該系統(tǒng)在使用過程中發(fā)現(xiàn)許多問題,如錐閥反向泄漏大,錐口密封不嚴(yán),閥套變形,閥芯易磨損和被卡,基本插件密封易切,裝卸困難,控制蓋板上梭閥密封不嚴(yán),不能保證主閥芯在無信號(hào)時(shí)可靠地處于關(guān)閉狀態(tài)而造成系統(tǒng)內(nèi)泄,執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置不穩(wěn)定等。造成這些問題的主要原因是加工精度達(dá)不到要求,材質(zhì)熱處理不過關(guān)。
該系統(tǒng)在使用過程中還曾出現(xiàn)步進(jìn)梁下降時(shí)換向閥塊內(nèi)有異常撞擊聲,閥架劇烈振動(dòng),同時(shí)伴有尖叫聲,步進(jìn)梁只能斷續(xù)下降,且速度很慢。對(duì)比例閥3個(gè)測(cè)壓點(diǎn)測(cè)試,m1p,m3p點(diǎn)壓力在正常范圍內(nèi),但m2p壓力值在2.0~5.0mpa擺動(dòng)。然而,比例閥給定電壓和反饋電壓測(cè)試值都在設(shè)定的參數(shù)范圍內(nèi),未發(fā)現(xiàn)異常。再將邏輯錐閥1控制蓋板泄油口p拆開觀察,步進(jìn)梁下降時(shí),泄油口應(yīng)立即泄油,但當(dāng)m2p壓力值波動(dòng)時(shí),泄油口也斷續(xù)泄油。據(jù)此可判斷邏輯錐閥1閥芯存在內(nèi)泄,動(dòng)平衡不穩(wěn)定而造成故障。從解體情況也發(fā)現(xiàn),邏輯錐閥1基本插件閥芯嚴(yán)重磨損,閥芯錐面與閥套接觸面直徑增大。
邏輯錐閥基體插件。其功能是通過控制蓋板上的電磁鐵m2得失電來實(shí)現(xiàn)邏輯錐閥的啟閉。當(dāng)m2失電時(shí),邏輯錐閥閥芯在控制油和主閥芯彈簧作用下關(guān)閉,阻止壓力油從油口b進(jìn)入油口a。當(dāng)m2得電時(shí),控制油被堵,主閥芯彈簧油腔ap壓力油經(jīng)電磁閥泄回油箱。這時(shí)如果油口b、a壓力油作用在主閥芯上的水平力能克服彈簧力和彈簧油腔ap的背壓時(shí),主閥芯就開啟,油口b的壓力油進(jìn)入油口a。
步進(jìn)梁上升時(shí),邏輯錐閥關(guān)閉;步進(jìn)梁下降時(shí),錐閥開啟,所以可從邏輯錐閥開啟狀態(tài)的靜力平衡條件來分析故障原因。
閥開啟時(shí),假如略去閥芯自重、摩擦力和液動(dòng)力影響,作用在錐閥閥芯的力平衡方程式為:pbab+paaa=k(l+δ)+pxaap整理得:(1)式中,pb、pa為油口b、a壓力值;px為彈簧油腔背壓值;k為主閥芯彈簧剛度;l為主閥彈簧的預(yù)壓縮量;δ為主閥開口度;aa、ab為油口a、b處有效作用面積;aap為彈簧油腔ap處有效作用面積。
由(1)式可看出,主閥芯的開口度與主油口b、a壓力值及其有效作用面積、彈簧油腔背壓等有關(guān)。對(duì)于預(yù)先制定好的基本插件,主閥芯彈簧剛度和預(yù)壓縮量不變。所以,當(dāng)閥芯與閥套由于閥芯磨損而造成油口b壓力油進(jìn)入彈簧油腔ap時(shí),px增大,使主閥芯開口度δ變小。
當(dāng)閥套配有小錐面磨損,造成油口b、a有效作用面積分配發(fā)生變化,即aa值增大,ab值減少。但pa為系統(tǒng)背壓,相對(duì)于pb的壓力值很小,所以pbab和paaa不能平衡,導(dǎo)致閥芯向右移動(dòng),閥芯開口度減小,這時(shí)油口b壓力升高,閥芯向左移動(dòng)。這樣,閥芯在閥套內(nèi)的反復(fù)振蕩過程引起過流壓力變化不均而產(chǎn)生尖叫聲和振動(dòng)。機(jī)加工和裝配上的原因可造成閥芯和閥套沿軸線方向配合間隙不等,產(chǎn)生不平衡的徑向液動(dòng)力,如果該力不平衡,閥芯移動(dòng)時(shí)將產(chǎn)生很大的摩擦阻力,使閥芯移動(dòng)困難。因此,在閥芯表面開有平衡槽,如果閥芯表面磨損,平衡槽會(huì)失去作用而造成閥芯故障。另外,油封長(zhǎng)度過長(zhǎng),換向時(shí)產(chǎn)生困油沖擊,也是不可忽視的原因。
綜上所述,邏輯錐閥故障原因有:(1)閥芯磨損造成內(nèi)泄平衡槽失去作用;(2)進(jìn)出油口有效作用面積分配變化造成基本插件開啟壓力降低;(3)機(jī)加工誤差和裝配水平達(dá)不到技術(shù)要求。故障處理
從現(xiàn)場(chǎng)解體情況看,閥芯表面單面磨損,閥芯與閥套接觸面幾乎到zui大徑,即油口b有效作用面積幾乎不存在。所以處理該閥故障首先必須把油口b有效作用面積恢復(fù)為設(shè)定值。從圖2可以看出,在閥套內(nèi)有一小錐面,可將其縮短,這樣ab將增大,但機(jī)加工較困難,測(cè)量不方便。所以在實(shí)際處理過程中沒有采用此方法。在實(shí)際處理過程中,將閥芯制成雙錐面,aa∶aap=1∶1.12,zui大接觸面直徑為37.5mm,可基本達(dá)到設(shè)定值。
通過對(duì)該閥閥芯的改進(jìn),消除了故障。由于采用了雙錐面閥芯,使油口a、b有效作用面積分布在2個(gè)不同的錐面上,且在錐面磨損時(shí),有效面積互不干涉。提高了閥的可靠性。