液压控制元件阀芯故障的分析诊断与维护方案

　　1 控制元件的分类及结构形式

　　在液压系统中，控制元件(液压阀)是用来控制液流的压力、流量及方向，影响液压系统性能和可靠性的重要元器件。

　　液压阀按其功能作用分为压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀三类;按其结构形式则分为滑阀类和锥阀类两种。滑阀类的阀芯为圆柱形，通过阀芯在阀体孔内的相对滑动改变液流通路开口的大小控制液流参数。滑阀类控制阀工作原理简单，加工制造及安装方便，通常用作普通方向阀、比例阀、伺服阀的主阀等，其密封性能较差。锥阀类的阀芯为圆锥形，利用阀芯相对阀坐孔的位移改变液流通路开口的大小控制液流参量。阀芯为球形的球阀，因其性能与锥阀相似，也可归类于锥阀类。锥阀类控制阀的密封性好，可靠性高，可通流量较大，通常结合弹簧使用组成压力阀，如溢流阀，减压阀等。除此之外还有一些阀为了实现特殊的功能，在其阀芯的设计上同时包含了滑阀和锥阀的结构，如调速阀以及带有外控油路的单向阀和压力阀(图1)。

　　2 液压阀阀芯的工作原理及故障现象

　　2.1 液压阀阀芯的工作原理

　　液压阀的基本结构包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内作相对运动的装置，其中驱动装置有手调机构、弹簧或电磁铁、液压力。

　　普通锥阀类的阀芯与阀体之间采用的是线性密封，密封效果较好，可靠性较高。而采用滑阀结构的控制阀的阀芯与阀体之间存在相对位置的滑动，因此阀芯与阀体孔之间采用的是间隙配合。根据流体力学缝隙流动公式可知，在工作压差一定时，阀芯与阀体孔的配合间隙越小则阀体的密封性能越好，内泄量也就越小，提高系统效率减少油液发热量。但配合间隙过小，会使阀芯动作不灵敏，甚至使阀芯卡死。因此，为确保滑阀的密封性同时确保阀工作的可靠性，一般取阀芯与阀体孔之间的半径间隙δ=0.005～0.04mm，阀芯直径大时取大值。

　　2.2 液压阀常见的阀芯故障

　　液压阀阀芯故障可分为两类：阀芯密封不严有内泄、阀芯动作异常。

　　2.2.1 阀芯密封不严有内泄

　　多出在锥阀形式的阀上。当阀芯关闭控制口时，由于阀芯与阀座接触不紧密或弹簧断裂等，不能将液流完全封闭而产生泄漏。

　　2.2.1 阀芯动作不到位、不灵敏或无动作

　　在滑阀机构中，由于阀芯与阀体采用的是间隙配合，加工精度要求很高。因此阀的工作性能很容易受到自身与外界因素的干扰，主要造成阀芯工作异常的原因有以下几方面：

　　阀芯和阀体的配合面上有划伤、生锈造成阀芯卡阻甚至卡死;油液污染以及系统管路中的大颗粒物造成阀芯卡阻甚至卡死;动换向阀或外控压力油(气体)压力过低导致阀芯移动异常;油温过低或油液粘度过高导致换向阀芯运动阻力增加;油温过高，阀芯受热变形;安装阀块时，连接螺钉的紧固力不同、安装基面平面度超差等导致阀体变形;阀体内弹簧的质量问题。