液压猾阀卡紧现象的原因及对策浅析.pdf

液 压 猾 阀 卡 紧 现 象 的 原 因 及 对 策 浅 析 口许毅 莱芜职业技术学院 机电系莱芜2 7 1 1 0 0 摘要从零件加工、 系统工况等方面分析了发生液压滑阀卡死现象的原因， q - a v 同成因， 提 出了行之有效的解决 方案。 关键词 液压卡紧加工质量均压槽 中图分类号 T H1 3 7 ． 5 2 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 04 9 9 8 2 0 0 8 0 60 0 4 1 0 3 液 体 流过 阀芯 阀 体 间 的缝 隙 时 ， 作 用 在 阀 芯上 的 径 向力使 阀芯卡 住 ， 叫作 液 压卡 紧 。 液 压元 件 出现 液压 卡 紧时 ， 会 对 阀 的工作 性 能产 生很 大 的影 响 。 轻 度 的液 压卡 紧 ， 使液 压元 件 内的相对 移 动件 如 阀芯 、 叶 片 、 柱 塞 、 活塞 等 运 动 时 的摩 擦阻 力增 加 ， 造成 动作 迟缓 ， 甚 至 动作错 乱 的现 象 ； 严重 的液压 卡 紧 ， 使 液压元 件 内的 相对 移动 件 完 全卡 住 ， 不 能运 动 ， 造 成 不 能 动作 如换 向阀不 能 换 向 ， 柱 塞 泵柱 塞 不 能 运 动 的现象 ， 手柄 的 操作 力增 大 。 笔者 对 推 土机 的液 压 系统故 障调 查 发现 ， 由控制 阀卡 紧 引起 的故 障超 过2 2 ％ ， 而其 维 修 用 时 占 维 修总 用 时 的2 0 ％ 以上 。 有 效避 免液 压 卡紧 现象 ， 可 降 低维 修 费用 ， 极大 地 提高工 作 效率 】 。 1 液压卡紧现象的成因分析f 2 , 3 】 1 ． 1 径 向 力 不 平 衡 引起 的 液 压 卡 紧 产 生液 压卡 紧 的主要 原 因是 滑 阀副几 何形 状误 差 和 同 心 度 变 化 引 起 的 径 向 不 平 衡 液 压 力 ， 此 液 压 力 引 起液 压卡 紧 。 阀芯 上 产生 径 向不平 衡 液压 力 或 称 液压 侧 向力 的各种 情 形 ， 见 图1 所示 。 图 1 a 为 阀芯 与 阀孔 无 几 何 形状 误 差 ， 轴 心 线 平 行 但 不 重 合 的情 况 。 这种 情 况 下 阀 芯周 围间 隙 内压 力 分 布是 线 性 的 图 中 。 和 A 线 所 示 ， 且 各 方 向相 等 ， 因此 阀芯 上不 会产 生径 向不平 衡力 。 图 1 b 为 阀 芯 因加 工 误 差 而 带 有倒 锥 锥 部大 端 朝 向高 压 腔 ， 阀芯 与 阀孔轴 线 平 行 但 不重 合 ， 即有 偏 心 。 阀 芯受 到径 向不 平衡 力 的作 用 图 中 曲线 A 和 A 间 的阴 影部 分 ， 使 偏 心距 越 来 越 大 ， 直 到 阀 芯与 阀孔 接 触 为止 ， 这 时径 向不 平衡 力 达 到最 大值 ， 甚 至产生 了 干 摩 擦 。 图 1 C 为 阀芯带 有顺 锥 ， 阀芯 与 阀孔 轴 线平 行 ， 并 有 偏 心 。 虽 然 阀 芯 受 到 不 平 衡 力 的作 用 ， 但 这 种 力 使 阀 芯 与 阀孔 间 的偏 心 距减 小 ， 使 径 向不 平 衡力 减 到 最小 值 ， 即可 以使 阀芯 自动定 心 。 图 1 d 为 阀 芯 与 阀孔 无 几 何形 状 误 差 ， 但 由于 安 收稿 日 期 2 0 0 7 年1 2 月 机械制造4 6 卷第5 2 6 期 装 等 原 因 ， 阀芯 在 阀孔 中倾 斜 ， 径 向不平 衡 力 和转矩 都 比较 大 。 