项目六 任务四 调速回路的故障分析与排除

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1、项目六 流量阀的使用与维护任务四 调速回路的故障分析与排除一、调速回路故障分析的基本原则 速度调节是液压系统的重要内容，执行 机构速度不正常，液压机械就无法工作。 速度控制系统主要故障及其产生原因可归 结为以下几个方面：（1）执行机构（液压缸、液压马达 ）无小进给的主要原因1.节流阀的节流口堵塞，导致无小流量 或小流量不稳定2.调速阀定差式减压阀的弹簧过软，使 节流阀前后压差过低，导致通过调速阀的 小流量不稳定。3.调速阀中减压阀卡死，造成节流阀前 后压差随外载荷而变，经常见到的是由于 小进给时荷载较小，导致最小进给量增大（2）载荷增加时进给速度显著下降 的主要原因 1.液压缸活塞或系统中某个

2、或几个元件 的泄漏随载荷、压力增高而显著加大 2.调速阀中的减压阀卡死于打开位置， 则载荷增加时通过节流阀的流量下降（3）执行机构爬行的主要原因1.系统中进入空气2.由于导致润滑不良，导轨与液压缸轴线不 平行，活塞杆密封压的过紧，活塞杆弯曲变形等 原因，导致液压缸工作行程时摩擦力变化较大而 引起爬行3.在进油节流调速系统中，液压缸无背压或 背压不足，外载荷变化时，导致也缸速度变化4.液压泵的；流量脉动大，溢流阀振动造成 系统压力脉动大，是液压缸输入压力油波动而引 起爬行5.节流阀的阀口堵塞，系统泄漏不稳定，调 速阀中减压阀不灵活，造成流量不稳定而引起爬 行。二、故障分析与排除图中所示的回路 ，

3、是采用节流阀进油 节流调速。回路设计 时是按液压缸载荷变 化不大考虑的。 实际使用时，液压缸的外 载荷变化较大，致使液压 缸运动速度不稳定。速度 不稳定的原因是显而易见 的，即节流阀调速速度是 随外载荷而变化的。解决这个问题是用调速 阀代替节流阀。但有时因没 有合适的调速阀而使设备不 能运行， 从面影响生产。这 种情况下可以由以下方法来 解决：方案1 如图所示，在节 流阀前安装一个减压 阀6，并将减压阀的泄 油口接到液压缸和节 流阀之间的管路上。 这样处理可获得如下 效果：减压阀6能控制 其阀后压力为稳定值 。 由于减压阀的泄油口接到节流 阀与液压缸之间的管路上，这样当 液压缸外载荷增大时，

4、液压缸的载 荷压力也就增大，于是减压阀的泄 油口压力增大，减压阀的闳后调整 压力也增大，所以节流阀前后压差 基本不变；当液压缸载荷减小时， 其载荷压力减小，减压阀泄油口压 力减小，减压阀阀后调整压力也减 小，节流阀前后压差仍基本不变。 所以在外载荷变化时，节流阀仍可 获得稳定的流量，从而使执行机构 速度稳定 在液压缸退回运动行 程中，减压阀6的泄油 口压力比出油口压力 髙，减压阀的主阀芯 处于完全打开状态， 液压缸无杆腔的油液 可以自由反向流动， 所以单向阀不必和减 压阀并联。方案2如图(c)所示，在溢流阀2的 远程控制口上安装一个远程调压 阀7，并将其回油口接到节流阀 与液压缸之间的管路上，

5、使调压 阀7的调节压力低于溢流阀的调 整压力。节流阀进油节流调速回 路中，外载荷增大，节流阀的压 差减小，因此通过的流量也减小 ，液压缸的运动速度就减小。反 之，外载荷减小，液压缸的速度 就增大。在外载荷变化的系统中 ，用调速阀代替节流阀就能使执 行机构的速度稳定。当液压缸外载荷增大时，其 载荷压力增大，调压阀7的出口 压力也增大。由于调压阀7 的出 油口与液压缸入口连接，所以调 压阀的出油口压力也增大，导致 打开调压阀先导阀的压力和调压 阀7的阆前压力以及溢流阀控制 口压力增大，于是溢流阀的阀前 压力也增大，使节流阀前后压差 基本不变。反之，液压缸载荷减 小时，仍然能控制节流阀前后压 差基本

