液壓是機械工業和機電工業的統稱。液壓動力傳動可用作液壓傳動。 以下是為大家整理的關于液壓起重機中的平衡閥及故障分析的文章3篇 ,歡迎品鑒！
第1篇: 液壓起重機中的平衡閥及故障分析
浙江省特種設備科學研究院 浙江省杭州市 310020
摘要：隨著經濟的高速發展,國家基礎建設的規模越來越大,需要吊運物品的質量、體積和起升高度都越來越大。在起重機的市場保有量逐年上升的同時,客戶對機器的操控性要求越來越高。重物的平穩提升與下放是起重機操控性的一個非常關鍵的指標,所以通過掌握液壓平衡閥的平衡原理來提升產品的品質是非常重要的。
關鍵詞：汽車起重機；平衡閥；故障；解決方案
1提升平衡閥的液壓原理分析
當馬達做上升動作時,壓力油從A口進入,經過獨立的進油單向閥后進入B口。
馬達做下降動作:先導口壓力p啟=0時,平衡閥錐閥密封關閉。先導口壓力p啟≠0時,平衡閥主閥芯產生位移。
F:彈簧力;f:縫隙緩沖阻力。
令主閥芯的位移y,當0<y<x時,錐閥密封被打開,滑閥密封未打開。
閥芯右移,推動縫隙緩沖阻尼裝置右移,容腔被壓縮,油液經小孔流入A口,此時的縫隙緩沖阻尼裝置不起作用。
此時由于滑閥未打開,阻尼M1、M3、錐閥液阻很大將流量限制得很小,不需要縫隙緩沖阻尼裝置,縫隙緩沖阻力f很小。
當y>x時,滑閥密封被打開。此時壓力油從B口經滑閥、錐閥進入A口。
當滑閥被打開,流量瞬間變大,同時縫隙緩沖阻尼裝置上的小孔隨即進入到配合間隙中,縫隙緩沖阻尼裝置開啟起緩沖作用。閥芯右移,推動縫隙緩沖阻尼裝置右移,容腔被壓縮,油液經小孔、配合縫隙流入A口,此時的縫隙緩沖阻尼裝置起作用,縫隙緩沖阻力f很大。
卸掉先導壓力p啟時,主閥芯在彈簧力的作用下向做移動,單向閥DLS被打開,A口液壓油進入縫隙緩沖阻尼的容腔中。
馬達下降口供油,油液經阻尼N1、N3、單向閥到達A口,N1與N3組成一個液壓半橋。
(3)在載荷G的波動值相同的情況下,A波動越大→加減速越明顯→p下、p啟、F彈波動越明顯→A波動越大。
所以可以通過提高n、F彈來提升平衡閥的穩定性。同時n、F彈的升高都會引起p下的升高,進而增加了能耗。
2平衡閥常見故障
在起重機械中,采用吊鉤升降的方式最多,這里以控制升降的卷揚平衡閥為例分析平衡閥常見的故障現象,其它平衡閥故障現象類似。由卷揚平衡閥引起的故障包括:落鉤動作滯后、溜鉤、落鉤抖動、落鉤啟動沖擊等。
落鉤滯后的故障現象為:當扳動操控手柄后,過了較長時間,執行機構才開始動作;溜鉤的故障現象為:吊起重物停止后,重物又慢慢的往下落;落鉤抖動的故障現象是:落鉤過程中,重物持續的抖動;落鉤啟動沖擊的故障現象為:落鉤開始瞬間,重物會失速下墜一下。
3各種故障的原因及解決方案
3.1落鉤滯后
控制壓力PiL開始建立壓力至平衡閥開始產生流量之間的時間△T1規定為滯后時間。△T1的時間超過0.5s時,就可認為產生了滯后。
落鉤滯后主要是由平衡閥前的阻尼產生的,這個阻尼用來抑制平衡閥閥芯的波動。但當溫度較低時,因液壓油流動較緩慢,這個阻尼會對閥芯開啟產生滯后。為了解決上述問題,可以采用快速響應的功能。在油路上與阻尼并聯接入一個液控閥,當PiL口開始見壓時,首先通過液控閥迅速打開平衡閥閥芯,平衡閥正常工作。當壓力達到一定的值時,壓力油控制液控閥的下位(有單向閥)接通,液控閥關閉,壓力油通過阻尼流入平衡閥,這樣能夠有效減少△T1的時間。
