1、 液压阀使用维修技术3.2 单向阀的使用与维修3.2.3 单向阀使用注意事项及故障诊断与排除 单向阀使用维修应注意以下事项：1)正常工作时，单向阀的工作压力要低于单向阀的额定工作压力；通过单向阀的流量要在其通径允许的额定流量范围之内，并且应不产生较大的压力损失。2)单向阀的开启压力有多种，应根据系统功能要求选择适用的开启压力，应尽量低，以减小压力损失；而作背压功能的单向阀，其开启压力较高，通常由背压值确定。3)在选用单向阀时，除了要根据需要合理选择开启压力外，还应特别注意工作时流量应与阀的额定流量相匹配，因为当通过单向阀的流量远小于额定流量时，单向阀有时会产生振动。流量越小，开启压力越高，油中
2、含气越多，越容易产生振动。 4)注意认清进、出油口的方向，保证安装正确，否则会影响液压系统的正常工作。特别是单向阀用在泵的出口，如反向安装可能损坏泵或烧坏电机。单向阀安装位置不当，会造成自吸能力弱的液压泵的吸空故障，尤以小排量的液压泵为甚。故应避免将单向阀直接安装于液压泵的出口，尤其是液压泵为高压叶片泵、高压柱塞泵以及螺杆泵时，应尽量避免。如迫不得已，单向阀必须直接安装于液压泵出口时，应采取必要措施，防止液压泵产生吸空故障。如采取在联接液压泵和单向阀的接头或法兰上开一排气口。当液压泵产生吸空故障时，可以松开排气螺塞，使泵内的空气直接排出，若还不够，可自排气口向泵内灌油解决。或者使液压泵的吸油口
3、低于油箱的最低液面，以便油液靠自重能自动充满泵体；或者选用开启压力较小的单向阀等措施。5)单向阀闭锁状态下泄漏量是非常小的甚至于为零。但是经过一段时期的使用，因阀座和阀芯的磨损就会引起泄漏。而且有时泄漏量非常大，会导致单向阀的失效。故磨损后应注意研磨修复。6)单向阀的正向自由流动的压力损失也较大，一般为开启压力的35 倍，约为0.20.4MPa ，高的甚至可达 0.8Mpa。故使用时应充分考虑，慎重选用，能不用的就不用。单向阀的常见故障及诊断排除方法见表3l。表3-1 单向阀的常见故障及诊断排除方法3.2.4 液控单向阀使用注意事项及故障诊断与排除液控单向阀使用维修应注意以下事项：1）必须保证
4、液控单向阀有足够的控制压力，绝对不允许控制压力失压。应注意控制压力是否满足反向开启的要求。如果液控单向阀的控制引自主系统时，则要分析主系统压力的变化对控制油路压力的影响，以免出现液控单向阀的误动作。 2）根据液控单向阀在液压系统中的位置或反向出油腔后的液流阻力( 背压)大小，合理选择液控单向阀的结构( 简式还是复式?) 及泄油方式( 内泄还是外泄?)。对于内泄式液控单向阀来说，当反向油出口压力超过一定值时，液控部分将失去控制作用，故内泄式液控单向阀一般用于反向出油腔无背压或背压较小的场合；而外泄式液控单向阀可用于反向出油腔背压较高的场合，以降低最小的控制压力，节省控制功率。如图3-6所示系统若
5、采用内卸式，则柱塞缸将断续下降发出振动和噪声。图3-6 液控单向阀用于反向出油腔背压较高的场合当反向进油腔压力较高时，则用带卸荷阀芯的液控单向阀，此时控制油压力降低为原来的几分之一至几十分之一。如果选用了外泄式液控单向阀，应注意将外泄口单独接至油箱。另外，液压缸无杆腔与有杆腔面积之比不能太大，否则会造成液控单向阀打不开。 3）用两个液控单向阀或一个双液控单向阀实现液压缸锁紧的液压系统中，应注意选用Y型或H型中位机能的换向阀，以保证中位时，液控单向阀控制口的压力能立即释放，单向阀立即关闭，活塞停止。假如采用O型或M型机能，在换向阀换至中位时，由于液控单向阀的控制腔压力油被闭死，液控单向阀的控制油
6、路仍存在压力，使液控单向阀仍处于开启状态而不能使其立即关闭，活塞也就不能立即停止，产生了窜动现象。直至由换向阀的内泄漏使控制腔泄压后，液控单向阀才能关闭，影响其锁紧精度。但选用H型中位机能应非常慎重，因为当液压泵大流量流经排油管时，若遇到排油管道细长或局部阻塞或其它原因而引起的局部摩擦阻力(如装有低压滤油器、或管接头多等)，可能使控制活塞所受的控制压力较高，致使液控单向阀无法关闭而使液压缸发生误动作。Y型中位机能就不会形成这种结果。 4）工作时的流量应与阀的额定流量相匹配。 5）安装时，不要搞混主油口、控制油口和泄油口，并认清主油口的正、反方向，以免影响液压系统的正常工作。6）带有卸荷阀芯的液
