YCS-B型多功能實驗臺液壓系統中溢流閥常見故障診斷

闞玉錦 蘇進 丁響林

摘要：液壓系統中溢流閥是用來控制和調節液壓系統的壓力，使被控制系統的壓力維持恒定，實現穩壓、調壓或限壓作用，是液壓系統中非常重要的元件。但溢流閥故障也比較多，影響了液壓系統的正常工作，本文就YCS-B型實驗臺液壓系統中溢流閥常見故障及診斷進行分析。

關鍵詞：液壓系統;溢流閥;故障診斷

一、概述

YCS-B型多功能液壓實訓臺主要用于液壓回路連接實驗、液壓元件性能實驗、液壓組合實驗及液壓技術課程設計等。該實訓臺的液壓泵站，主要由電機、液壓泵、溢流閥、電磁換向閥等組成了一固定的液壓泵站模塊以供實驗實訓需要，其實訓臺液壓系統原理圖如圖1所示。

二、溢流閥工作原理

YCS-B型液壓實訓臺液壓系統中采用的是先導型溢流閥，其結構如圖2所示，由先導閥和主閥兩部分組成。先導閥實際上是一個小流量的直動型溢流閥，閥芯是錐閥，用來控制壓力;主閥閥芯是滑閥，用來控制溢流流量。其工作原理如圖2所示，壓力油p經進油口P、通道a進入主閥芯5底部油腔A，并經節流小孔b進入上部油腔，再經通道C進入先導閥右側油腔B，給錐閥3以向左的作用力，調壓彈簧2給錐閥以向右的彈簧力。當油液壓力p增大，使作用于錐閥上的液壓作用力大于彈簧2的彈簧力時，先導閥開啟，油液經通道e、回油口O流回油箱。這樣，在系統壓力超過調定壓力時，溢流閥溢油，不超過時則不溢油，起到限壓、溢流作用。

三、液壓系統中溢流閥常見故障診斷

溢流閥在使用中，常見的故障有噪聲、振動、閥芯徑向卡緊和調壓失靈等故障。

（一）噪聲和振動

溢流閥的噪聲有流速聲和機械聲二種。流速聲中主要由油液振動、空穴以及液壓沖擊等原因產生的噪聲。機械聲中主要由閥中零件的撞擊和磨擦等原因產生的噪聲。

（1）壓力不均勻引起的噪聲

先導型溢流閥的先導閥部分是一個易振部位如圖2所示。在高壓情況下溢流時，先導閥的軸向開口很小，過流面積很小流速很高，可達200米/秒，易引起壓力分布不均勻，使錐閥徑向力不平衡而產生振動。另外錐閥和錐閥座加工時產生的橢圓度、導閥口的臟物粘住及調壓彈簧變形等，也會引起錐閥的振動。

由于有彈性元件（彈簧）和運動質量（錐閥）的存在，構成了一個產生振蕩的條件，而導閥前腔又起了一個共振腔的作用，所以錐閥發生振動后易引起整個閥的共振而發出噪聲，發生噪聲時一般多伴隨有劇烈的壓力跳動。

（2）空穴產生的噪聲

當由于各種原因，空氣被吸入油液中，或者在油液壓力低于大氣壓時，溶解在油液中的部分空氣就會析出形成氣泡，這些氣泡在低壓區時體積較大，當隨油液流到高壓區時，受到壓縮，體積突然變小或氣泡消失;反之，如在高壓區時體積本來較小，而當流到低壓區時，體積突然增大，油中氣泡體積這種急速改變的現象。氣泡體積的突然改變會產生噪聲，又由于這一過程發生在瞬間，將引起局部液壓沖擊而產生振動。先導型溢流閥的導閥口和主閥口，油液流速和壓力的變化很大，很容易出現空穴現象，由此而產生噪聲和振動。

（3）液壓沖擊產生的噪聲

先導型溢流閥在卸荷時，會因液壓回路的壓力急驟下降而發生壓力沖擊噪聲。愈是高壓大容量的工作條件，這種沖擊噪聲愈大，這是由于溢流閥的卸荷時間很短而產生液壓沖擊所致在卸荷時，由于油流速急劇變化，引起壓力突變，造成壓力波的沖擊。壓力波是一個小的沖擊波，本身產生的噪聲很小，但隨油液傳到系統中，如果同任何一個機械零件發生共振，就可能加大振動和增強噪聲。所以在發生液壓沖擊噪聲時，一般多伴有系統振動。