图 1 e 为 阀芯 高压端 有 局部 突起 磕 碰 、 毛 刺或 杂 质 附于 阀芯上 ， 这 时 突起部 分 背后 的液流 造成 较 大 的 压 降 ， 使 阀芯受 到 不平衡 液 压力 ， 这 种 力作 用结 果 是把 阀芯 突起 部分 推 向孔壁 。 通 过分 析 ， 我们 可 以看 到 阀芯带 有倒 锥 、 阀芯在 阀 孔 中倾 斜及 阀芯 高压 端有 局部 突起 这 三 种情 况会 引起 径 向 不 平 衡 液 压 力 ， 从 而 引 起 液 压 卡 紧 。 1 ． 2阀 芯 、 阀孔 加 工质 量 差 径 向不s ir - 衡 力与 滑 阀副几 何形 状 误 差和 同 心度有 关 ， 而 这些误 差 与加 工质 量有 密切 关 系 ， 各种 几何 形状 误 差 的形 成原 因如下 。 2 0 0 8／ 6 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 1 由于车 、 磨床 主 轴 回转 卡盘 与尾 架顶 尖不 同 心 ， 或 刀 架 、 砂 轮 架 切 削行 走 轨 迹 与工 件 回转 中心 线 不 平 行 ， 加工 的 阀芯 有锥 度 ， 当 锥 度大 端 在高 压 腔 ， 便 形 成 液 压 卡 紧 ； 2 阀芯 热 处 理 后 ， 没 有 时效 处 理 ， 时 间一 长 ， 内应 力 释放 而 变形 ， 产 生 阻力 ； 3 阀芯 阀孔 轴 向拉 毛而产生 径 向不 平衡液压 力 ； 4 阀芯锐 边 因磕碰 形 成 突起 ， 而产 生 液压力 矩 ， 使 突起部 分 压 向阀孔 ； 5 阀芯 台肩 环形 槽 是 在 热 处理 前 加 工 的 ， 阀芯 热 处 理后 再精 加工 ， 有 可 能使 环形 槽深 浅 不一 致 ， 而产 生 径 向不 平衡 液压 力 ； 6 阀芯 台肩 的环形 端 面 与 轴线 垂 直 度 误差 大 ， 易 产生 阀芯 转动 力矩 ， 若 阀芯 与 阀孔 间 隙较小 ， 阀芯 容 易 卡 住 。 1 ． 3 油 液 中极 性 分 子 的 吸 附作 用 不 平 衡 径 向力 使 阀芯 向阀孔 一 边 靠 近 ， 因而 产 生 阻碍 阀芯 运动 的摩 擦力 。 间隔 ～段 时 间后 ， 轴 向卡紧力 突然增 加 ， 甚 至在卸 压 后仍 紧 密地 粘 附在孔 壁上 ， 这 是 由 于油 液 中 的极 性 分 子 如 油 性 的酸 类 物 质 堵 塞所 致 。 在高 压 下 ， 轴 向卡 紧 力 总是 迅 速 产生 高 压 下 停 留 86 0 s ， 然 后趋 向一最 大 值 。 卸压 后 ， 轴 向卡 紧 自然 消 失 的时间 比形成 的时 间稍 长 。 1 ． 4滑 阀 移 动 时 的 附 加 阻 力 与径 向力 产 生 的 同 时 ， 有 时 阀芯 或 阀套 在 工 作 压 力 下 产 生 弹性 变 形 的 附加 阻力 ， 以及 在 阀芯 和 阀套 间 隙 中液体 边 界 层 产 生 的 附加 阻 力 。 这 些 阻力 使 阀芯运 动 产 生 轴 向 卡 紧 。 1 ． 5 油 液 中 杂 质 楔 入 配 合 间 隙 由于 油 液 污染 ， 固体 颗粒 堵 塞 或 淤积 在 滑 阀 间 隙 内 ， 导致 液 压卡 紧 、 操 作 失灵 ， 并 可能 引发 事故 。 由于液 压元 件受 污 染物 的磨 损 和侵 蚀 ， 致使 摩擦 副摩 擦 变形 ， 产 生不 同心 度 ， 也会 发生 液压 卡 紧 。 油液 中杂质 颗 粒有 效 直径 大 于1 0 m会 对摩 擦 副产 生磨 损 ， 而大 于 1 5 m 的杂质颗 粒 会直 接 导致 卡死 。 即使 液 体相 对纯 净 ， 长 时 间 的运行 ， 也 会使 摩 擦副 零件 出现不 同 心的现 象 ， 形 成 圆锥 环形 间隙 ， 引 起 液压 卡 紧现象 。 