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液壓係統中閥的液壓卡分析與預防

更新时间:2019-11-28 17:51人气:0497
摘要 :液壓閥在工作時, 由於非盡對理想柱麵, 柱麵中間偏斜等啟事存在卡緊現象, 文章對液壓卡緊現象的產生進行了論述及具體力學剖析, 並提出了預防措施及解決辦法。    液壓傳動技術與液壓傳動設備在煤礦機械中廣泛使用。在液壓係統中各種壓力的建立和動作的履行是由各類控製閥來完成的。各類控製閥在結構上最多的是圓形柱麵閥芯在閥孔做直線活動的滑閥類結構。液壓係統的大多故障是由於閥芯不動作或動作不到位釀成的 。造成閥芯動作不靈敏、不可靠或不動作有以下幾種啟事: 一是外加驅動力不足或消失, 如彈簧疲憊變軟, 電磁線圈失電等; 二是由於油質不清潔, 有雜物, 或閥芯閥孔有機械劃傷, 或機械變形造成閥的卡緊。以上兩種啟事產生的液壓故障有不可恢複性, 但較輕易找出故障點及時排除。還有一種現象就是閥的液壓卡緊現象, 這類現象往往有一定自恢複性, 出現故障後, 在未做任何處理的情況下, 故障現象主動消失,係統恢複正常 。由於上述啟事, 閥的液壓卡緊現象往往不能引發重視, 但實際上係統中存在的潛伏隱患並未消除,還可能會發生故障。是以, 很有必要對液壓卡緊現象做認真的分析, 找出預防方法。

 液壓卡緊現象的產生過程

閥芯在正常工作中除受到外加驅動力外還受到液動力 、慣性力和摩擦力的感化, 而與液壓卡緊有直接關係的是摩擦力, 摩擦力的大小取決於摩擦條件。假如閥芯是被油膜懸浮在閥孔內, 摩擦力隻是液體的粘性摩擦, 閥芯運行克服的隻是液體介質的剪切力, 很小; 假如閥芯與閥孔的金屬表麵直接摩擦, 則產生邊界摩擦或固體摩擦, 摩擦力會很大。下麵分幾種情況分析:

) 假定閥芯與閥孔具有理想圓柱麵, 且有平行中間線時, 沿縫隙圓周的任何部位壓力均為相同的直線分布規律,壓力沿圓周是均布的、平衡的, 閥是被液體懸浮的, 是不產生液壓卡緊現象的。

2) 當閥芯有錐度, 且出現偏心e時(如圖) 。閥芯在加工時都不會是盡對的理想柱麵, 會有一定的錐度。由於壓力在圓周上分部不平衡而產生一個側向力P, 將P = P -式微分, 得:

式中 t———斜度,與之對應的斜角為α。式( 3 )說明P與h的關係是拋物線性質的, 因h和x是正比的線性關係, P與x關係也是拋物線性質, 其外形決定於h , 斜度t的數值, 也就是與偏心e和錐度大小有關。圖和圖2所示曲線外形是向下凹的, 由於此式中h < h,內的數值總是正的。當錐度方向相反時(如圖3) , 也就是小頭朝高壓端P 時, h 始終大於h, 使內的數值始終為負, 壓力分布曲線呈上凸狀(如圖3所示) 。分析圖, 錐體大頭朝高壓曲線下凹, 但由於偏心朝上, 閥上邊h 數值小, 下邊h 數值大, h 越小,數值越大, 所以曲線會凹得曆害些 。對應上下兩邊兩條壓力曲線的陰影區部分的麵積實際上就是發生的側向力的大小, 也可以據此判定出側向力的方向。不丟臉出圖所示的情況, 側向力是朝上的, 側向力將牢牢地把閥芯推向孔壁, 將閥芯與閥孔的間隙油膜擠出, 從而變粘性摩擦為邊界摩擦或固體摩擦, 增大了閥的摩擦阻力,在驅動力較小的滑閥或伺服閥中可能造成卡緊現象。

遵循以上方法可以分析出圖3所示的情況, 側向力正好是向下的, 與偏心方向相反, 這說明閥芯的小頭朝高壓端時的側向力有能使閥芯主動對中的感化, 不易產生液壓卡緊。

圖3 反相錐麵轉動的側向力

3) 由於彈簧在安裝時不對中而形成中間偏斜, 在此情況下將產生較大的朝上的側向力, 引發液壓卡緊。4) 某些閥由於加工後殘留毛刺等小的突起, 或者有與縫隙相當尺寸的附著物時, 突起物後側引發壓力忽然下降, 造成側向力, 把突起物牢牢地擠在縫隙中, 也可能會導致卡緊現象產生。

通過以上分析可以得出結論, 液壓閥在工作時排除因油質中的髒物或機械劃傷、物理變形而產生的機械卡緊外,由於非盡對理想柱麵, 柱麵中間偏斜等啟事仍然存在卡緊現象, 這類卡緊現象是由於壓力在圓周上分布不平衡而產生向一個方向的側向力, 從而增大閥芯運行的摩擦阻力而產生的, 這類現象是非穩態的, 在受到外界擾動後會自行消失, 稱之為液壓卡緊現象。

2 預防液壓卡緊現象的措施

) 閥芯要選擇適當的徑比, 必要時在閥芯上開環形槽, 使圓周上的壓力分布均勻 。2) 公道選擇油質, 保持一定的油膜強度, 在側向力感化下不導致間隙油膜破壞。3) 保證油質的清潔度, 這是最首要的。4) 在拆卸和裝配閥時, 對於在結構上可以顛倒的閥芯也要按原廠家的裝配方向裝配, 由於閥在加工和裝配時一般都有許可錐度方向的要求。5) 裝配彈簧時一定要對中, 對於有撓曲變形的彈簧應及時更換, 不易使用。6) 磨損過大, 閥芯與閥孔間隙過大, 表麵有劃傷、突出的閥應及時更換。

3 結 語

液壓卡緊現象的產生對液壓係統的工作穩定性有很大影響, 由於其有自恢複性, 往往被人們忽略, 假如能在實際工作中加以重視, 並有效預防, 對液壓係統工作穩定性的進步, 減少事故發生會有很大好處。

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