【摘? 要】根據(jù)電液伺服閥的構(gòu)成和工作原理，分析了油壓系統(tǒng)中電液伺服閥的故障，并給出了排除故障法，供工程人員進(jìn)行參考。

【關(guān)鍵詞】電液伺服閥;故障診斷;方法分析

引言

電液伺服閥在電液伺服系統(tǒng)中廣泛使用，以控制電液伺服系統(tǒng)的位置、速度、加速度。是將電控制信號轉(zhuǎn)換成油壓信號的重要組件，系統(tǒng)的質(zhì)量直接影響伺服閥的性能。如果電液伺服閥在伺服系統(tǒng)中發(fā)生故障，能夠正確且迅速地診斷故障位置和原因，對于提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)利益將具有重大影響。

1.伺服閥的組成及工作原理

伺服閥由永磁矩電機(jī)和噴嘴擋板組成的第一級電液轉(zhuǎn)換和功率放大以及第二級滑動閥的油壓放大構(gòu)成。力矩電機(jī)由磁性管、上下磁鐵、控制線圈、彈簧管、反饋棒、擋板、電機(jī)組合而成的電機(jī)組件構(gòu)成。反饋棒的小球插入到閥芯中央的槽中。噴嘴擋板階段由一個(gè)回油孔、兩個(gè)固定孔和兩個(gè)可變孔組成。當(dāng)正或負(fù)信號電流輸入到線圈中時(shí)，力矩馬達(dá)的固定磁通量和控制通量相互作用。力矩馬達(dá)輸出比例正或負(fù)力矩，擋板輸出一定的位移。由此，兩個(gè)可變孔的液電阻發(fā)生變化，噴嘴擋板級將對應(yīng)的負(fù)荷流和負(fù)荷壓輸出到噴槍的兩端，驅(qū)動噴槍并沿對應(yīng)的方向移動。閥芯的運(yùn)動驅(qū)動反饋棒的運(yùn)動，在力矩馬達(dá)上生成反饋力矩。到反饋棒的反饋力矩為止，噴嘴擋板的油壓力矩和根據(jù)輸入信號電流產(chǎn)生的電磁力矩平衡，閥芯停止移動。這時(shí)閥芯位移為X，對應(yīng)的輸出流量是Q，閥芯位移或負(fù)載壓力是固定值，閥的輸出流量與輸入電流信號成比例。

2.伺服閥常見故障診斷以及分析

（1）伺服閥輸入控制信號但沒有流量輸出。伺服閥是液壓伺服系統(tǒng)的核心組件。當(dāng)系統(tǒng)整體上油缸無法緩慢移動時(shí)，表示伺服閥沒有流量。原因有，A線圈是打不開電路;B線圈引線與插頭焊接斷開;C不輸入信號;D的兩個(gè)線圈具有相反的極性;E油回流孔受阻;F油過濾器受阻。具體分析如下。故障A、B、C由輸入力矩馬達(dá)線圈的零信號電流引起。當(dāng)力矩馬達(dá)線圈的信號電流為零或輸入信號電流的極性相反時(shí)，力矩馬達(dá)線圈沒有控制磁通量。因此，因而不能使銜鐵組件繞薄壁中心旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動閥芯向?qū)?yīng)的方向移動，伺服閥不輸出流量。故障E是噴嘴擋板級的兩個(gè)控制腔內(nèi)的壓力相等，在油返回孔被切斷后，噴槍兩端的驅(qū)動力相等。閥芯不能在相應(yīng)的方向和輸出流程中移動。故障F是在油濾波器部分切斷后，油入口壓力P減小，噴嘴擋板級的兩個(gè)控制腔內(nèi)的壓力降低，閥芯兩端的驅(qū)動力不能克服流體力學(xué)力K和閥芯的反饋力。因此，閥芯不能在對應(yīng)的方向上移動，輸出流量為Q。

（2）伺服閥只有一個(gè)窗口有流量輸出。在伺服系統(tǒng)中，表示當(dāng)作動筒僅向一個(gè)方向移動，不響應(yīng)于電控制信號時(shí)，或是液壓馬達(dá)急速旋轉(zhuǎn)，不響應(yīng)于電控制信號時(shí)，控制元件的伺服閥具有單向輸出。有失敗的三個(gè)理由：A.一個(gè)孔口被阻塞;B.一個(gè)噴嘴被阻擋;C.閥門芯被驅(qū)動。具體分析如下。伺服閥的噴嘴擋板級由1個(gè)回油孔、2個(gè)固定孔、2個(gè)噴嘴擋板可變孔組成。當(dāng)右孔口D完全關(guān)閉時(shí)，該控制室內(nèi)的壓力是OM Pa，另一控制室的壓力是PS/2，閥芯向右側(cè)移動，輸出某個(gè)負(fù)載壓力P和負(fù)載潮流。類似地，當(dāng)右噴嘴孔D0完全關(guān)閉時(shí)，控制室的壓力是P，而另一控制室的壓力是P/2。閥芯向左移動，輸出特定的負(fù)載壓力P和負(fù)載流量Q。由于閥芯在閥閥的閥芯和閥袖之間的匹配間隙非常小，所以被堵塞。在系統(tǒng)油不清潔的情況下，油中的污染物容易附著在間隙上，由于來自噴檔級的控制壓力輸出，閥芯不能向?qū)?yīng)的方向移動，伺服閥僅具有一個(gè)空腔，輸出流和壓力P受到壓力。