1 ． 6干 式 电磁 阀 上 的 电磁 推 杆 偏 斜 干式 电磁 换 向阀上 的 电磁 铁 推 杆采 用 动 密封 ， 摩 擦 阻力较 大 ， 且 阀芯两 端 有 中心孔 ， 若 中心 孔大 而推 杆 尺 寸 小 ， 推 杆 插 入 阀 芯 中孔 后 倾 斜 ， 使 阀芯 移 动 不 灵 活 ， 甚 至不 能 换 向而卡 死 。 从 液 压 卡 紧现 象 中可 知 ， 液 压卡 紧力 是造 成液 压 卡死 的 内在原 因。 1 ． 7 系统 工作参 数 偏 高 系统 工 作 压 力偏 高 ， 使 磨损 加 剧 ， 使 阀芯 、 阀体 产 生 形状 误 差 ， 阀 的 泄 漏 增 大 ， 引 起 油 液 和 阀 的温 升 偏 2 ∞ 8／ 6 高 。 阀 芯 处 于 高 温 的 油 液 中 ， 温 升 速 度 远 大 于 阀 体 阀 块 ， 使 得配 合 间隙减 少 ， 甚 至 发生 卡 紧 。 系统 工作 流量偏 大 ， 阀从 通 到 断 、 从 断到通 或换 向 时 ， 由于液 动力 对 阀芯有 很 大 的冲击 ， 使 阀芯偏 离 中心 位 置 ， 产生 液压 卡紧 。 2 消除液压卡紧的措施 2 ． 1 开 均 压 槽 由于加 工 圆柱体 或 阀套 缸筒 等 内孔 时不 可 能绝 对 元 锥 度 ， 又 由于 圆柱 滑 动副 间 隙 中 ， 除 了少 数特 例外 ， 流体 往往 不 可 能 固定 单 一 的 流 向 ， 所 以卡 紧力 是 客 观 存 在 的 ， 我 们只 能采 取措 施减 小 它 。 简单 而行 之 有效 的 方 法是 在 圆柱体 上 或 阀套 缸 筒 等 内孔开 平衡 压强 的槽 均压 槽 ， 因为 既然 产 生 液压 卡 紧 力 的原 因是 圆柱 体 上 压 强分 布 不 均 匀 ， 而 开 了均 压 槽 就 能 使 圆柱 体 上 不 同压强 区互 相沟 通 ， 使 压 强分 布趋 于 均匀 ， 这 个 问题 就 得 到解 决 。 通过 实践 证 明 ， 在 阀芯 上 开一 条槽 可使 卡 紧 力 减少 到元 均压 槽 的5 8 ％ ， 开三 条槽 可 降到 2 4 ％ 。 这 就 是 滑 阀阀芯 和 某些 柱 塞 上 都 开有 环 状 槽 的道理 。 必 须 指 出 ， 除液 压卡 紧力 1- ， 油 中脏物 卡 在 间隙 中也 必然使 滑 阀卡住 ， 所 以液 压 用 油 的滤 清 ， 应 特 别 重 视 。 阀芯 上 开 了均压 槽 也有 利 于把 脏 物 刮藏 在 槽 内 ， 槽 的边 缘应 保 持锐边 ， 以防止 脏 物颗粒 卡人 间隙 中 H 】 。 2 ． 2改 进 设 计 方 法 1 可 以将 阀芯适 当部 位加 工成锥 形 ， 将 阀芯沿 高压 侧 向低压 侧 方 向制 成 微小 顺 锥度 ， 即小端 在高 压侧 ， 大 端 在低 压 侧 ， 直径 只 差 1～3 m。 这 时 阀 芯对 阀孔 中心 有 自行 调整 的性能 ， 使 阻力 减小 ， 但这 种方 法工艺 复杂 。 2 将 干 式 电磁 铁 改 为 湿式 电磁 铁 ， 电磁 铁 的推杆 由动密封 改 为端 面静 密封 ， 使 摩擦 阻 力减 少 ， 阀芯 移 动 灵 活 。 2 ． 3利 用 “ 颤 振 ” 减 小 卡 紧 力 使 柱 体 与 套 之 间产 生 某 种微 小 位 移 的 “ 颤 振 ” 运 动 ， 这可 以 比较有 效地 消 除库 伦摩 擦 ， 使 柱体 处于 摩擦 力较 低 的动 摩擦 状 态 ， 并 且 可 以防 止柱 体 由于 停 留时 间过 长而 产生 卡紧 力 。 