液压阀失效原因分析及对策-仪表展览网

液压阀失效原因分析及对策

2014/8/29 10:18:51

液压阀失效原因分析及对策
液压阀是液压系统中使用最多的元件，它的功能是控制油液的流动方向、压力、流量，以满足执行元件所需的动力方向、力(或力矩)、速度要求，使整个液压系统能按要求协调地进行工作。所以当液压阀出现失效时，对液压系统的稳定性、精度和可靠性均具有极大的影响，甚至造成系统完全不能工作。
液压阀的失效原因分析不能简单等同于一般机械零件的失效原因分析，它还有属于液压元件自身的因素。本文就液压阀失效的几种常见现象进行探讨，以便在液压设备管理中做到防患于未然。

1机械性失效
1.1磨损
液压阀芯、阀套、阀体等机械零件的运动副间，在使用时不断产生摩擦，使得零件尺寸形状和表面质量发生变化而失效。
电磁换向阀阀芯磨损或变形，将会使阀内泄而使效率下降，并且脏物易进入间隙或变形处，从而使阀芯产生机械卡阻现象。若阀芯和阀孔的配合间隙过大，会产生压力冲击。减压阀的先导阀磨损则会使阀工作不稳定，甚至不能调压。溢流阀先导锥阀（或先导小球阀）处由于磨损而密封不严，不能正常调压。单向节流（调速）阀的单向阀部分磨损，密封不严，部分油流将会通过单向阀流走，影响调速的灵敏性。
1.2疲劳
在长期变载荷下工作，液压阀中的弹簧会因疲劳造成弹簧变软、弹簧长度缩短或整个折断；阀芯、阀座也会因疲劳，产生裂纹、剥落或其它损坏。这些都有可能使阀失效。溢流阀主滑阀或先导阀上的弹簧疲劳或折断将会使系统压力达不到要求。换向阀的弹簧过软或变短，将会影响阀芯工作位置及正常复位，使得系统不能正常工作。
1.3变形
液压阀零件在加工过程中的残留应力和使用过程中的外载荷应力超过零件材料的屈服强度时，零件产生变形，不能完成正常功能而失效。溢流阀阀芯弯曲变形或弹簧变形，将使阀芯移动不灵活，造成系统压力不稳定。卸荷阀阀芯弯曲变形将使阀芯动作迟缓，使系统由卸荷到工作压力或工作压力到卸荷的转换过程缓慢。换向阀的阀芯弯曲变形则将会使阀换向动作难以正常进行。注意，装配不当也可能使零件产生变形，比如：换向阀装配螺钉拧得太紧而造成的阀体变形就可能使阀芯卡阻。
1.4腐蚀
液压油中混有过多的水分或酸性物质，长时间使用后，会腐蚀液压阀中的有关零件，使其丧失应有的精度而失效。

2液压卡紧
2.1液压卡紧的原因
压力油液流经液压阀圆柱形滑阀结构时，作用在阀芯上的径向不平衡力使阀芯卡住，称为“液压卡紧”。液压系统中产生“液压卡紧”是由于滑阀运动副几何形状误差和同轴度变化使阀芯产生径向不平衡力的结果。
2.2液压卡紧的危害
轻微的“液压卡紧”使阀芯移动时摩擦阻力增加，严重的可导致所控制的系统元件动作滞后，使液压设备发生故障。当液压卡紧阻力大于阀芯移动力时，阀芯便会被“液压卡死”，无法移动。如果液压阀芯的移动是以电磁力驱动的，一旦发生阀芯被“液压卡死”，交流电磁铁极易损坏。“液压卡紧”会加速滑阀的磨损，降低元件的使用寿命。
2.3液压卡紧的消除
应提高液压油的清洁度，减少颗粒性污染物进
人阀芯与阀孔配合面的几率。要保证阀芯和阀孔的配合精度。装配、安装滑阀时，保证紧定扭矩，并且应均匀扭紧。保证液压油使用中的合适温度，以免阀芯受热膨胀而变形。对于表面开有均压槽的阀芯，则应注意均压槽的畅通。

3液压冲击
3.1液压冲击的原因
液压系统，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，而引起压力急剧上升，形成一个很大的压力峰值，即为液压冲击。由此可见，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。
3.2液压冲击的危害
液压系统中产生液压冲击时，油液的压力峰值高，有时可达正常压力的3~4倍。因此，系统中的控制阀等液压元件、管道、计量仪表会遭受损坏，压力继电器、过电流继电器等也将会发出非正常信号，致使系统无法正常工作。
3.3液压冲击的防止
在保证工作节奏的前提下，尽量减慢换向速度。如为手动换向，操作不宜过快、过猛；对于两级换向阀，先导阀和主阀间应装节流阀或合适的阻尼，从而合理调节主阀的换向速度；单级阀也可加装阻尼，以减慢阀的换向速度，延长切换时间而减免液压冲击。插装阀控制盖板均应安装合适的阻尼。有些液压回路，由于系统原因不可避免会产生液压冲击，也应采取加装蓄能器、加强固定、硬管改软管等措施，尽量减小液压冲击对设备的危害。
4气穴现象
4.1气穴的原因
在液压系统中，因液体流速变化引起压力下降而产生气泡的现象叫做“气穴”。产生气穴的原因是当液压系统某一局部的压力低于特定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，在低于特定温度下溶液的饱和蒸汽压时，油液沸腾而迅速蒸发，产生大量的气泡，这些气泡混杂在工作油液中使原来充满管道或元件中的油液成为断续状态，形成了“气穴”。
4.2气穴的危害
当气泡随着油流进人高压区后，突然收缩，有些在高压油流的冲击下迅速破裂，重新凝结为液体，使原占据的体积减少而形成“真空”，而周围的高压油液质点以极快的速度向真空中心冲来，因而引起局部猛烈的压力冲击；同时油液质点的动能转换为压力能，压力和温度在此处急剧升高，产生剧烈振动，发出强烈噪声。在气泡凝结附近的元件表面，在高温条件下反复受到压力冲击，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，形成小麻点及蜂窝状，即产生了气蚀。气穴和气蚀使液压系统工作性能恶化，可靠性降低。
4.3气穴的防止
液压设备防止气穴和气蚀的主要措施有降低油液中空气的含量，注意系统中泵的轴封、管路接头处的密封情况、油位的高度、回油管的入油箱口等，防止吸人空气。注意油温，防止油液高温下气化。吸油管路要足够大且保持畅通，使系统油压高于气油分离的临界压力。防止液压油中混有易挥发的物质和水分，以免在低压区挥发出来形成气泡和变成水蒸汽泡。
5结束语
由上分析可见，液压阀的机械性失效除加工制造因素外，主要与管理有关。液压阀作为液压系统的重要组成元件，在执行控制任务时，其结构功能性零件全部被密封在阀体或集成块内，根本无法直接观察。往往是在系统无法正常工作时，才引起重视并予以解决。单纯用这种事后弥补的办法难以保证系统的正常工作。作为液压设备管理人员，只有认真分析阀件的失效原因，在分析解决问题时才能有的放矢，并能更多地预判断、预处理，将因阀失效产生的设备故障消除在萌芽状态。
液压阀的失效，往往不是直接从它自身先观察到，通常是反映在液压系统不能正常工作，而液压系统不能正常工作又必然地表现为设备不能正常工作。设备不能正常工作，原因是多种多样的，特别是自动化水平高的冶金设备，往往是由机械、液压、电气等多方面因素相互影响、联系、交织在一起而造成的。因此，分析解决问题时要从整体考虑，但我们若能更多注意液压阀的失效问题，常常能为解决设备故障打开一个突破口