摘 要：文章對單動薄板沖壓液壓機的動力機構(gòu)，液壓控制系統(tǒng)及執(zhí)行原件進行了簡要的介紹，并對現(xiàn)代液壓機普遍采用的兩通插裝閥從結(jié)構(gòu)和工作原理方面做了詳細分析，并就典型的液壓故障進行詳細分析。

關鍵詞：液壓機；故障診斷；二通插裝閥；先導閥；液壓系統(tǒng)

引言

液壓機液壓系統(tǒng)故障是指液壓系統(tǒng)或組成系統(tǒng)的液壓元件喪失了原有的基本功能或出現(xiàn)某些異?，F(xiàn)象，是影響液壓機正常運行的一種典型故障，具有隱蔽性強，查找困難，不易恢復等特點。

故障診斷是從基本工作原理出發(fā)，以元件的結(jié)構(gòu)和工作特性為基點，根據(jù)故障現(xiàn)象分析液壓系統(tǒng)的組成和特點，正確判斷產(chǎn)生故障的原因，并能預測出產(chǎn)生故障的具體部位，對發(fā)生故障的液壓系統(tǒng)進行快速診斷，確定液壓設備發(fā)生故障的部位及產(chǎn)生故障的性質(zhì)和原因，并采取相應的措施，確?；謴驮O備的正常運行[1，2]。

1 液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及工作原理

1.1 液壓系統(tǒng)的構(gòu)成

液壓系統(tǒng)由油泵電機組、二通插裝閥、充液閥、油缸、過濾器、液位計以及管路等組成，其中二通插裝閥通過配置不同的先導控制級，形成靈活多變的、可以實現(xiàn)方向、壓力、流量的多種控制，是液壓系統(tǒng)的主要控制原件。

1.2 液壓系統(tǒng)及控制原件的工作原理

液壓油在油箱內(nèi)經(jīng)過液壓油泵形成流動的液壓油，液壓油流經(jīng)過濾器，過濾器濾掉顆粒較大的，對液壓控制元件有不良影響的雜質(zhì)，進入二通插裝閥，二通插裝閥把流動的液壓油根據(jù)工作需要改變流動方向、壓力或進行流量分配，然后進入充液閥，再流入油缸上腔，油缸伸出，當油缸遇到負載時，流動的液壓油壓力升高，克服負載繼續(xù)伸出，當需要回程時，二通插裝閥中的方向閥動作，液壓油在二通插裝閥中改變方向，液壓油流入液壓缸下腔，活塞桿帶動負載退回。

其中，插裝閥是單動薄板沖壓液壓機液壓系統(tǒng)的控制原件，具有工藝性好、液體流動阻力小、通流能力大、動作靈敏、抗污染能力強、工作可靠、使用壽命長、密封性好、具有多種機能、變形方便以及可以高度集成等優(yōu)點。

二通插裝閥是插裝閥的基本組件[3]，由閥芯、閥套、彈簧和密封圈組成，插入到特別設計加工的閥體內(nèi)，配以蓋板、先導閥構(gòu)成的一種多功能的復合閥。因每個插裝閥基本組件有且只有兩個油口，故被稱為二通插裝閥，早期又稱為邏輯閥。根據(jù)用途不同分為方向閥組件、壓力閥組件和流量閥組件。同一通徑的三種組件安裝尺寸相同，但閥芯的結(jié)構(gòu)形式和閥套座直徑不同。三種組件均有兩個主油口A 和B、一個控制口x。如圖1所示：

插裝閥的工作原理：

記油口A、B、x的壓力分別為pA、pB、px，作用面積分別為AA、AB、Ax，閥芯上端復位彈簧力為Ft，當pxAx+Ft>pAAA+pBAB時，閥口關閉；當pxAx+Ft≤pAAA+pBAB時，閥口開啟。實際工作時，閥芯的受力狀況是通過油口x的通油方式控制的。X通回油箱，閥口開啟；x與進油口相通，閥口關閉。改變油口通油方式的閥稱為先導閥。