对 于 采用 电 ～机械 转换 器作 为控 制器 件 的 电液伺 服 阀 、 电液 比例 阀 ， 这 是一 种 普遍 采 用 的 方法 。 在 输 入 的控 制 信 号 上 叠 加 一 个 频 率 为 5 0～2 0 0 Hz ， 幅 值 不 超 过 额 定 电流2 0 ％ 的正 弦或 其 他 波 形 的 颤振 电流 ， 就 可 以获得 满意 的效 果 。 2 ． 4提 高 机 加 工 和 装 配 质 量 具 体 包 括 ① 尽 可 能 减 少 热 处 理 的变 形 量 。 对 于 细 长 阀芯 用 2 0 C r钢 ， 热 处 理 后 的变 形 小 ， 且 能 较 长 时 间保 持 阀芯 的原 有 尺寸 ； ② 阀芯类 零 件 的 中心 孔几 乎 是 所 有 加 工工 序 的工 艺 基 准 ， 热处 理 后 的 中心孔 在 精 机 械制造4 6 卷第5 2 6 期 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 双相钢冲压成形应变路径控制方法研究 口刘金鑫 口蒋浩民 上海交通大学 机械与动力工程学院上海2 0 0 2 4 0 摘要通过对盒形件特征点应变路径的提取， 验证 了正交实验方法应用于应变路径变化趋势的可靠性。 并在此基 础上， 初步取得了控制 D P高强度钢成形过程中特征区域应变路径的方法。 关键词 DP高强度钢板冲压成 形应变 路径正 交实验 中图分类号 T P 3 9 1 ． 9 ； T G 3 8 6 ． 3 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 0 4 9 9 8 2 0 0 8 0 6 0 0 4 3一 O 3 随着 汽 车 工业 对 于板 材 要求 的不 断 提 高 ， 高 强 度 化 对 于板 料 冲压 成形 技 术 提 出了 更高 的要求 。 高 强度 钢 板 具有 屈强 比低 、 碰 撞 吸 能性 能 高 和 减重 效 果 明显 等优 点 ， 但 是 由于 高强 度 钢 板力 学 性 能 与普 通 低 碳 钢 有 着很 大 的差异 ， 因此对 于 汽 车上 的复 杂零 件 ， 传 统 的 成 形工 艺很 难 控制 它 的成形 精 度 、 破裂 问题 比较 严重 、 废 品率较 高 ， 为 高强 度 钢 板 的应 用 及 推 广带 来 了严重 的 问题 。 因此 高强 度 钢 板 的成形 性 是 目前汽 车 钢 板领 域 研究 的 热点 。 有 关成 形 性 ， Mi n g F ． S h i 通 过扩 孔 试验 得 出了7 8 0 MP a以上 的高 强 钢板 屈 服 准 则 ， 并 且 通过 两 个 汽 车零 部 件验 证 了这～ 准则 “ 1 。 Ma t t h e w S ． Walp研究 了 T R I P 、 DP等 多 相 钢 ， 分 析 了它 们 在 冲 压 过 程 中 的特 性 。 x． M． C h e n对 三 种 屈 服 强 度 的 D P、 T r i p钢 进 行 了 T形 件试 验 ， 并且 在不 同 的方 式 下进行 冲压试 验 ， 得到 了三 收稿 日期 2 0 0 8 年1 月 种 钢 板 的 成形 特 性 【 。 上 海 交 通 大 学 的余 海 燕 总 结 了 成 形 极 限 的 三 种 模 型 ， 对 T r i p钢 的 成 形 极 限 进 行 了预 测 与试 验研 究 。 应 变 路 径是 成 形 极 限 图 的重 要 组 成 部 分 ， 对 于 钢 板 成 形 性 能 有 着 重 要 的 影 响 。 