3.2溜鉤
正常情況下,馬達停止后,吊起的重物應該保持在原有位置而不下落。但是如果平衡閥泄露量比較大,同時配套的主閥采用中位節流機能,在重物重力的作用下,就會在平衡閥與主閥之間的A口處產生壓力,油液按照空心箭頭所示流動,頂開平衡閥上的梭閥,流向制動器,使得制動器保持打開狀態,從而使重物又慢慢往下落。改進油路設計,制動器的壓力單獨控制,不從平衡閥的梭閥口引出,則平衡閥A口的壓力對制動器沒有影響,就不會導致溜溝。
3.3落鉤抖動
平衡閥打開瞬間,馬達出口B的壓力(用代號PB表示,下同)突然下降,馬達進口X的壓力(用代號PX表示,下同)延遲7ms左右跟隨著下降,PX下降導致平衡閥關閉。平衡閥關閉后,馬達出口壓力PB開始上升,馬達進口壓力PX跟隨著上升,使得平衡閥閥芯又開啟。由于系統持續供油,平衡閥按上述過程不斷循環,直到馬達出口壓力PB波動的最小壓力大于平衡閥的開啟壓力,平衡閥閥芯振動才會停止。
從上述可知,平衡閥開啟的時候,馬達進口和出口的壓力波動使得平衡閥反復開閉,導致了落鉤反復抖動。為了減小壓力波動,只有減少馬達進口壓力PX的波動對平衡閥閥芯的影響,最有效果的是加強控制平衡閥閥芯開啟的阻尼來抑制壓力PX的波動。例如原來為0.8mm的阻尼孔,可減小到0.5mm。
3.4落鉤啟動沖擊
由于控制平衡閥閥芯開啟的阻尼非常小,泵產生的壓力油從阻尼進入并推動閥芯開啟過程比較慢,馬達進油壓力PX迅速上升,直到平衡閥的閥芯開到一定的程度,落鉤才開始啟動,進油壓力PX瞬間從峰值下降。此時,在落鉤啟動的瞬間,存在壓力沖擊,使得重物會失速下墜一下。
為了消除壓力沖擊,在操控重物下落側C點增加二次溢流閥。當進油壓力PX迅速增大,達到溢流閥的設定壓力時,系統卸壓,從而防止進油壓力瞬間出現峰值而沖得很高,進而能夠有效消除壓力沖擊。
結論
本文針對起重機的落鉤動作滯后、溜鉤、落鉤抖動、落鉤啟動沖擊分別分析了解決措施:(1)通過平衡閥快速響應功能的設計,能夠有效消除起重機落鉤滯后的故障,特別是在低溫的情況下,效果最明顯;(2)通過制動器壓力獨立控制的方式,能夠有效防止由于平衡閥內泄造成的溜鉤故障;(3)通過減少控制平衡閥閥芯啟閉的阻尼孔,增強阻尼效果,能夠有效控制起重機落鉤抖動故障;(4)通過增加二次溢流閥,能夠減小起重機落鉤的開啟沖擊。但是,各種解決措施之間又存在一定的制約。比如減少阻尼孔可以有效控制落鉤抖動,但較小的阻尼會導致落鉤滯后。增加制動器壓力獨立控制回路可以防止溜鉤、增加二次溢流閥可以防止落鉤啟動沖擊,但是會造成系統設計復雜。因此,應根據起重機的具體工況和性能指標有針對地進行系統的改良設計。
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第2篇: 液壓起重機中的平衡閥及故障分析
摘要：就平衡閥的結構原理和常見的故障成因進行了較細致的分析和探討。
關鍵詞：平衡閥；
液控單向節流閥；
外控順序閥
中圖分類號：TD422.4+7 文獻標識碼：A 文章編號：1007—6921(2008)08—0180—01
1平衡閥及其分類