7、控单向阀只适用于反向油流是一个封闭容腔的情况，如油缸的一个腔或蓄能器等。这个封闭容腔的压力只需释放很少的一点流量，即可将压力卸掉。反向油流一般不与一个连续供油的液压源相通。这是因为卸荷阀芯打开时通流面积很小，油速很高，压力损失很大，再加上这时液压源不断供油，将会导致反向压力降不下来，需要很大的液控压力才能使液控单向阀的主阀芯打开。如果这时控制管道的油压较小，就会出现打不开液控单向阀的故障。7）图3-7 所示系统液控单向阀一般不能单独用于平衡回路。图3-7 平衡回路否则活塞下降时，由于运动部件的自重使活塞的下降速度超过了由进油量设定的速度，致使缸6上腔出现真空，液控单向阀4的控制油压过低，单向阀
8、关闭，活塞运动停止，直至油缸上腔压力重新建立起来后，单向阀又被打开，活塞又开始下降。如此重复即产生了爬行或抖动现象，出现振动和噪声。在无杆腔油口与液控单向阀4之间串联一单向节流阀5，系统构成了回油节流调速回路。这样既不致因活塞的自重而下降过速，又保证了油路有足够的压力，使液控单向阀4保持开启状态，活塞平稳下降。换向阀3应采用H或Y型机能，若采用M 型机能( 或O 型机能) ，则由于液控单向阀控制油不能得到即时卸压，将回路锁紧。从而使工作机构出现停位不准，产生窜动现象。液控单向阀常见故障及诊断排除方法见表32。表32 液控单向阀的常见故障及诊断排除方法3.2.5 单向阀造成液压泵吸空故障的分析与
9、排除在液压系统中，一般在液压泵的出口处安装一个单向阀，用以防止系统的油液倒流和因负载突变等原因引起的冲击对液压泵造成损害。单向阀设置不当会引起液压泵的吸空故障。1 故障现象与排除过程在调试某液压系统时，液压泵启动后，系统始终没有压力。仔细检查和分析后，判断是液压泵没有流量输出所致。将液压泵出口管道接头松开，启动液压泵，果然没有流量输出。为排除故障，解决液压泵没有流量输出的问题，检查后确认：电机转向与液压泵旋向相符；液压泵的进出油口连接正确；油箱中油液达到足够高的液位；油温正常,油液粘度满足液压泵的使用要求；电机的转速符合液压泵的使用要求。该泵装置是立式安装的，电机在油箱盖板上面，液压泵在油箱盖
10、板下面，为此将泵装置吊起，对泵的吸入系统进行检查,确认：吸油管道不漏气；吸油口滤油器淹没在液面以下足够多；吸油滤油器没有堵塞，容量足够大；吸油管道通径足够、不过长,弯头也不多。重新安装后，启动液压泵，仍无流量输出。在吊起检查泵的吸入系统时，发现液压泵是排量为 8L/的叶片泵。考虑到小排量叶片泵的自吸能力较弱，就从松开的管接头处沿出油管道向泵内灌油，然后再开机，还是没有流量输出。按常规的知识和经验，疑点集中到泵的传动键和泵的本身，于是拆下液压泵并将其解体，仔细检查后确认：传动键完好，没有脱落也没有断裂；泵内零件未见异常，叶片运动灵活自如，没有卡住。将系统恢复再开机，仍然没有流量输出。究竟是什么原
11、因导致液压泵没有流量输出呢？在反复推敲和分析后，注意到在解体液压泵时泵内没有油液痕迹，直立段的吸油管道内腔下半段有油迹，而上半段没有油迹，这说明：一是灌的油并没有到达液压泵内；二是液压泵没有流量输出系泵吸不上油或吸空所致。这时泵出口处的单向阀引起了人们注意。该单向阀直接安装在泵的出油口，从出油管道接头处向泵灌油时，因单向阀阻隔，油液自然到不了液压泵内腔。将单向阀阀芯抽出，毋需灌油，一开机液压泵就输出流量了。2 故障机理分析单向阀怎么会引起液压泵的吸空故障呢？ 根据流体力学原理，在液压泵未启动前，液压泵吸油、压油管道及油液状态如图 3-8 所示。此时， 1= 2= 0。当液压泵启动时，吸油管道中