（3）伺服閥輸出流量變小。在伺服系統(tǒng)中，當(dāng)執(zhí)行器的速度變慢時(shí)，伺服閥的輸出流量降低。作動筒的速度與伺服閥的輸出流量成比例。如果流量大，速度就快;如果流量小，速度就慢。從分析來看，閥門的油過濾器部分的閉塞在供給壓力P1P2，即噴檔級控制腔內(nèi)減少。當(dāng)向伺服閥輸入信號電流時(shí)，閥芯兩端的驅(qū)動力比閥芯的反饋力和流體力X之和小，閥芯的行程減少，輸出流量QL減少，作動筒的速度變慢。

（4）伺服閥內(nèi)泄漏突然變大。當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)伺服閥的內(nèi)部泄漏增加時(shí)，系統(tǒng)性能變得不穩(wěn)定，壓力和流動變得異常。而且，由于能源不足的系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)的能源不足。伺服閥的內(nèi)部泄露由噴嘴擋板的泄漏和滑動閥舞臺的泄漏這兩個(gè)部分構(gòu)成。一定的泄漏量與噴嘴L的直徑D、噴霧間隙Xfo、孔口直徑do、回油孔直徑D有關(guān)?；瑒娱y級的泄漏與閥芯與閥袖之間的間隙有關(guān)。大的間隙會導(dǎo)致大的泄漏;小的間隙會導(dǎo)致小的泄漏。滑動閥階段的泄漏與系統(tǒng)的油的清潔度密切相關(guān)。污染物多的情況下，往往會引起閥芯工作前端的磨損。如果它更嚴(yán)重，它會使閥芯動起來，并且系統(tǒng)不能正常工作。

（5）伺服閥不受控制伴有漏油現(xiàn)象。伺服閥不受電液伺服系統(tǒng)控制并出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。這表明伺服閥的彈簧管破損。油從彈簧管的間隙流出來。彈簧管是高彈性合金鋼制伺服閥的中心部，管壁非常薄，通常為0.06～08mm。力矩電動機(jī)受到派出所信號的作用時(shí)，彈簧管的應(yīng)力比屈服極限低，但由于長周期的反復(fù)，在薄肉的彈簧管的大角落常常產(chǎn)生裂縫。另外，伺服閥諧振時(shí)，彈簧管容易發(fā)生裂紋。

（6）伺服閥工作性能不穩(wěn)定。伺服閥在系統(tǒng)中工作時(shí)不穩(wěn)定，這可能是由于力矩電機(jī)永磁不穩(wěn)定引起的。只要交流退磁過程中的外部干擾磁場不大于磁場強(qiáng)度，則該鋼的工作點(diǎn)在恢復(fù)線上工作穩(wěn)定。此外，磁鋼矯頑力低，嚴(yán)禁任何鐵接觸永磁。避免永磁局部退磁。磁路中磁通分布的畸變影響閥門的性能。

（7）伺服閥有嘯叫現(xiàn)象。在電液伺服系統(tǒng)中，如果能聽到嚴(yán)厲的叫聲，那就是伺服閥有叫聲的意思。外殼是一種嚴(yán)重的斷層現(xiàn)象。當(dāng)吹笛時(shí)，力矩電機(jī)的電機(jī)組件處于高頻強(qiáng)制振動中，彈簧管常常產(chǎn)生疲勞破壞。有伺服閥口哨的內(nèi)部及外部原因。內(nèi)部原因與伺服閥的結(jié)構(gòu)參數(shù)有關(guān)。如果能夠適當(dāng)?shù)卣{(diào)整力矩馬達(dá)的固有振動頻率，則在特定的情況下，力矩馬達(dá)的固有振動頻率可以偏離外壓脈動頻率。那個(gè)可以排除外殼。外部原因與用戶有關(guān)。為了使油源壓力脈動振幅最小化，抑制伺服閥的口哨，可正確設(shè)計(jì)和安裝油源系統(tǒng)。

（8）伺服閥分辨率過大。在電液伺服系統(tǒng)中，系統(tǒng)響應(yīng)較慢，如果作動筒不規(guī)則地振動或振動，有時(shí)會導(dǎo)致伺服閥的高分辨率。伺服閥的分辨率很大，故障的原因有兩個(gè)。A.機(jī)油濾清器部分阻斷;B.閥芯的摩擦很大。在上面已經(jīng)對A的特定原因進(jìn)行了分析，在此不進(jìn)行說明。故障B是因?yàn)殚y芯與閥袖之間的間隙非常小，向間隙的油中的污染物使滑動閥段的摩擦增大，伺服閥的分辨率上升，系統(tǒng)響應(yīng)變慢。

（9）伺服閥零過大。在電液伺服系統(tǒng)中，輸入大的電流信號，系統(tǒng)的作動筒或馬達(dá)保持靜止時(shí)，表示伺服閥的零過大。有三個(gè)具體原因：A.一個(gè)孔口會被阻斷;B.噴嘴會被阻斷;C.油過濾器會被部分阻斷.具體造成這樣的原因在上面已經(jīng)解釋了。

3.總結(jié)

在電液伺服系統(tǒng)中，伺服閥對油污染尤其是噴嘴擋板結(jié)構(gòu)最為敏感。噴嘴與擋板的距離為0.03～0.05mm，閥芯與閥袖的間隙為0.003～0.05mm。即使污染物通過噴嘴擋板或閥芯和閥門套管驅(qū)動，伺服閥也會正常運(yùn)轉(zhuǎn)或工作性能下降。因此，在電液伺服系統(tǒng)中，工作液不潔凈的情況下，會影響產(chǎn)品性能，會縮短其壽命，嚴(yán)重不能使其運(yùn)轉(zhuǎn)。所以應(yīng)特別注意系統(tǒng)工作液的清潔性，必須在伺服閥的入口前配備標(biāo)稱過濾度10m以下的油過濾器。

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作者簡介：王艷婷（1987.2-），女，，天津人，研究生，中級工程師，研究方向?yàn)橐簤核欧刂葡到y(tǒng)。

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