先導閥與蓋板用來控制插裝閥控制腔的通油方式，從而控制閥口的開啟和關閉。方向閥組件的先導閥可以是電磁滑閥，也可以是電磁球閥（支撐閥）。有時還設置防止壓力沖擊的緩沖閥和選擇壓力的梭閥（分液閥）。壓力閥組件的先導閥包括遠程調(diào)壓閥、電磁滑閥以及比例閥等。流量閥組件的先導閥除電磁滑閥外，還需在蓋板上裝閥芯行程調(diào)節(jié)桿，以限制、調(diào)節(jié)閥口開度的大小如：本壓機的滑塊快速下降控制閥。

2 液壓系統(tǒng)的典型故障分析與排除

2.1 故障現(xiàn)象

液壓機滑塊在慢速下行時，滑塊振動嚴重，系統(tǒng)管路并有振動。

2.2 故障分析過程

根據(jù)圖2液壓原理圖對故障進行分析，當滑塊慢速下行時，主油路來油，電磁閥YA24得電動作，插裝閥C4控制油路和回油接通，插裝閥C4打開，系統(tǒng)來油經(jīng)管路進入滑塊液壓缸上腔，此時電磁閥YA21得電，插件C6控制油路和回油接通，控制油路壓力為零，插裝閥C6在下腔油壓的作用下，插裝閥C6打開，此時，YA22保持原位，C1插件控制油路壓力和主油路壓力相等，插裝閥C1關閉，同時，插裝閥C2/C3也處于關閉狀態(tài)，支撐系統(tǒng)管路內(nèi)的壓力不斷升高，系統(tǒng)壓力升高到一定時，支撐閥Z1在控制油力壓力下打開，插裝閥C2的控制油路和回油接通，插裝閥C2和回油接通，支撐油路和回油接通，當支撐系統(tǒng)壓力小于打開支撐溢流閥Z1的壓力時，Z1支撐閥關閉，支撐系統(tǒng)壓力保持一定壓力，滑塊開始緩慢下降。根據(jù)滑塊下行工作特點可以看出：（1）滑塊活塞缸下腔支撐壓力過高。（2）支撐回路電磁閥YA22振動，引起兩通插裝閥控制油路壓力不穩(wěn)，導致插件閥芯振動，造成支撐回路壓力不穩(wěn)。（3）滑塊液壓缸上腔進油壓力波動都能引起滑塊振動。

根據(jù)上述分析的三種可能，判斷插裝閥C2和先導溢流閥Z1組成的支撐閥發(fā)生故障的可能性較大，Z1插裝閥組件由蓋板、閥芯、閥套、復位彈簧和密封圈組成，可能出現(xiàn)的故障是：（1）閥芯與閥套之間泄露；（2）閥芯與閥套之間配合面磨損，引起摩擦力增大，造成閥芯運動卡阻；（3）密封圈泄露；（4）復位彈簧疲勞或斷裂，彈力下降或失去。C2溢流閥是直動型溢流閥，由閥芯、閥體、彈簧、上蓋、調(diào)節(jié)桿、調(diào)節(jié)螺母等零件組成，如圖3所示。

當溢流閥處于原始狀態(tài)，閥芯在彈簧力的作用下處于最下端位置，進出油口隔斷。進口油液經(jīng)閥芯徑向孔、軸向孔作用在閥芯底端面，當液壓力等于或大于彈簧力時，閥芯上移，閥口開啟，進口壓力油經(jīng)閥口溢回油箱?？赡馨l(fā)生故障的部位是：（1）彈簧疲勞，彈性下降；（2）閥口關閉不嚴，有泄露；（3）溢流閥安裝面組合墊圈破損，引起泄露。

對上述易出現(xiàn)故障的部位逐一拆卸檢查，均未發(fā)現(xiàn)異常。這說明此種故障與支撐閥組沒有關系，排除支撐閥組引起故障的可能，那么我們需要對由先導電磁閥YA21和插裝閥C6組成的安全閥組、插裝閥C1和先導電磁閥YA22組成的快速控制閥組、先導電磁閥YA23、YA24及插裝閥C3、C4組成的方向控制閥組及由比例溢流閥與插裝閥C5組成的比例壓力閥組進行分析。