12、的一部分空气被抽到出油管道内，吸油管道内的气体质量由 1 变为 1-，压力 1 变为 0- 1。而出油管道中的气体质量由 2 变为 2+，压力 2 变为 0+ 2。这相当于出油管道内的气体被压缩，而吸油管道内形成一定的真空度，如图 3-9 所示。图 3-8 液压泵启动前的状态图 3-9 液压泵启动时的状态 1= 0- 1=g=（ 0- 1）/g (1)式中：为吸油管道内的真空度，； 0 为大气压力，a； 1 为绝对压力,； 为液体的密度,kg/ 3；为重力加速度，/ 2。由式(1) 可知，吸油管道内的真空度随着其内的绝对压力 1 的降低而增大。当真空度吸油高度 0 时，液压泵就可以吸入液压油。
13、很显然，在本实例中，没有满足 0 的条件，原因是什么呢?当单向阀直接安装于液压泵的出口时,泵的压油窗口到单向阀之间的出油管道的空间十分狭小，这样液压泵的传动组件(叶片副、柱塞副、螺杆副等)从吸油窗口将吸油管道内的气体抽出经压油窗口压排到出油管道时，这部分气体便受到较大程度地压缩。而泵的传动组件在结束压排时，其工作腔内留有剩余容积，其内残留着受到压缩的空气。当泵的传动组件再次转到吸油窗口时，剩余容积内的压缩空气就会膨胀，部分或全部占据工作腔容积，甚至还会有部分气体又回流到吸油管道内，如此一来就导致无法将吸油管道内的空气进一步抽出，无法使吸油管道内的绝对压力 1 进一步降低，倘若此时真空度尚未满足
14、 0 的条件，液压泵就将吸不上油，产生吸空故障。KR 铁水倾翻车液压系统故障分析与改进1 概述KR 铁水倾翻车是济钢第三炼钢厂铁水预处理工艺环节中的关键设备之一，它的作用是铁水罐在倾翻车上先完成对铁水的搅拌然后进行扒渣处理。在进行扒渣前需要由两个液压油缸来实现铁水罐的倾翻。由于负载较大，所以该液压系统回路采用了液控单向阀与节流阀串联来控制油缸速度，并利用液控单向阀锁紧性能，实现铁水包倾翻停止准确、安全定位的目的。2 原液压回路KR 铁水倾翻车在倾翻铁水罐过程中要求必须平稳运行不得振动溢出铁水，因为该液压系统与铁水罐同在倾翻车上，如果溢出铁水很容易使液压系统着火，直接造成生产中断。同时铁水罐倾翻
15、到要求角度时铁水罐不得滑动，需保持 10 分钟以上对铁水液面进行扒渣处理，处理完毕后再下降。图 1 是原 KR 铁水罐倾翻车液压系统原理图。由泵 1 输出压力油进入单向阀再由三位四通电液换向阀 3 控制执行油缸 8、9。倾翻缸上升时电液换向阀 3 的 DT1 得电，压力油经过调速阀4、液控单向阀 6、7 进入液压缸 8、9 的无杆腔，同时有杆腔回油，上升过程中满足平稳运行的要求。当液压缸运行到位停止位时 DT1失电，电液换向阀 3 回到中位，由于中位机能为 Y 型，即使由于内泄产生的压力油也能够泄回油箱而不会受重力挤压产生振动，因此上升转停止时不会产生振动。倾翻缸下降时电液换向阀 3 的 2D
16、T 得电，压力油通过调速阀 5进入液压缸 8、9 的有杆腔，同时液控单向阀的控制油路也有压力使回油路液控单向阀 6、7 打开，使液压缸 8、9 回油从而实现下降。原液压回路在油缸 8、9 的无杆腔安装分别安装了液控单向阀，是利用液控单向阀的反向锁紧功能保证铁水罐倾翻到位后不下滑，同时需要反向打开时能够打开。电液换向阀阀 3 选用 Y 型机能的好处是需要停止时压力油不被立即封闭，也使电液换向阀产生的内泄油能够回油箱，避免停止时产生冲击和振动，并使换向阀处中位时液控单向阀控制端无压力，保证液控单向阀封牢。单向调速阀 4、5构成回油调速回路，作用是使回油有一定背压，使速度可控，实现运动过程的平稳可调
17、。电磁溢流阀 10 用于设定系统压力、卸荷控制、扒渣处理过程中液压缸不动作时压力油排回油箱。3 故障分析该设备在实际应用中却出现在下降过程时停时落、振动严重的现象，经常造成铁水外溢，并使车身钢结构支架开裂，给生产造成中断的严重影响。由于铁水罐位置与液压系统紧靠，随时有引燃该液压系统的危险。产生这种现象的原因是液控单向阀 6、7 的控制油路接在油缸 8、9 有杆腔的主油路，当下降时由于铁水包的自重达240 吨，下落时在铁水包在自重作用下瞬间速度过大有杆腔瞬时形成空隙，有杆腔的压力几乎变为零，从而使液控单向阀 6、7 控制油路失压、油缸 8、9 回油路突然关闭，下降又突然被停止，由于自重产生的惯性