6、不变。节流阀前后压差不 变，通过流量也不变，从而使执 行机构的运动速度基本不变。输入液压缸的流量 不仅由节流阀4的开口度 决定，调节压力阀7的调 整压力同样可以调节通 过节流阀4的流量，从而 达到调节液压缸速度的 目的。但通过提髙压力 来调髙液压缸的速度会 带来一些问题，如能量 损耗大，系统容易发热 等。（三）调速回路中调速阀调速的前 冲现象调速阀进油路调速回路，在液压缸停止 运动后，再启动时出现跳跃式的前冲现象。经调查、调试和分 析，发现液压缸停歇运 动的时间越长，开动时 前冲现象就越厉害。其 原因是由于液压缸回油 腔中油液有泄漏现象。 当液压缸停歇越长，回 油腔中的油液漏得越多 ，于是回油

7、腔中的背压 就越小，调速阀中减压 阀压力调整越困难，所 以液压缸前冲现象越严 重。因此消除液压缸回 油腔中油液的泄漏将会 大大减少液压缸启动时 的前冲现象。 调速阀装在进油和 回油路上的调速回路的 工作情况与节流阀进油 、回油节流调速回路基 本相同。但由于回路中 采用了调速阀代替节流 阀，回路的速度稳定性 大大提高。当然液压阀 和液压缸的泄漏、调速 阀中减压阀阀芯处的弹 簧力以及液压力变化等 情况，实际上还是会因 载荷的变化对速度产生 一些影响，但在全载荷 下这种调速回路的速度 波动量不会超过4%。 在调速阀进油节流 调速回路中，调速阀大 都制成减压阀在前、节 流阀在后的结构形式。 这样做的优

8、点是：液压 缸工作压力p1（无杆腔 压力）随载荷所发生的 变化直接作用在减压阀 上，调节作用快。缺点 是：油液通过减压阀阀 口时发热，热油进入节 流阀，油温又随着减压 阀的压降的变化而变化 ，因而使节流的系数C值 不能保持恒定。 在调速阀回油节 流调速回路中，以采 用节流阀在前，减压 阀在后的结构形式为 好。因为这种形式不 仅使压力P2（有杆腔 压力）的变化直接作 用在减压阀上，调节 作用快，而且通过节 流阀的油液温度不受 减压阀阀口节流作用 的影响。 调速阀进油和回油节流 调速回路适用于对运动平稳 性要求较高的小功率系统， 如镗床、车床和组合机床的 进给系统，回油节流还适用 于铣床的进给系统

9、。 （四）调速回路中调速阀前、后压差过小液压泵为定量泵，换向阀为三位四通O型电 液换向阀，调速阀装在液压缸的回油路上，所以 这个回路是调速阀回油节流调速回路。 系统的故障现 象是：在外载荷增 加时，液压缸的运 动速度出现明显的 下降趋势。这个现 象与调速阀的调速 特性显然是不一致 的。 检测与调试发现， 系统中液压元件工作正 常。液压缸运动在低载 时，速度基本稳定，增 大载荷时，速度明显下 降。调节溢流阀的压力 ：当将溢流阀的压力调 髙时，故障现象基本消 除；将溢流阀的压力调 低时，故障现象表现非 常明显 。 调速阀用于系统调速， 其主要原理是利用一个能 自动调整的可变液阻（串 联于节流阆前的

10、定差式减 压阀）来保证另一个固定 液阻（串联于减压阀后的 节流阀）前后压差基本不 变，从而使经过调速阀的 流量在调速阀前后压差变 化的情况下保持恒定，于 是执行机构运动速度在外 载荷变化的工况下仍能保 持匀速。 调速阀中，由于两个液 阻是串联的，所以要保持调 速阀稳定工作，其前后压差 要高于节流阀作调速用时的 前后压差。一般，调速阀前 后压差应保持在0.5-0.8Mpa 压力值范围， 若小于0.5Mpa 时，定差式减压阀不能正常 工作，也就不能起压力补偿 作用。显然节流阀前后压差 也就不能恒定，于是通过调 速阀的流量便随外载荷变化 而变化，执行机构的速度也 就不稳定。 要保证调速阀前后压 差在

11、外载荷增大时仍保持 在允许的范围内，必须提 髙溢流阖的调定压力值。 另外，这种系统执行机构 的速度刚性，也要受到液 压缸和液压阀的泄漏、减 压阀中的弹簧力、液动力 等因素变化的影响。在全 载荷下的速度波动值最髙 可达4%。如图所示回路中，液压 油经单向阀进人液压缸的无 杆腔顶起重物上升，有杆腔 的油液直通油箱。液压缸下 降行程靠自重下降，无杆腔 的油液经调速阀回油箱，即 相当于调速阀回油节流调速 ，因此液压缸下降速度应该 稳定。但这个回路的液压缸 下降时速度不稳定。液压缸下降时液压 泵巳卸荷，液压缸无杆腔的 压力只决定于重物，与液压 泵输出压力无关，因此无杆 腔油液压力决定于载荷和活 塞面积。