滑塊下行安全閥組由先導電磁閥YA21和插裝閥C6組成，結(jié)構(gòu)和控制原理相對較簡單，只要電磁閥YA21得電動作，插裝閥C6控制腔油路與回油接通，此時插裝閥閥芯上移，插裝閥C6打開，壓力油可以由此閥通過。

滑塊壓力控制閥組由先導比例溢流閥YAA、插裝閥C5及作為安全閥的溢流閥組成，比例溢流閥通過改變控制電信號，來控制插裝閥C5控制油路的壓力，以此來控制主系統(tǒng)的工作壓力，根據(jù)故障現(xiàn)象，滑塊只有在慢速下行時才出現(xiàn)振動，回程時并沒有振動現(xiàn)象，說明此閥組發(fā)生故障的可能性不大。

滑塊控制系統(tǒng)方向閥組由電磁方向閥YA23、YA24與插裝閥C3、C4組成，電磁方向閥YA23得電時，插裝閥C4控制油路和來油接通，插裝閥C4閥芯關閉，此時插裝閥C3控制油路和回油接通，閥芯在來油壓力作用下打開，壓力油可以通過插裝閥C3，經(jīng)過插裝閥C6進入液壓缸下腔，推動活塞向上運動，滑塊上行，此時充液閥打開，滑塊液壓缸上腔液壓油通過充液閥流回油箱，電磁方向閥YA24得電時，插裝閥C3控制油路和來油接通，插裝閥C3閥芯關閉，此時插裝閥C4控制油路和回油接通，閥芯在來油壓力作用下打開，壓力油可以通過插裝閥C4，經(jīng)過插裝閥C5進入液壓缸上腔，下腔液壓油經(jīng)過支撐閥流回油箱，此時活塞在壓力油推動下向下運動，此時滑塊下行。

根據(jù)上述分析，此故障出現(xiàn)方向閥組的可能性較大，方向閥組可能是插件閥芯在壓力油通過時出現(xiàn)振動，引起液壓缸上腔進油不連續(xù)，導致滑塊下行時振動，造成這一現(xiàn)象的兩種可能是插件閥芯卡滯或電磁閥閥芯振動，根據(jù)這一判斷首先對方向電磁閥YA24進行檢查，發(fā)現(xiàn)電磁閥得電時，閥芯推桿振動，可知閥芯一定在振動，根據(jù)以上分析正是它導致了滑塊慢速下行振動。

本機床此處應用的電磁方向閥是滑閥，形式為三位四通，導致電磁閥閥芯振動的原因可能是閥芯磨損，泄露量過大，引起流體壓力波動，另一種可能是電磁推力不足，不能滿足液體壓力要求，從而引起振動，從這兩方面對電磁閥進行檢查發(fā)現(xiàn)：電磁閥芯管內(nèi)推桿與芯管之間摩擦力過大，削弱了電磁推力的作用，引起電磁閥工作時閥芯振動。

2.3 故障解決

根據(jù)以上判斷，可以斷定故障是由于電磁閥損壞引起的，更換新的電磁閥，試車，故障消除。

3 結(jié)束語

單動薄板沖壓液壓機，連鎖功能較多，液壓原理較復雜，控制機構(gòu)由兩通插裝閥和先導控制閥組成，當設備出現(xiàn)故障時，可能出現(xiàn)在插裝閥上，也可能出現(xiàn)在先導閥上，所以維修時需要有較強的液壓專業(yè)知識，同時還要具備較豐富的液壓系統(tǒng)維修經(jīng)驗。

參考文獻

[1]李壯云.液壓元件與系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2005.

[2]趙靜一，曾輝，李侃.液壓氣動系統(tǒng)常見故障分析與處理[M].北京：化學工業(yè)出版社，2009.

[3]石全.二通插裝閥方向控制回路分析[J].液壓氣動與密封，2009（4）.

[4]黃人豪.二通插裝閥的結(jié)構(gòu)原理和功能分析[J].流體傳動與控制，2004（5）.

[5]陳章位，路甬祥，付周東.液壓設備狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)[J].液壓與氣動，1995（2）.

作者簡介：武迪（1978-），男，吉林長春人，工學碩士，主要從事汽車零件沖壓設備管理與維修技術(shù)工作。