（4）機械噪聲

先導型溢流閥發出的機械噪聲，一般來自零件的撞擊和由于加工誤差等產生的零件磨擦。在先導型溢流閥發出的噪聲中，有時會有機械性的高頻振動聲，一般稱它為自激振動聲。這是主閥和導閥因高頻振動而發生的聲音。它的發生率與回油管道的配置、流量、壓力、油溫（粘度）等因素有關。一般情況下，管道口徑小、流量少、壓力高、油液粘度低，自激振動發生率就高。減小或消除先導型溢流閥噪聲和振動的措施，一般是在導閥部分加置消振元件。消振套一般固定在導閥前腔，即共振腔內，不能自由活動。

在消振套上都設有各種阻尼孔，以增加阻尼來消除震動。另外，由于共振腔中增加了零件，使共振腔的容積減小，油液在負壓時剛度增加，根據剛度大的元件不易發生共振的原理，就能減少發生共振的可能性。消振墊一般與共振腔活動配合，能自由運動。消振墊正反面都有一條節流槽，油液在流動時能產生阻尼作用，以改變原來的流動情況。由于消振墊的加入，增加了一個振動元件，擾亂了原來的共振頻率。共振腔增加了消振墊，同樣減少了容積，增加了油液受壓時的剛度，以減少發生共振的可能性。

在消振螺堵上設有蓄氣小孔和節流邊，蓄氣小孔中因留有空氣，空氣在受壓時壓縮，壓縮空氣具有吸振作用，相當于一個微型吸振器。小孔中空氣壓縮時，油液充入，膨脹時，油液壓出，這樣就增加了一個附加流動，以改變原來的流動情況。故也能減小或消除噪聲和振動。

另外，如果溢流閥本身的裝配或使用權用不當，也都會造成振動，產生噪聲。如三節同心式溢流閥，裝配時三節同心配合不當，使用時流量過大或過小，錐閥的不正常磨損等。在這種情況下，應認真檢查調整，或更換零件。

（二）閥芯徑向卡緊

因加工精度的影響，造成主閥芯徑向卡緊，使主閥開啟不上壓或主閥關閉不卸壓，另因污染造成徑向卡緊。

（三）調壓失靈

溢流閥在使用中有時會出現調壓失靈現象。先導型溢流閥調壓失靈現象有二種情況：一種是調節調壓手輪建立不起壓力，或壓力達不到額定數值;另一種調節手輪壓力不下降，甚至不斷升壓。出現調壓失靈，除閥芯因種種原因造成徑向卡緊外，還有下列一些原因：

（1）主閥體阻尼器堵塞，油壓傳遞不到主閥上腔和導閥前腔，導閥就失去對主閥壓力的調節作用。因主閥上腔無油壓力，彈簧力又很小，所以主閥變成了一個彈簧力很小的直動型溢流閥，在進油腔壓力很低的情況下，主閥就打開溢流，系統就建立不起壓力。

壓力達不到額定值的原因，是調壓彈簧變形或選用錯誤，調壓彈簧壓縮行程不夠，閥的內泄漏過大，或導閥部分錐閥過度磨損等。

（2）阻尼器堵塞，油壓傳遞不到錐閥上，導閥就失去了支主閥壓力的調節作用。阻尼器（小孔）堵塞后，在任何壓力下錐閥都不會打開溢流油液，閥內始終無油液流動，主閥上下腔壓力一直相等，由于主閥芯上端環形承壓面積大于下端環形承壓面積，所以主閥也始終關閉，不會溢流，主閥壓力隨負載增加而上升。當執行機構停止工作時，系統壓力就會無限升高。除這些原因以外，尚需檢查外控口是否堵住，錐閥安裝是否良好等。

（四）其它故障

溢流閥在裝配或使用中，由于O形密封圈、組合密封圈的損壞，或者安裝螺釘、管接頭的松動，都可能造成不應有的外泄漏。

如果錐閥或主閥芯磨損過大，或者密封面接觸不良，還將造成內泄漏過大，甚至影響正常工作。

四、總結體會

液壓系統中溢流閥的故障是不可見的、是隨機的、偶然性的，對于常見的溢流閥故障診斷，要進行系統的總結;在使用過程中遇到相似的故障，就可針對性的，快速的診斷出溢流閥故障點，提高診斷效率。

參考文獻：

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[4]丁響林.《液壓與氣壓實訓指導》.中國科學技術大學出版社.2019.2.

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