為了防止油缸、馬達等液壓執行元件在受重力或特定外力作用時產生滑動，常常在該執行元件上安裝一種依靠自身背壓限制這種運動的閥，這種閥就是我們所說的平衡閥。平衡閥是吊車的變幅油缸、伸縮油缸及卷揚馬達上必備的重要安全裝置。平衡閥的作用，一是為了能使油缸在受特定方向上外力作用時產生背壓并阻止這個方向上的運動；
二是為了防止油缸活塞超速下降并有效地控制下降速度。由此看來，在活塞下降過程中油壓受節流阻尼是必要的，這種“剎車”性質的能量損耗是有益的，但是在活塞頂升過程中這個單向閥被異化成順序閥的強阻尼作用，必然會造成工作油壓力的衰減，形成液壓油的高溫和動力消耗。為了克服這
個不足所以在該閥上又同向地并聯了一個單向閥，這樣在油缸頂升中液油就可以通過這個單向閥輕松地跨越這個阻尼作用了。這就是在許多吊車液壓圖上我們看到其在平衡閥一旁再并聯一個單向閥的原因。從圖紙上看這樣兩個單向閥并聯似乎很是沒有必要，但是如果真的沒有了這個并聯的單向閥，吊車的工作是仍然可以進行，但是對于提高吊車效率、增加動作速度以及防止液壓油高溫是很有必要的。
平衡閥就其結構和工作原理不同又可分為若干種。目前在吊車上運用最廣、經常能見到的平衡閥一般有單向節流式的和單向順序式的兩種。
2兩種平衡閥的結構與工作原理分析
2.1單向節流形式的平衡閥
單向節流形式的平衡閥是指該閥在形式上是由單向閥和節流閥組成，但它又不同于普通單向節流閥。普通單向節流閥的三角節流槽貫穿閥芯上的密封環線，切斷了密封環線,所以它沒有完全關閉油流的結構，而且閥芯的彈簧很軟，液流正向流動時可輕松打開單向閥而通過，但在反向來油時，單向閥回到關閉位置，油液只能慢慢通過閥芯上的節流槽，使其在反方向上受節流而降低運動速度。可見它在正反兩個方向上都能不同程度地使油通過；
單向節流形式的平衡閥與之是不相同的：首先這個節流閥的節流槽開設位置不同，這里的節流槽并未穿過閥芯的密封環線，所以它有完整的密封環，可以在一定情況下完全地切斷流油。其次閥芯上的彈簧剛度大大加強，使單向閥的單向通過功能幾乎被異化成了順序閥功能。常態下單向閥芯被彈簧壓緊而完全處于關閉狀態，可實現背壓，并阻止油缸在反方向上的運動。在閥芯對面又增加了一個導控活塞，可以在外來控制壓力作用下推動單向閥芯開啟，實現油液反向導通，并可根據外控壓力改變其開度實現節流口大小的調節，以達到控制油缸或馬達運動速度的目的，從這一點上說把它叫做“液控單向、節流閥”會更形象、更好理解一些。
2.2單向順序式的平衡閥
單向順序式的平衡閥和單向節流式的平衡閥功效幾乎是一樣的。單向順序式的平衡閥其結構上是由一個單向閥和一個順序閥并聯組成的；
而剛才提到的單向節流式平衡閥中的單向閥，由于其彈簧剛度的加強它已被幾乎異化成了順序閥了，再加上它后來又并上去的單向閥，這樣二者就已是殊途同歸了。前面的平衡閥由于原有單向閥功能被異化了，所以它才額外地需要再并聯一個單向閥。而這種單向順序式的平衡閥中單向閥未經異化，所以一般它就不需要再并聯單向閥了。這就是我們經常看到德國設備的圖紙中的平衡閥總是并一個單向閥，而美國設備圖紙中平衡閥無單向閥并聯的原因（注：德國設備中一般采用單向節流式的平衡閥，
美國設備中多采用單向益流式平衡閥）。
3由平衡閥引起的吊車常見故障
3.1吊臂顫抖
