粗糙度Ra应小于0.1m阀孔Ra小于0.2m，配合间隙要恰当，过大泄漏，过小易受热胀死。3)提高油液清洁度，避免颗粒性污染物浸入滑阀移动副产生卡紧或卡死。油液过滤精度常在525m之间。4)换向阀尽量不用干式电磁铁，近10年广泛采用湿式电磁铁后，既可解决干式电磁阀的漏油，又使推动阀芯的精度提高，可减少卡紧现象。2.液压冲击在液压系统中，由于迅速换向或关闭油道，使系统内流动的油液突然换向或停止流动，而在系统内引起压力急剧上升，形成了一个很大的压力峰值。这种现象叫做液压冲击。工作介质为水时，俗称作“水锤”。（1）产生原因与危害产生液压冲击的主要原因是由于液压元件的突然启动或停止，突然变速或换向，从而引起液压系统工作介质的流速和方向发生急剧的变化，由于流动油液及液压工作部件存在着运动惯性，从而使得某个局部区段的压力猛然上升，形成“液压冲击”。图23为换向阀工作时的液压冲击现象。（2）防止措施防止、减少和消除液压冲击现象的措施常有：1)改进结构设计。如图23的换向阀，对阀芯上进油及回油控制边缘结构进行改进或开轴向三角形油槽。如图24所示的那样，将阀芯控制边制成半锥角为2。5。的节流锥面，使换向阀换向时，液流运动状态有一个较平缓的过渡，在滑阀完全关闭前，即已减慢了油液的流速2)在保证工作节拍时间的前提下，尽量减慢换向速度。例如电液动换向阀和液动换向阀，可以利用主阀阀芯两端排油遭的节流螺钉进行调节，以减慢换向阀移动速度，延长切换时间而减免液压冲击。3)适当增大管径，避免不必要的弯曲,或采用橡胶软管等。4)合理缩短管道长度,减少冲击波传播的距离,并在必要时,于冲击处附近，加设溢流阀或蓄能器。3.气穴现象在流动液体中因流速变化引起压力下降而产生气泡的现象，叫做“气穴”。（1）气穴的原因液压系统中的某一局部会产生低压区(如流速很大的区域压力会降低)，当压力低于工作温度下溶于油液中的空气分离的临界压力时，油中原来溶解的空气就会大量离析出来，形成气泡。如果压力继续下降，在低于工作温度时油液的饱和蒸气压时，油液沸腾而迅速蒸发，成为大量的气泡。这些气泡混杂在工作油液中，使原来充满管道中或充满元件中的油液成为断续状态，形成了“气穴”。液压系统中，当压力油流经液压阀等元件的节流口、喷嘴和节流部件时由于速度急剧增高，使压力能大量转化为动能，使周围压力大幅度下降因而产生气穴，叫做“节流气穴”。液压控制滑阀在控制执行元件运动时，由于运动部件的惯性力，当阀口已经关闭，执行元件的油流已被切断，但工作部件仍会短暂地继续保持运动状态。因而，往往在这些执行元件的背后(如液压缸活塞等)形成真空，造成“气穴”。（2）气穴的危害当气泡随着油流进入高压区后，突然收缩有些在周围高压油流的挤切、冲击下迅速破裂，并又重新凝结为液体。由气体变为液体，体积减小而形成了“真空”，而周围的高压油液体质点便以极大的速度冲向真空区域，因而引起局部压力的猛列冲击；并将质点的动能突然转换为压力能，压力和温度在此均急剧升高，此时即会产生剧烈振动，发出强烈噪声。在气泡凝结附近的元件表面，因在高温条件下反复受到液压冲击，加之油液中分离出来的酸性气体，具有一定的腐蚀作用使其表面材料剥落，形成小麻点及蜂窝坑，这种现象叫做气蚀。 气穴和气蚀现象使液压系统工作性能恶化，可靠性降低，其危害同于液压冲击，且对液压元件的损害更为严重。（3）防止措施防止气穴和气蚀现象产生的措施常有： 1)防止局部压力过低。这多从液压系统工作元件的内部结构设计上改进。2)保持液压系统中油压高于气油分离的临界压力。通常这是对液压泵的使用要求，要求有足够的管径；避免狭窄的通道，或急剧的拐弯；吸油管各处油压不要低于空气分离临界压力。3)降低油液中空气的