18、冲击力巨大，产生振动，长此以往造成钢结构支架开裂。下降停止后当油缸 8、9 有杆腔的压力增大时，液控单向阀 6、7 又被打开，铁水包又开始下降 ，一下降又突然停止，如此往复循环。造成这种现象的根本原因在于液控单向阀 6、7 的控制油路没有进行外控，受有杆腔压力的制约，而有杆腔压力受铁水包自重过大的影响无法保证压力的恒定，从而产生这种时走时停、抖动严重的现象。图 1 原液压回路4 改进措施该设备故障现象发生后，经过分析采取了应急措施：把油缸有杆腔的油管拆除，封闭有杆腔进油端口，使进油压力只控制液控单向阀，下降时依靠铁水包重力实现下降，这样暂时解决了抖动问题。但是在运行过程中发生了一次油缸串油事故
19、，由于油缸上腔油管拆除，串油后压力油直接喷出引发着火，所以这种措施也不可靠，不是长久之计。当时也考虑改用单作用缸，原有杆腔主进油变为液控单向阀的控制油路。经过分析认为：单作用缸虽然改造起来比较容易，不用重新设计阀块，只更换成单作用油缸即可，但是还得考虑该设备在长期在处于高温环境下运行，随着时间的推移铁水包支架变形可能引起两个油缸阻力增大，仅靠自重有不能下落的风险。因此只有采取使下落时能有进压力油又使液控单向阀单独控制的方案。改造后的液压系统如图 2 所示，两个液控单向阀 6、7 的控制油路引自泵出口，由二位四通电磁换向阀 11 控制。当油缸上升钢包倾翻时，1DT 得电，电磁换向阀 11 不得电
20、。油缸下降时 2DT、 3DT得电，控制油进入液控单向阀 6、7 控制端，两液控单向阀开启。由于控制油路引自泵出口，所以控制油路不受液压缸负载变化的干扰，液控单向阀 6、7 始终有稳定的压力控制油，保证了液压缸下降时液控单向阀反向始终打开直到停止位，保证了下降过程主回油路的畅通。改造后的 KR 铁水倾翻车无论上升还是下降、停止都非常平稳，达到了生产工艺要求，使生产顺畅，并消除了铁水外溢引发火灾的重大隐患。图 2 改进后的液压回路5 结论此项改进措施在保证原回路特点的情况下，消除了铁水包下降返回时的频繁抖动、避免了铁水外溢，保证了安全，降低了成本，项目投入少、效益高。YZ35D 牙轮钻机千斤顶液
21、压故障分析及处理1 前言 YZ 35D 牙轮钻机是湖南有色冶金机械总厂 2004 年生产的大型设备，主要穿孔直径为 250 毫米，孔深 17.5 米，机重 90 吨。它是永平铜矿投产以来所使用的穿孔设备中最先进设备，多次承担采矿场下沟任务，它的好坏关系到采矿场生产剥离进度。该设备行走系统、提升系统、回转系统采用国际领先的变频调速控制；液压系统中液压阀组及电气控制元件全进口件，控制精度高。该设备在近两年使用中,液压系统出现了许多顽疾，表现为:液压千斤顶无劲,钻机无法调平,液压阀组不能换向,严重影响钻机的正常工作。维修人员通过艰苦的技术攻关，找出了影响液压系统的故障原因，解决了问题。2 液压千斤顶
22、液压系统工作原理 工作原理图见图 1。图 1 YZ35D 牙轮钻机液压系统21 液压千斤顶液压系统组成211 液压泵液压泵（1）是一个叶片式定量液压泵：型号 YB-G30E，理论排量为 q=30ml/rev，压力 P=17.5Mpa212 控制元件控制元件组成如下:电磁换向阀（3） （4） （5） （6） ；溢流阀（2） ；液压锁（7）（12） （13） （14） ；单向阀（16） 。其中电磁换向阀（3） （4） （5）（6）串联成多路阀组。213 液压千斤顶液压千斤顶（8） （9） （10） （11）工作压力 P=12Mpa，行程1366mm，油缸直径 200mm，理论推力 369451N，
23、理论拉力 236448N。214 辅助元件油管、滤芯（15） 、油箱、压力表等构成液压系统辅助部分。22 液压千斤顶液压系统工作原理221 各液压元件的作用液压泵（1）：给系统提供压力。溢流阀（2）：控制系统的最大压力，防止系统超压过载。电磁换向阀（3） （4） （5） （6）：通过电气控制改变液压油的流向，使液压千斤顶能伸缩自如。 液压锁（7） （12） （13） （14）：保持液压千斤顶的压力，能使液压千斤顶停留在任意位置。单向阀（16）：防止高压油进入低压油路。液压千斤顶（8） （） （10） （11）：牙轮钻机穿孔时，调平机身，保持轴压力垂直作用地面。222 液压千斤顶的动作及油路当液