不管是那種形式的平衡閥，在吊車上它的控制油一般大多取自它所控制的油缸的上腔油道。當上腔來油后壓力使液控閥（指平衡閥中的液控順序閥或液控節流閥）開啟，油缸活塞下腔就可實現回油，活塞在上腔壓力油的推動下下行。若是由重力或外力造成的活塞下滑過快，液壓缸上腔壓力將迅速下降，導致液控閥重新關閉，活塞運動停止。稍后上腔壓力又迅速上升，順序閥又再次打開，活塞又開始向下運動，如此頻繁切換油缸的起動和停止動作就形成了吊車的抖動。為了解決這一問題，在平衡閥的控制油路中經常裝有一個阻尼器，使來油壓力變得平穩，防止了系統壓力波動和外界干擾時，平衡閥的液控動作過度靈敏而頻繁切換油
缸的起停動作。盡管在設計中已經有了這種預防措施，但在實際使用中吊車這種抖動故障還是時有發生的，究其原因有二：第一控制油路中阻尼器一般是一個可拆卸的小螺堵，其極細小的阻尼眼兒就開在這個螺堵的中心上，由于長時間經受壓力沖擊這個旋裝在閥體油道中的螺堵就會出現松動和脫落，這樣控制油就失去了阻尼，液控閥動作就會變得敏感而頻動,造成了吊車大臂的晃動；
第二, 就是平衡閥中彈簧調節螺釘位置發生了改變，彈簧預壓縮力減小、工作穩定性下降，造成閥芯開啟不穩定或開啟量過大，失去了平衡閥的背壓和節流調速功能，油缸或馬達的工作狀態在超速下降和制動之間震蕩，產生了吊車的抖動。
3.2油缸不降落或下降緩慢
平衡閥還經常出現的故障有：油缸（或馬達）不降落或下降速度緩慢，這個故障的成因主要是平衡閥中節流或順序功能的實現存在困難。造成這種情況的具體原因首先可能是控制油壓太低或是主閥彈簧調整過硬，使順序閥無法開啟或是節流閥打開不足。這種情況一般出現在油缸（或馬達）的換向閥上帶安全保護閥的系統中。例如有一次一臺長江QY20吊車出現了起臂正常而不能落臂的故障，當時就有很多人認為吊車能抬得起臂卻落不下臂這肯定不是壓力的問題。診斷故障時我們甩開平衡閥直接向變幅缸送油，結果大臂起落一切正常，檢查平衡閥也未發現異常。后經檢查在主換向閥給變幅油缸上腔供油路上發現有安全保護閥，打開這個閥發現里面的O形密封圈已斷裂，更換新的密封圈后故障就解除了。究其根源就是因為安全閥的密封圈斷裂后降臂時上腔壓力偏低，造成平衡閥無法打開（平衡閥的控制油取自油缸上腔油道），至使變幅缸下腔回油被鎖止，所以大臂就無法降落了。第二種可能就是平衡閥控制油路中的阻尼孔被雜質堵上了，控制油無法到達并推壓閥芯造成閥芯未能開啟，油缸無法正常回油所以不能動作。
3.3油缸卸壓、下沉
對于由平衡閥造成的油缸（馬達）卸壓、重物下沉的故障，現在許多吊車的平衡閥以插裝閥形式安裝在油缸或活塞桿尾端，這種閥總成在外形上多是帶有一定錐度的，外部有若干道O形密封圈，在插裝后依靠O形圈隔離油缸兩腔的油道，這種閥若中間的O形圈損壞，油缸的兩腔油道就會串通，也會產生油缸泄壓、重物下沉問題。例如長江LT1040吊車和徐州QY20吊車的伸縮臂平衡閥就是典型的這種結構，類似的故障情況也偶有出現。另外，平衡閥本身泄壓的情況一般是由平衡閥內單向閥關閉不嚴或是順序閥、節流閥泄壓造成的,由于平衡閥對吊車的安全至關重要，而且其結構精密，所以不建議對其部進行較大動作的修復，這種情況下更換新的平衡閥就應是最經濟又安全的做法了。
第3篇: 液壓起重機中的平衡閥及故障分析
【摘 要】在工程系統實際運行的過程中，由于故障的原因多種多樣，相同的原因又會引起不同的故障，所以最主要的就是根據液壓系統的實際運行情況進行全面的診斷，及時發現故障隱患，此外還應該加強對于工程機械液壓系統的正常維護，應該加強日常的維修與保養，又要對液壓系統進行全面的檢測，及時發現故障問題，這樣才能夠確保液壓系統的正常運行。
