先导式溢流阀工作原理和常见故障处理

摘要：本文首先简要介绍先导式溢流阀的结构和工作原理，随后对先导式溢流阀几种常见故障原因进行分析，并针对性的给出了故障处理方法。

关键词：先导式溢流阀;液压系统;主阀芯

0引言

在大多数液压系统中，溢流阀是不可缺少的液压元件。它控制着系统的压力，保护着系统的安全。它是否正常工作决定着液压系统能否正常工作。因而，它是液压系统中的重要元件。溢流阀的重要用途有：（1）作调压阀用。溢流阀溢流时，可维持阀进口压力亦即系统压力恒定。（2）作安全阀用。只有在系统超载时，溢流阀才打开，对系统起过载保护作用，而平时溢流阀是关闭的。此时溢流阀的调定压力比系统压力大10%～20%[1]。（3）作背压阀用。溢流阀装在系统的回油路上，产生一定的回油阻力，以改善执行元件的运动平稳性。（4）作远程调压阀用。溢流阀通过管路连接先导式溢流阀遥控口实现远程调压。（5）作卸荷阀用。通过电磁换向阀控制先导式溢流阀遥控口实现卸荷。

1先导式溢流阀结构和工作原理

1.1先导式溢流阀的结构

先导式溢流阀的结构下如图1所示：

1.2先导式溢流阀的工作原理

压力油进入主阀的进油口P、主阀活塞下腔B1后，经主阀芯6上的阻尼孔5进入主阀活塞上腔B2，再经先导阀体上的油道进入导阀腔，并作用于锥形导阀芯1上。当油压较低，即油液对导阀芯的油压作用力小于调压弹簧9的预紧力时，先导阀关闭，主阀活塞下腔、主阀活塞上腔、导阀腔都充满油，但不流动。这时，主阀活塞下腔、主阀活塞上腔、导阀腔等各腔中的油压力相等。由于主阀芯6中部大圆柱体（即活塞）的上端有效面积A2大于下两端有效面积A1，两者之比 A2/A1 按经验一般取为 1.03～ 1.05[2]，则主阀芯6在油压作用力和主阀弹簧预压力的作用下压紧在主阀座7上，即溢流阀关闭不溢流[3]。

当因负载变化而使系统油压增大时，主阀活塞下腔、主阀活塞上腔、导阀腔等各腔中的油压也随之升高。当油压升高到一定值后，即导阀腔中压力油对锥形导阀芯1的作用力大于调压弹簧9的预紧力时，锥形导阀芯1被推开，便有小量油液经阻尼孔5和先导阀阀口、主阀芯中心孔、溢油口T返回油箱。这时，虽然由于有油液流过阻尼孔5而在主阀芯活塞下腔和上腔之间形成压力差，但因流量小而使所形成的压力差不大，还不能足以克服主阀弹簧预压力和主阀活塞上下两端面积差的影响，因此主阀芯还不能打开。只有当油压力继续升高使锥形导阀芯的开启量增大到一定程度，即油流量（流过阻尼孔的油流量）增大到使主阀芯活塞下腔和上腔之间形成的压力差升高到一定程度时，油压对主阀芯的作用力大于主阀弹簧预压力、阀芯移动摩擦阻力和主阀芯重力之合力，主阀芯则开启离开主阀座，大部分油液便通过主阀阀口、并经溢油口T返回油箱，使系统油压力不再升高而保持在所调定的压力值。

当因负载变化而使系统油压降低时，导阀芯首先关闭，重新使主阀活塞下腔、主阀活塞上腔油压相等，主阀芯便在主阀弹簧作用下关闭，停止溢流。由此可见，导阀起感受压力变化的作用，主阀起主要的溢流作用。调压手轮10可改变调压弹簧9的预紧力，也就改变了溢流阀的调定压力，即限制了整个系统的最大工作压力。

2先导式溢流阀常见故障分析

2.1先导式溢流阀部件故障分析

①主阀节流小孔堵死

主阀节流小孔很小，一般孔径为0.8-1.2毫米[4]，最容易被油液中橡胶密封件的细小碎块、油漆小片等堵塞。节流小孔一旦被堵，当主阀上方的油液经先导阀排出一部分后，没有油液来进行填补，先导阀关闭后，便形成局部真空。由于主阀弹簧很软，所以主阀被轻而易举地打开，而且一直打开着。油液经打开的主阀回油箱，致使执行元件无法工作。

②主阀芯卡死

两种情况：主阀芯开启时被卡死，则系统无压力。主阀芯关闭时被卡死则系统压力急剧升高。

③先导阀被卡死

如果先导阀在关闭时被卡死，则系统压力急剧升高。

2.2先导式溢流阀故障现象分析处理

①调节无压力

故障原因：阻尼孔堵塞主阀芯在开启位置被异物卡死，主阀芯复位弹簧弯曲或折断先导阀调压弹簧折断。

处理方法：清除异物，清洗阻尼孔和主阀芯更换复位弹簧或调压弹簧。

②压力调不高

故障原因：主阀芯与阀套配合不良，造成内泄先导阀的锥阀与阀座密封不良，造成内泄调压弹簧长度不足，弯曲或刚度太差。

处理方法：用细砂纸研磨阀芯与阀座，清除毛刺，若配合间隙过大，可更换阀芯和阀座用合格的弹簧更换调压弹簧。

③压力突然上升

故障原因：主閥芯工作时，在关闭状态下突然被异物卡死先导阀的锥阀打不开，调压弹簧弯曲卡死。

处理方法：清除异物，清洗阀芯更换调压弹簧。

④压力突然下降

故障原因：主阀芯工时，在开启位置突然被卡死，阻尼孔突然被堵先导阀调压弹簧突然折断。

处理方法：清除异物、清洗阀芯更换调压弹簧。

⑤异常噪声和振动

故障原因：阀芯与阀座配合不良调压弹簧弯曲并且与调节杆不同轴。

处理方法：更换一只合格的溢流阀。

3结论

先导式溢流阀在液压系统中是必不可少的压力控制元件，其故障问题一直影响着液压装置的正常运行。本文比较详细地分析了先导式溢流阀的结构、工作原理、主要特性及各种故障产生原因并找到了相应故障排除的方法，在生产实践中有较大的应用价值。

参考文献

[1]郑淑娟，陶涛.先导式溢流阀的动态特性研究[J].煤矿机械，2012，33（2）：51～53.

[2]中国机械工程学会设备与维修工程分会 《机械设备维修 问答丛书》组委会编.液压与气动设备维修问答.北京：机械工业出版社‚2002.

[3]章宏甲.液压传动.北京：机械工业出版社‚1996.

[4]赵显新.工程机械液压传动装置原理与检修.沈阳：辽宁科学技术出版社‚1999.

作者简介：乔小东（1994.12），男，湖北荆门人，本科，助理工程师，工作单位：长江三峡通航管理。