24、压泵（1）启动后，由于电磁换向阀（3） （4） （5） （6）全处于中间位置，从液压泵（1）出来的液压油经液压油管、电磁换向阀（3） （4） （5） （6）流回油箱，此时，液压千斤顶（8） （9） （10）（11）全都不动作。当电磁换向阀（6）左边通电后，电磁换向阀（6）开始换向，液压油经电磁换向阀（6） 、液压锁（14）进入液压千斤顶（11） ，液压千斤顶（11）将牙轮钻机一角缓慢顶起一定高度。将电磁换向阀（6）断电，依次操作电磁换向阀（3） （4） （5） ，这样，液压千斤顶（11） （8） （9） （10）将牙轮钻机顶起并调平，牙轮钻机可以穿孔作业。牙轮钻机穿孔完毕，电磁换向阀（3） （
25、4） （5） （6）先后右边通电，进行换向，液压千斤顶（7） （12） （13） （14）收回，牙轮钻机可以移机，进行下一到工序。3 液压千斤顶液压系统主要故障及分析故障一：液压系统液压千斤顶（10） （11）常常出现不工作，液压千斤顶（8） （9）伸缩自如。 近年，永平铜矿采矿场使用的 YZ-35D 牙轮钻机在穿孔过程中就多次出现此类故障。从上述液压系统工作原理分析，得出液压千斤顶不工作主要原因两方面：1、没有油液经电磁换向阀、液压锁流向液压千斤顶。2、由于牙轮钻机较重 90 吨，系统压力低。针对出现的故障现象，能很快排除第二方面的原因“系统压力低” 。于是首先检查两个电磁换向阀是否电气方面
26、出现的原因，电气线路正常，对电磁换向阀阀体进行检查，发现电磁换向阀出油口有异物，且阀芯发卡，再进一步对异物的分析，确认异物来自液压锁。通过对液压锁的检查，结果液压锁阀套断裂，阀芯变形。重新更换液压锁，对电磁换阀清洗，故障消除。图 2 为液压锁阀套断裂、阀芯变形图片。图 2 液压锁阀套断裂、阀芯变形图片故障二：液压系统液压千斤顶（10） （11）无劲，造成牙轮钻机无法调平，影响钻机正常穿孔。根据上述液压系统液压千斤顶工作原理同样能分析出液压千斤顶无劲有四方面原因：1、动力元件：叶片泵内部磨损产生内泄，造成系统压力低。2、控制元件：电磁换向阀阀套、阀芯的磨损引起泄漏；液压锁阀套的断裂、阀芯的磨损；
27、溢流阀阀件的损坏。3、执行元件：液压千斤顶密封件的老化、磨损产生上下腔窜油现象。4、辅助元件：液压油管的渗油、破裂；油过滤器的堵塞等都会引起液压千斤顶无劲。针对牙轮钻机液压千斤顶（8） （9）出现无劲，首先确认叶片泵、溢流阀正常，检查辅助元件液压油管有无渗油、破裂现象。若正常，对控制元件电磁换向阀、液压锁的检查，如果发现液压锁阀芯变形，阀套出现断裂，或电磁换向阀阀套间隙过大，故障原因查明，更换液压锁、电磁换向阀，液压系统可工作正常。4 液压千斤顶液压系统故障处理YZ-35D 牙轮钻机使用以来多次出现液压锁阀芯变形、阀套断裂，造成电磁换向阀的损坏，给采矿场生产带来严重影响，增加成本投入同时，加大
28、了修理人员劳动强度。为此彻底解决液压系统故障，恢复生产成了技术难关。对更换下来的液压锁阀芯、阀套的压力检测，发现液压锁阀芯、阀套的使用强度达不到液压系统的使用要求，故而液压锁损坏频繁。通过查阅相关资料，选出了一种符合要求的液控单向阀 A1Y-Hb10B 来代替液压锁，经过现场安装使用，至今未出现过一次液压千斤顶系统故障。图 3 为改进前后液压锁、液控单向阀。液压锁 液控单向阀图 3 改进前后液压锁、液控单向阀 改装后的液压千斤顶液压系统工作原理图如图 4 所示。图 4 改装后的液压千斤顶液压系统工作原理图5 小结本例根据液压传动及控制工作原理的知识，合理运用液压设备故障诊断与监测实用技术，结合
29、实际工作经验从实际出发，解决了YZ-35D 牙轮钻机千斤顶液压系统故障，为采矿场的生产提供了保证。 液控单向阀管桩成型机液压系统某管桩喂料机液压系统原理图如图 1 所示。图中机架移动和倾动分别由行走油缸 11 和起升油缸 10 驱动。经过多年使用，该设备虽然能满足基本使用要求，但是仍然主要存在如下几方面的问题：(1) 起升油缸驱动的机架正向倾动时存在速度过慢，而反向倾动停止时刻却出现抖动较严重的现象。(2) 模具和搅拌机转动是由电动机驱动的。由于模具质量很大，运行一段时间后机架就不平稳，模具就会存在不同情况的磨损情况，长期使用会导致模具报废。(3) 该系统使用的是内泄式液压锁，由于此处压力较高