【關鍵詞】工程機械;液壓系統;故障特點;診斷技術
由于液壓系統自身的功率非常大、體積非常小，所以具有重量輕、反應迅速，精度更高、抗負載性能更強的優點，所以在工程機械中被廣泛的應用。在工程機械液壓系統長時間運行過程中難免會出現故障，所以必須對工程機械液壓系統的故障診斷以及維護的方法，進行全面的分析。
1工程機械液壓系統的故障特點
首先，工程機械液壓系統的故障具有多樣性和復雜性的特點，而且多數情況下故障會同時出現。其次，工程機械液壓系統的故障具有一定的隱蔽性，如果僅僅依靠密閉管道內部，并且具有一定壓力的油液進行傳輸，那么在表面就無法對系統的元件內部結構以及工作狀況進行直接觀察，所以導致故障的判斷受到影響。液壓裝置自身的損壞與失效會發生在系統的內部，不容易被拆裝，如果現場缺乏有效監測手段則無法對工程機械液壓系統的故障進行全面的判斷造成液壓系統故障，分析非常困難。再次，引起故障的原因具有多樣性的特點，通常情況下由于大多數液壓系統的故障與原因會存在交疊的問題，一個故障可能因為多種原因而引起，這些原因也會經常共同出現，并且互相影響。例如系統壓力無法實現要求很有可能是因為泵不供油造成的，也有可能是溢流閥引起的，或者是兩者共同作用的結果，此外油的粘度可能導致系統壓力受到影響。液壓系統的故障源能造成多個故障，而且同樣的問題由于程度不同結構不同，與之配合的機械結構也不相同，這樣也會造成故障的現象多種多樣。
2工程機械液壓系統故障診斷的技術和方法
（1）直觀診斷法。
直觀診斷技術就是通過工作人員依靠自身的經驗，對液壓系統出現的故障進行初步判斷。首先，詢問操作人員系統的異常情況進行簡單的分析，并且判斷液壓系統的正常使用狀態，通過對故障的流量閥、壓力閥進行合理的調節，判斷是否存在使用不當或操作不當等情況。其次，在詢問的過程中要明確是否更換過密封件和液壓件等，還應該對檢查儀表進行分析。通過對液壓系統進行直觀的診斷，在實際工作的過程中通過運行速度進行分析，明確壓力表的數值是否穩定，判斷油箱液位以及管接頭液壓缸等位置是否正常，在液壓缸實際運行的過程中是否出現振動跳油等問題。除了直接觀察之外，還可以通過聽聲判斷故障的方式明確泵和壓力閥是否產生噪音等，檢測人員也可以通過用手進行觸摸的方式來判斷液壓泵的設備溫度以及振動頻率的判斷管接頭以及螺釘松緊程度。
（2）邏輯分析。
由于工程機械液壓系統自身非常復雜，直接判斷的方式，很難全面的掌握系統運行的故障。為此必須要對液壓系統的實際特點進行分析，通過對于故障問題進行簡單的排查，該找到具體的故障位置。
（3）檢查測量。
在檢查測量的過程中，通過利用壓力表、流量計等故障檢測設備對液壓系統的流量壓力以及油溫等進行全面判斷，并且獲得測量的相關數據，如果液壓系統能夠正常運行則必須對這些數據內容進行充分的比較，判斷故障的具體原因在沒有診斷設備的情況之下，或者是設備比較精密無法拆開時，可以利用替換的方式，對存在異常的元件進行更換，能夠直接判斷元件是否出現異常，通過這樣的方式能夠快速高效的解決故障。
3工程液壓系統的維護措施
（1）定期進行保養。