12、调速阀中定差式减 压阀要能正常工作， 调速阀前后压差必须 达到0.5-0.8Mpa。显 然上述回路速度不稳 定的原因是调速阀前 后压差较低。要提高 调速阀前后压差，可 减小液压缸活塞的面 积，但这往往比较困 难。 如图所示，将二位三通阀 改为二位四通阀，使液压缸下 降时，有杆腔输入压力油，这 时系统压力由溢流阀调定，液 压泵输出的压力油一部分进人 液压缸，一部分由溢流阀溢回 油箱。液压缸下降的速度由调 速阀调定，调髙溢流阀的调整 压力，调速阀前后压差也相应 增大，保证了调速阀正常工作 的压差，液压缸的速度就符合 调速阀回油节流调速的规律， 不会随载荷变化而变化，液压 缸就能稳定地下降。（五）调

13、速回路中液压缸回程时速 度缓慢系统故障现象是：液压缸 回程时速度缓慢，没有最大回程 速度。对系统进行检查和调 试，发现液压缸快进和工作运动 都正常，只是怏退回程时不正常 ，检查单向阀，其工作正常。液 压缸回程时无工作载荷，此时系 统压力比较低，液压泵的出口流 量全部输人液压缸有杆腔，应使 液压缸产生较髙的速度。但发现 液压缸回程速度不仅缓慢，而且 此时系统压力还很高。拆检换向阀发现，换向阀 回位弹簧不仅弹力不足，而且 存在歪斜现象，导致换向阀的 阀芯在断电后未能回到原始位 置，于是滑阀的开口量过小， 对通过换向阀的油液起节流作 用。液压泵输出的压力油大部 分由溢流阀溢回油箱，此时换 向阀阀前压

14、力已达到溢流阀的 调定压力，这就是液压缸回程 时压力升高的原因。由于大部分压力油溢回油 箱，经过换向阀进人液压缸有 杆腔的油液必然较少，因此液 压缸回程无最大速度。这种故障排除的方法是： 滑阀不能回到原位，属弹簧 原因，应更换合格的弹簧。 如果是由于滑阀精度差，而 产生径向卡紧，应对滑阀进 行修磨，或重新配制。一般 阀芯的圆度锥度的允差为 0.003-0.005mm。最好使阀芯 有微量的锥度（可为最小间 隙的四分之一），并且使它 的大端在低压腔一边，这样 可以自动减少偏心量，也减 小了摩擦力，从而减小或避 免径向卡紧力。引起阀芯回位阻力增大 的原因还可能有：脏物进人 滑阀缝隙中而使阀芯移动困

15、难；阀芯和阀孔间的间暸过 小以至当油温升高时阀膨胀 而卡死，电磁铁推杆的密封 圑处阻力过大以及安装紧固 电磁阀时使阀孔变形等。只 要能找出卡紧的真实原因， 相应的排除方法就比较容易 了。（六）调速回路中油温过高引起速 度降低如图所示回路中， 液压泵为定量泵， 在回 油路上，所以该回路为 回油节流调速回路。系统启动工作时，液压泵 的出口压力上升不到设定值， 执行机构速度上不去。检测并调试系统，发现油 箱内油液温度很髙，液压泵外 泄油管异常发热。检測液压泵 时发现容积效率较低，说明泵 内泄漏严重。检测其他元件均 未发现异常。液压泵外泄漏严重，一定压 力的油液泄漏回油箱，压力降为 零。根据能量转换原

16、理，液体的 压力能主要转换成热能，使油液 温度升髙。又由于油箱散热效果 差，且没有专门冷却装置，使油 温超过了允许值范围。油液的温度升高，使其 黏度大大降低，系统中各元件内 外泄漏加剧，如此恶性循环，导 致系统压力和流量上不去。液压传动中，节流调速 是能量损失较大的一种调速 方法，损失的能量使油温升 而散失。该回路采用调速阀 回油节流调速，调速阀中的 减压阀阀口和节流阀的节流 口都将造成压力损失。回路中换向阀中位 机能为O型，液压油不能卸荷 ，而以较高的压力由溢流阀 回油箱， 也造成油箱油液温 度升高。液压系统的温升有些原 因是不可克服的，有些原因 是可以消除的。本回路的温 升消除办法可从以下几方面 着手： 加大油箱容量，改善 散热条件。 增设冷却器，如图所 示。也可将换向阀的中位机 能改为M型。 更换容积效率较高的 液压泵。解决了温升问题，就能 减少系统的内外泄漏，特别 是液压泵的泄漏。泄漏减少 了，液