Yo s h i d a ， Ma t s u o k a和 Ko b a y a s h i 等就 双线 性 应 变 路 径对 于 F L D 的影 响进行 了较 多 的实 验研 究 ， 认 为最 后 的成 形 极 限 与应 变 路径 有 着极 其 紧密 的联 系 。 Gr a f 和 Ho s f o r d研 究 了应 变路径 对 于 F L D 的影 响 ， 得 到 了简单 预 应 变对 于 成形 极 限的 影 响规 律 【 5 】 。 Du r r e n b e r g e r ， L利用 盒 形件 研 究 了在 动态 载荷 下 ， 应变 路径 对 于高 强度 钢板 的力学 性 能 的影响 ， 从 而进 一 步 分析 了在 撞 击过 程 这 一 复 杂应 变 条 件 下 ， 高 强 度钢 板 的力 学特 性 】 。 吉 林 大学 的徐 兆 东 等人 证 明了应 变路径 的改变 可 以有 效地 降低应 变峰值 ， 从而提 高 了板 料 的利用 率 ， 更加 充 分利 用 钢板 的潜在 塑性 n 】 。 Mi c h i g a n T e c h n o l o g i c a l U n i v e r s i t y的 Yu we i Wa n g通 过 加 工前 一 定 要仔 细研 磨 修 整 ， 以获 得 较 高 的表 面 质量 和 较小 的形 位 误 差 ； ③ 精 加 工 后 应 仔 细 消 除 毛 刺 ， 锐 边倒 钝 。 保证 锐 边 的部 位不 应 倒 角 和修 圆而 影 响轴 向 尺 寸 ， 如 伺 服 阀 中 的控 制 边 等 ； ④ 修 复 阀孔 精度 时一 般 采 用研 磨 和 珩 磨 。 阀 孔 成 批 加 工 时 ， 采 用 金 刚 石 绞 刀 ， 可 以提 高 形 位公 差 及 尺 寸精 度 ； ⑤ 结 合 面各 联 接 螺 钉 的 紧 固力 应 均匀 ， 以 免 组 合 螺 栓 预 紧 力 过 大 ； ⑥ 严 格 执 行装 配 工 艺 规 程 。 实 测 各相 配 件 的尺 寸 和形 位 公 差 ， 根 据 要求 选 配 间 隙 ； ⑦ 严 格控 制 阀芯 和 阀孔 的 制造 精度 ， 一 般 阀芯 的圆度和 圆柱度控 制在O ． 0 0 3 mm。 2 ． 5 提 高油液 清 洁度 ， 防 止 油液 污染 维 护 保 养要 严 格 执 行 各项 制度 和 规 程 。 提 高 油 液 清 洁 度 ， 防止 油液 污 染 ， 对 普 通 控 制 阀 ， 要求 油液 的过 滤 精度 不低 于0 ． 0 3 mm。 3 结论 机械制造4 6 卷 第5 2 6 期 液压 系统 中液 压换 向阀滑 阀的液 压卡 紧现 象 是共 性 问题 ， 不 仅 换 向 阀有 ， 其 它 液 压 控 制 阀也 存 在 。 只要 我们 制 定 一些 相 关 的 技术 ， 如在 阀芯 或 阀孔 上开 均 压 槽 、 利 用 柱体 的锥 度来 获 得 对 中力 以及 使 滑 动 副产 生 “ 颤 振 ” 运 动 等措 施 限 制其 配 合 间 隙 、 偏 心量 及 径 向不 平 衡 压 力 等 主要 影 响 因素 ， 就 可 以减 少甚 至 消 除液压 卡 紧 现 象 。 参 考 文 献 1 雷天觉， 等． 液压工程手册[ M】 ． 北京 机械工业出版社， 1 9 90． 2 许福玲 ， 陈尧明． 液压与气压传动[ M】 ． 北京 机械工业出版 社 ， 1 9 9 7 ． 3 贾培起． 液压传动【 M】 ． 天津 科学技术出版社 ， 1 9 8 2 ． 4 杨存花． 液压卡紧的原因及其消除措施 【 J 】 ． 有色冶金节能， 2 0 0 3 ， 4 ． △ 编 辑 方 也 2 0 0 8 ／ 6 囵 维普资讯 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m