由于大多數的工程機械液壓系統都安裝有智能監控設備，可以及時對液壓系統的故障進行判斷，但是也只能夠起到警示的作用，如果不能夠定期進行保養，也很容易造成設備故障，為此最主要的就是通過定期檢測與智能設備監測進行有機結合。通過定期對濾清器濾網進行判斷，如果濾網中金屬粉末過多，則說明油泵可能出現磨損等問題。要對工程液壓系統累計運行500h之后進行濾芯替換。還要對液壓油箱濾清器進行徹底的清理，并且及時更換液壓油。通過安排專業的檢測人員對液壓系統進行檢測，并且結合適當的情況進行調整與維護。
（2）避免雜質、空氣和水進入到液壓系統內部。
由于液壓油對液壓系統的運行效率具有非常明顯的影響，而且大多數的液壓系統精密元件構成非常多，一旦有固體雜質進入到液壓系統內部必然會導致精密偶件受傷，甚至會導致油道阻塞等情況造成液壓系統產生故障，而且液壓油中通常含有7%的氣體隨著壓力的升高，空氣會從油中分離出來。如果氣泡破裂時會導致液壓元件產生汽蝕的現象引發噪音。在空氣進入到油液之后，會造成氣蝕問題加劇，而且液壓油的壓縮性也會存在不穩定性，導致液壓系統的運行效率受到影響。當液壓油中的水含量超標時，會導致液壓元件產生銹蝕問題，嚴重的情況下甚至會影響溶液乳化，而導致機械設備出現嚴重磨損，所以在工程機械液壓系統運行的過程中，最主要的就是避免水分進入到油液，加強對于儲油罐的油蓋密閉。避免油和水分進入到液壓系統內部。
（3）液壓油的合理。液壓油對于工程液壓系統至關重要。
能夠影響液壓系統的潤滑，而且也能對液壓系統的壓力傳遞，密閉和冷卻等產生影響，所以一旦液壓油選擇不恰當，很容易造成工程機械液壓系統的耐久性下降，為此最主要的就是根據工程液壓系統的實際型號進行判斷，按照使用說明書選擇恰當的液壓油。
（4）避免誤操作。
在工程機械作業的過程中，最主要的就是避免沖擊負荷的產生，因為工程機械液壓系統的內部元件精細度比較高，如果發生沖擊負荷很容易導致結構磨損、斷裂、破碎等，造成液壓元件損壞，油封以及高壓油管的接頭和膠管壓合處出現漏油爆管等問題，嚴重的還會造成溢流閥頻繁動作，導致油溫上升。所以在工程機械液壓系統實際運行的過程中，最主要的就是加強對于違規操作的有效控制避免工作裝置構件在運動到極限位置時發生撞擊的可能，但是由于每一臺液壓系統都存在不同的間隙，各個連接部件的間隙也不同，所以必須要嚴格根據設備的特性進行分析，加強設備操作的管理質量。通過認真探索，了解設備的實際運行狀況，才能夠保證設備實現完美運行。在長時間的操作過程中，必須要認真積累經驗、總結教訓，養成良好的操作習慣。另外還應該注意氣勢和溢流噪音等問題，如果液壓泵出現氣蝕噪聲，而且排氣之后也無法消除，必須要及時查明故障原因并且排除，如果執行元件在沒有復合動作時發生動作緩慢的問題，或者產生溢流閥溢流異響等，則必須立即停機檢修，保證交接班時間正常的運行。
4結語
總而言之，液壓系統自身有非常多的優點，一方面液壓元件質量較輕、結構緊湊、慣性比較小，整體布局更加的方便。另一方面通過液壓傳動系統可以實現無級變速，保證傳遞運動更加的平穩，也能夠實現緩沖，安全保護等操作。通過將液壓傳動系統與自動化控制系統進行結合，可以實現智能自動化的操作，越來越多的工程機械通過利用液壓傳動系統實現動力傳遞。
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