30、，因此起升油缸不能长时间被锁住，锁紧精度不高。液压系统的上述缺陷影响了喂料机的工作进程，由于喂料机的每一部分动作都是手动完成的，这样不仅工人的劳动强度较大，而且工作效率也不高。图 1 改进前的液压系统原理图1 双向变向泵 2电机 3过滤器 4电磁溢流阀 5压力表 6、7电磁换向阀8调速阀 9液压锁 10起升油缸 11行走油缸液压系统改进设计要点液压系统设计，除准确无误地完成工艺要求的动作顺序外，高效、少故障是液压系统设计的基本原则。因此，我们在原有的基础上作了如下几部分改动：(1) 模具和搅伴机转动由原来的电动机驱动改为由液压马达驱动。 因 为 电 机 驱 动 一 般用 在负 载 为 轻 便
31、设 备 的 情 况 ， 而 液 压 马 达 驱 动 一 般 用 在 负 载 为 高 质 量 低 速 的 情 况 ， 这 样 可 以避 免 原 来 可 能 出 现 的 故 障 ； 由 于 整 个 系 统 增 加 了 两 条 回 路 ， 因 此 我 们 采 用 双 联 泵 供 油 ，其 中 的 一 个 泵 专 为 搅 伴 机 液 压 马 达 供 油 。 此 外 ， 将 模具和搅伴机转动改为由液压马达驱动，易于实现整个喂料机的自动工作循环。(2) 将比例压力流量复合阀即 P-Q 阀用在此系统上，这样可连续或按比例地随输入电气信号的变化而调节和控制液压系统的压力和流量，从而既可保证系统有个恒定的流量输
32、出，又可方便地对阀的进出口压力实现控制。(3) 液压锁由内泄式改为外泄式，这样可保证起升油缸锁紧迅速、准确；控制液压锁的 M 型换向阀改为 Y 型换向阀，可防止起升油缸在停止时产生漂移现象，提高液压锁的保压、锁紧性能；调速阀改为单向节流阀，使得机架在正向倾动时，起升油缸的进油路只经过单向阀，不会存在速度过慢的现象，而机架在反向倾动时，起升油缸的回油路只经过节流阀，从而避免机架在停止时刻出现抖动比较严重的现象。改进后喂料机自动工作流程和液压系统工作原理基于上述一些要点，改进后的液压系统原理图如图 2 所示。整个系统由原来的只能实现手动操作功能改为可实现自动操作功能。0.1 喂料机的自动工作流程喂
33、料机自动工作流程为：按按钮机架正向倾动（行程开关 S1 控制停）机架正向横移（行程开关 S2 控制停）模具转（人工控制停）（定时器 T0 定时一段时间后）搅伴机转（人工控制停）机架反向横移（行程开关 S3 控制停）机架反向倾动（行程开关S4 控制停） 模具转（定时器 T1 控制停）机架正向倾动至初始水平位置（行程开关 S5控制停）液压系统工作原理电磁铁动作顺序见表 1,表中”+”表示通电；其余则表示断电。表 1 电磁铁动作表液压系统各各执行元件工作循环(1) 机架正向倾动 电磁阀 D5 得电，换向阀 14 换至左位，同时 P-Q 阀 8 得电，这时起升油缸驱动机架正向倾动。进油路：泵 1单向阀
34、 3比例调速阀 Q1换向阀 14 左位液控单向阀 15起升油缸 17 左腔回油路：起升油缸 17 右腔单向节流阀 16阀 15阀 14 右位油箱(2) 机架正向横移 当机架正向倾动到指定位置时，挡块碰到行程开关 S1，电磁阀D3 得电，P-Q 阀 8 得电，换向阀 12 左位接入系统，这时行走油缸驱动机架作正向横移。进油路：泵 1单向阀 3比例调速阀 Q1换向阀 12 左位行走油缸 13 左腔回油路：行走缸 13 右腔阀 12 右位油箱(3) 模具转动 当机架横移到指定位置时，挡块碰到行程开关 S2，电磁阀 D7 得电，P-Q 阀 8 得电，换向阀 18 左位接入系统，这时液压马达驱动模具转动
