浅析电液比例方向阀液压卡紧现象.doc

液压英才网豆豆转载 **公司60吨炼钢电弧炉液压系统，炉盖旋转采用液压驱动，控制阀为4WRZ16型电液比例方向阀，如图1所示。在系统调试和试生产阶段，炉盖时常出现不能旋转等故障。有时炉盖旋出到位，停顿数分钟，向炉内加完料后，便不能旋回，对炼钢生产造成严重影响。 图1 4WRZ16型电液比例方向阀2 故障原因查找及确认 在操控台按压操作按钮，发现炉盖不能旋转，便怀疑是电气故障。 首先，查找电气接线是否正确、线头是否脱落。再调出PLC控制程序，检查是否合理。然后，按压操作按钮，在PLC控制程序中，监控电气元器件是否正常动作；同时，在比例阀的放大器上，用万用表测量是否有输入输出电流，其值是否正常。经检查，都没有发现错误和不当之处。 在电气线路和控制程序方面未找出原因后，便将注意力集中到液压阀上。当炉盖在电气操控不能动作时，手动推动比例阆的先导阆应急手动推杆，发现先导阀芯有卡死现象，需用很大的力才能推动换向。一旦手动换向，便可用按钮操纵先导阀。但是，当停顿时间稍长时(从数分钟到半小时)，炉盖又不能动作。 液压系统停运时，先导阀的阀芯并无卡阻现象。液压系统运行、系统有压力时，先导阀的阀芯便出现卡阻现象。拆解先导阀，却没有发现大颗粒杂质，阀芯也没有拉伤拉毛痕迹。据此可以判断，炉盖不能动作，是由于比例阀的先导阀芯产生液压卡紧现象。3 液压卡紧现象分析 4WRZ16型电液比例方向阀如图1所示，为两级阀，主阀为一个液动阀，先导阀为一个双三通直动比例减压阀，型号为3DREP6。该先导阀为滑阀式结构，主要由左右两个比例电磁铁、壳体、控制阀芯和两只压力检测阀芯组成。比例电磁铁得电，推动先导阀控制阀芯，输出与电流成比例的先导压力油，到主阀的左腔或右腔，克服主阀弹簧弹力，推动主阀芯移动，实现换向，输出压力油。先导控制油压力大小决定了主阀芯的开口量，从而决定了输往执行机构的压力油流量大小。比例电磁铁轮换得电，使主阀两腔轮换通先导控制油，主阀实现换向。 尽管比例电磁铁得电，如果先导阀控制阀芯被卡住，电磁铁不能推动使其换向，没有先导控制油通往主阀芯，还是不能控制主阀芯，输出压力油，驱动炉盖旋转。 图2 先导阀阀芯与阀套的配合 图2为先导阀阀芯与阀套的配合示意图，两者偏心距为e，当滑阀的阀芯与阀套间液流的径向力不平衡时，会使阀芯偏心加大，最终使阀芯压向阀套内壁面，出现卡紧现象，这种现象就称为液压卡紧。3．1 液压卡紧发生的条件 (1)阀芯与阀套存在偏心。 (2)阀芯与阀套间的缝隙有锥度。 (3)在有锥度缝隙中，沿液体流动方向缝隙是逐渐扩大的。 当以上三条件同时出现时，才会出现液压卡紧，但当阀芯在阀套中倾斜成一定角度，或当阀芯有突起部分时，也可能产生液压卡紧。3．2 液压卡紧力的计算 如图2所示，作用在阀芯上的径向液压卡紧力的大小可用下式计算： F =K(Pl—P2)Ld式中，F 一径向液压卡紧力 K一卡紧力系数 P1-P2一阀芯台肩两端压力差，P1P2 L一阀芯台肩长度 d一阀芯直径 液压卡紧力乘阀芯与阀套的干磨擦系数u，则得阀芯移动时的轴向磨擦阻力： Ff=uK(Pl-P2) 当先导阀的比例电磁铁推力小于阀芯移动时的轴向磨擦阻力时，先导阀控制阀芯就不能移动，没有先导控制油输出，主阀则不动作，从而无法输出压力油，去驱动炉盖旋转。 卡紧力F的大小与卡紧力系数、滑阀直径、阀芯凸肩长度、工作压差成正比。改变K、d、L、P1、P2中任意一项，都能改变卡紧力的值，避免出现阀芯卡死。 对于一个给定的系统和阀，参数K、d、L不能轻易变更，可变的是阀芯台肩两端压力差P1一P2。对电液比例方向阀而言，调低先导阀的控制油源压力，就相当于减小了阀芯台肩左端压力P1，也就减小了径向液压卡紧力F。 4WRZ16型比例阀的先导阀对控制油压力大小有使用要求，其范围为3～10 MPa，江阴华润制钢有限公司电炉液压系统采用恒压变量泵供油，系统压力为16 MPa。驱动炉盖旋转的4WRZI6型比例阀，其先导阀的控制油采用内控方式，控制油未经减压，为系统压力16 MPa，其值大大超过10 MPa的压力上限。这就使得阀芯台肩两端压力差过大，导致液压卡紧力剧增，阀芯容易卡死。为此，在先导阀下面加装一个叠加式减压阀ZDR6DP2—30／75YM，并把控制油压力调节为5 MPa。这样可大大降低液压卡紧力，避免阀芯卡死。3．3 液压卡紧力与油液污染度的关系 液压卡紧