35、。进油路：泵 1单向阀 3比例调速阀 Q1换向阀 18 左位液压马达 19回油路：液压马达 19换向阀 18 右位背压阀 20油箱(4) 搅伴机转 定时器定时一段时间后，电磁阀 D1 得电，这时 P-Q 阀 9 得电，换向阀 5 接通，液压马达驱动搅伴机转动。进油路：泵 1单向阀 4换向阀 5比例调速阀 Q2液压马达 6回油路：液压马达 6背压阀 7油箱(5) 机架反向横移 当人工控制搅伴机停止后，电磁阀 D2 得电，P-Q 阀 8 得电，换向阀 12 右位接入系统，这时行走油缸驱动机架作反向横移。进油路：泵 1单向阀 3比例调速阀 Q1换向阀 12 右位行走油缸 13 右腔回油路：行走缸 1
36、3 左腔阀 12 左位油箱(6) 机架反向倾动 当机架反向横移到指定位置时，挡块碰到行程开关 S3， 电磁阀D4 开始得电，换向阀 14 换至右位，同时 P-Q 阀 8 得电，这时起升油缸驱动机架反向倾动。进油路：泵 1单向阀 3比例调速阀 Q1换向阀 14 左位液控单向阀 15起升油缸 17 右腔回油路：起升油缸 17 左腔单向节流阀 16阀 15阀 14 右位油箱(7) 模具转动 当机架反向倾动到指定位置时，挡块碰到行程开关 S4，这时模具又开始转动了，转动时间可由定时器控制。(8) 机架正向倾动至初始水平位置 当模具转动结束时，机架又开始正向倾动，当到达初始水平位置时，挡块碰到行程开关
37、S5，这时整个机架停止运动。至此，喂料机完成一个工作循环，系统的压力可由比例溢流阀控制。图 2 改进后的液压系统原理图1双联泵 2电机 3、4单向阀 5两位三通换向阀 6搅伴机液压马达 7、20背压阀 8、9比例压力流量复合阀 10过滤器 11冷却器 12、14、18三位四通换向阀 13行走油缸 15液压锁 16单向节流阀 17起升油缸 19模具转动液压马达 3 PLC 的选择和 I/O 地址的分配改进后的管桩喂料机的液压系统由 PLC 控制，喂料机的工作状态和操作信息需要 15个输入端子。具体分配为：正倾至初始水平位置、反倾停、反横停、正横停、正倾停共 5个行程开关，需要 4 个输入端子；“
38、工作方式”选择开关有手动、半自动 2 种工作方式，需要 2 个输入端子；手动操作时，需要有正横、反横、正倾、反倾、搅伴转、搅伴停、模具转、模具停 8 个按钮，需要 8 个输入端子。控制喂料机的输出信号需要 6 个输出端子。具体分配为：搅伴转、反移、正移、反倾、正倾、模具转 6 个电磁铁线圈，因此需要 6 个输出端子。根据控制要求及端子数，此处选用 FX2N-48MR 继电器型 PLC 作为控制系统的主模块，它共有输入点 24 个，输出点 24 点，满足控制所需端子数。此外，我们还把触摸屏式人机界面用在 PLC 控制系统上，该触摸屏画面上有“速度设定 ” 、 “压力设定” 、 “流量设定”3 个
39、触摸式按钮，操作人员可以根据实际情况设置这些参数的大小；比例放大器也用在此控制系统中，它是通过 FX2N-4DA 4 通道 D/A 模块连接在主模块上。因此，PLC 控制外部接线图如图 3 所示。图 3 PLC 控制外部接线图3.2.6 液压锁使用的不适应性及解决方法图3-10 是典型的双联液控单向阀的液压锁紧回路，当换向阀处于中位时，两个液控单向阀立即关闭，活塞停止运动。由于液控单向阀的密封性能很好，从而能使活塞长时间被锁紧在停止时的位置。图3-10 双联液控单向阀的 图3-11 单侧的液控单向阀液压锁紧回路在实际运用中，这种回路不能用于负载强烈振动的场合。在负载强烈振动时，活塞杆带动活塞左
40、右摆动，使液压缸的有杆腔和无杆腔交替形成负压腔和受压腔，因为缸的两腔和背压相通，而背压一般为0.20.5MPa，足以开启液压锁的单向阀而进入缸中的负压区，又因为液压锁的作用，受压腔的油无法排出而被挤成高压，随着不断地振动，缸两腔的压力不断升高，在6MPa的系统，实测缸的压力为15MPa，此时，若有卸荷情况发生就会导致严重事故。一般实际应用中需要保证的活塞腔的压力，为了解决上述问题，可将回路中的双联液控单向阀改为单侧的液控单向阀，如图3-11。它完全可以起到锁紧活塞腔压力的作用，且无论执行组件如何振动，活塞杆腔永远不可能建立起压力。3.2.8 单向阀的研磨和压修钢球式单向阀在使用过程中，会因锈蚀
41、、划伤等造成密封不严的故障现象，可用研磨方法排除，恢复阀门的密封性。1磨料及研磨工具磨料的粒度是指磨粒颗粒尺寸大小。按磨粒颗粒尺寸范围，磨料可分为磨粒、磨粉、微粉和精微粉四组。研磨仅使用粒度为100号以上的磨料。用于研磨的磨料通常称作研磨粉，研磨时磨料粒度的选择，一般由研磨的生产率、工件材质、研磨方式、表面粗糙度及研磨余量等决定。磨料的研磨性能除与其粒度有关外，还与它的硬度、强度有关。磨料的硬度是指磨料的表面抵抗局部外力的能力，因研磨加工是通过磨料与工件的硬度差实现的，所以磨料的硬度越高，它的切削能力越强，研磨性能越好。磨粒承受外力而不被压碎的能力称为强度。强度差的磨粒在研磨中易碎，切削能力下
42、降，使用寿命较短。若以金刚石的研磨能力为1，则其它磨料的研磨能力如下：碳化硼0.5；绿色碳化硅0.28；黑色碳化硅0.25；白剐玉0.12；棕刚玉0.10。取一个与单向阀钢球直径相同的钢球，焊在金属棒上作为研磨阀座的工具( 见图3-14) 。图3-14 阀座的研磨2 研磨及压制阀口的方法在研磨阀座的工具钢球上涂上磨料，放入阀体内研磨阀座(见图3-14)，直到排除损伤为止。钢球上的轻微损伤，可用鹿皮布涂上磨料，以研磨排除。如损伤严重则需更换新钢球单向阀座上有严重的锈蚀、划伤时，如果只采用研磨方法，不但修复效率很低，而且还往往由于研磨后阀口工作面过宽，不容易保证单向阀的密封性。为此，目前多采用压制
43、阀口的方法，即将阀座阀口处压制成一圈很窄的圆弧面，使之与钢球接触紧密，以保持密封性。对于一般在工作中受撞击力不大或工作不太频繁的阀，可采用压制单阀口的方法(见图3-15a)； 对于在工作中受撞击力较大或工作比较频繁的阀，例如液压锁内的钢球式单向阀，可以采用压制双阀口的方法(见图3-15b) 。图3-15 单阀口和双阀口3单阀口的压制压制前，先要除去单向阀座上的损伤，使阀口处成直角。有的单向阀座可直接在平台上研磨，但对处于壳体孔内的阀座，可用平面铣刀铣削( 见图3-16) 或车削，以除去损伤。然后用细砂布打磨毛刺，用汽油洗净。压制时，将该单向阀的钢球放在单向阀座上，用压力机对钢球加压( 也可用铁
44、锤敲击)，使之在单向阀座上压出约0.3mm宽的圆弧线(见图3-17)。图3-16 用平面铣刀铣阀座 图3-17 单阀口线经过压制(或敲击) 的单向阀座，不仅能使钢球与单向阀座接触密台，而且由于加压后能使材料作冷硬化，提高了单向阀座阀口处材料的表面硬度，从而可延长单向阀的使用寿命。单向阀座经压制后，将单向阀装配好，用规定的油压或气压进行试验，不许漏油或漏气。如达不到要求，可用如图3-14所示的带钢球的研磨工具研磨单向阀座，以降低阀口处的表面粗糙度。4 双阀口的压制对于承受撞击力较大或工作频繁的单向阀，除了在钢球与单向阀座接触面处压制一道工作阀口外，还要压制一外阀口(见图3-18 )。图3-18
45、双阀口线这样，不仅可以使钢球与单向阀座接触密合，提高单向阀阀口处材料表面硬度。而且，当单向阀在工作中受液压冲击或振动等使钢球偏离单向闽轴线而撞击单向阀座时，外阀口则承受钢球的冲击力，并引导钢球滑入工作阀口，从而保护工作阀口的完好，延长阀的使用寿命压制双阀口的步骤和方法是：1)用细砂布抛光单向阀孔的边缘，除去毛刺和镀层，使表面粗糙度达到Ra 0.02m。2)用汽油清洗零件和工具。3)压制外阀口：方法是，将比工作钢球大1.21.5倍的钢球放在单向阀座上，对钢球施加垂直外力，保持30s，压入的深度为0.30.6mm ，阀口线宽窄要均匀。4)整孔：整孔的目的是去掉压外阀口时产生的毛刺。方法是，用比单向阀孔大0 5 +0.1mm的钢球压过单向阀孔。5)抛光阀口：将单向阀夹在车床上，用细砂布抛光已压制好的外阀口，表面粗糙度应达到Ra0.2m，再用汽油清洗干净。6)压制工作阀口：用工作钢球压出工作阀口，阀口线宽度约0.3 mm，并须光亮无损。7)补充加工：单向阀经压修后如仍有少量漏气时，可用如图1所示的带钢球的研磨工具再次研磨单向阀座。3.3 换向阀的使用与维修3.3.1 换向阀结构类型图示图 3-21 所示为电磁换向阀。图 3-21 电磁换向阀结构1-阀体 2-电磁铁 3-阀心 4-弹簧 5-推杆 6-手轮图 3-22 所示为电液换向阀。
