压力机液压系统常见故障分析与研究

蒋祖信

（四川机电职业技术学院，四川 攀枝花 617000）

1 压力机液压系统工作原理及特点

1.1 压力机液压系统特点

该系统采用高压、大流量、恒功率控制的压力反馈变量柱塞泵为系统主油路供油，该泵的流量随系统压力升高而自动减少，与液压缸组成了容积控制回路，减少了系统的功率损失，系统油温得到有效控制。

主缸竖直放置，当上滑块组件没有接触到工件时，系统在自重作用下高速运动，由高位油箱通过充液阀向主缸上腔补油，可以降低主泵功率，提高了系统原动机功率利用率。

在减速压制、保压延时时，系统压力急剧升高，主泵流量随系统压力升高而自动减少，直至为零，避免了高压溢流造成的功率损失，系统油温得到有效控制。

主缸回程时，采用了带有卸荷阀芯的液控单向阀，高压油先经单向阀的卸荷阀芯泄压，结构简单，有效避免了振动和冲击。

主缸和顶出缸利用换向阀的中位机能形成互锁，主缸工作循环完成后，顶出缸才能动作，避免了两缸的误动作，提高了设备的安全性。

系统采用低压、小流量、定量泵为系统控制油路单独供油，保证了控制油路油压的稳定，使系统中的液控阀能正常工作，保证了系统工作的可靠性。

1.2 压力机液压系统工作原理

主泵1和辅助泵2同时启动，主泵1的液压油通过电液换向阀5和6的中位卸荷，辅助泵2的液压油经溢流阀13流回油箱。

主缸快速下行：1YA得电，5YA得电，电液换向阀5和7处于右位，主泵液压油经电液换向阀5右位、单向阀10进入主缸上腔；主缸下腔液压油经液控单向8、电液换向阀5右位、电液换向阀6中位回油箱。主缸在自重作用下快速下行，主泵1的流量此时不能满足主缸快速下行的流量要求，主缸上腔形成负压，充液阀14打开，通过高位油箱向上腔补油。

减速压制：当主缸碰到行程开关2s时，5YA失电，液控单向阀8关闭，主缸上腔压力升高，主泵流量自动减少，充液阀14关闭，主缸下腔压力达到顺序阀9（背压阀）的调定压力时，顺序9开启，下腔油液经顺序阀9（背压阀）、电液换向阀5右位、电液换向阀6中位回油箱。主缸慢速接近工件，当主缸带动上滑块接触到工件时，上腔压力进一步急剧升高，主泵流量将自动减少，实现慢速压制。

保压延时：当主缸上腔压力达到压制调定压力时，压力继电器7发出电信号，1YA失电，主泵液压油经电液换向阀5、电液换向阀6中位卸荷，上腔压力经充液阀14、单向阀10实现保压。当上腔压力降低到压力表22的调定压力时，发出电信号，1YA得电，主泵向上腔供油；当上腔压力达到压力表22的调定压力时，1YA失电，保压时间由时间继电器调定，保压过程直到时间继电器发出电信号，保压过程才结束。

泄压回程：保压结束后，时间继电器发出电信号，2YA得电，电液换向阀5处于左位，液压油经电液换向阀5处于左位、液控单向阀8进入主缸下腔；液动阀12在上腔高压油作用下处于上位，溢流阀11调定充液阀14的控制压力，打开卸荷阀阀芯，上腔高压油经充液阀14的卸荷阀阀芯泄压。当上腔压力降低到一定值时，液动阀12复位处于下位，溢流阀11关闭，充液阀14主阀芯打开，上腔油液流回高位油箱，实现快速回程。

停止：主缸回程碰到行程开关1s时，2YA失电，液控换向阀5处于中位，主泵1通过液控换向阀5、电液换向阀6中位卸荷，液控单向阀8关闭，主缸下腔油液封闭，主缸在原位停止。

下缸顶出及退回：当3YA得电，电液换向阀6处于左位，主泵液压油经电液换向阀5中位、电液换向阀6左位进入下缸下腔，下缸上腔油液经电液换向阀6左位回油箱；当4YA得电时，电液换向阀6处于右位，下缸下行退回。

当某些工件需要拉伸压边时，要求实现上下模具的合模，使合模后的模具既保持—定的压力将工件夹紧，又能使模具随上滑块组件的下压而下降（浮动压边）。这时，换向阀6处于中位，由于上缸的压紧力远远大于下缸往上的上顶力，上缸滑块组件下压时下缸活塞被迫随之下行，下缸下腔油液经节流器19和背压阀20流回油箱。

2 压力机液压系统常见故障及故障原因分析

2.1 振动与噪音原因分析

造成液压系统振动和噪音的原因大致有系统液压油进入空气、系统流量和压力波动、管路及机械系统等几个方面。

（1）液压系统进入空气产生的噪音。压力机液压系统采用的是变量泵、液压缸组成的开式容积调速回路，空气侵入的可能性大，系统中一旦进入空气，当油液中混入空气后，就会在液压泵、液压缸和液压阀的高压区产生气穴现象，并以压力波的形式传播，造成油液振动，导致系统产生气蚀噪音。空气进入液压系统主要有以下几种途径：油箱液位太低、油液粘度大、泵吸油管直径小和滤油器堵塞，使泵吸油困难，造成吸空进入空气；液压泵轴端油封损坏，或进油管密封不良，造成空气进入液压油中；各个油管接头密封不严或橡胶油管老化也容易使空气进入液压油中；液压缸中空气未完全排尽，在高压作用下产生气穴现象而引发较大噪声。

（2）流量和压力波动产生的振动和噪音。泵的流量和压力波动产生的振动和噪音。泵在吸油过程中产生周期性的流量和压力波动，造成泵的构件产生振动，而构件的振动又引起与其接触的空气疏密变化的振动，进而产生噪声的声压波传播出去；泵的内部元件过度磨损，使泵内泄漏严重，当液压泵输出高压、小流量油液时产生流量波动，引发较高噪声。

液压阀的流量和压力波动产生的振动和噪音。阀的频繁开启而过度磨损，阀锥面与阀座配合不良，造成先导阀流量不稳定，产生压力波动而引发噪声；先导式溢流阀因弹簧疲劳变形或失效造成调定压力不稳定，压力波动大而引发噪声；液压阀在进行节流、换向和溢流时，阀体内油液的流量、方向以及背压发生变化，导致阀件及管道的壁面产生振动，从而产生噪声。

（3）管路振动和噪声。管路弯头过多或固定卡子松动产生振动和噪声；管路的截面积突然变化时，使其液流发生变化，产生紊流而产生噪声；外部振源可能引起的管路共振。

（4）机械振动和噪声。由于零件的制造误差，装配不当引起液压系统的振动和噪声；液压阀在外力作用下使阀芯产生运动，使液流发生改变，这时阀内可动零件的机械接触产生噪声；缸头油封过紧或活塞杆变形，在运动过程中会产生噪声。

2.2 压力不足、换向冲击故障原因分析

压力不足的主要原因有以下几个方面。

第一，主泵或主缸内泄漏严重，导致系统压力不足。第二，调压阀组3和4出现故障影响系统压力。第三，充液阀14泄漏，主缸上腔油液流回高位油箱。

压力机换向冲击主要发生在保压延时完成后，主缸卸压退回过程中，根据压力机液压系统工作原理可知，引起换向冲击的原因主要有以下几点。

第一，充液阀14的卸荷阀芯堵塞，不能有效泄压。第二，液动换向阀12阀芯卡死，不能有效换向，充液阀的控制油直接打开主阀芯，主缸上腔高压油没有泄压直接回油箱，产生换向冲击。第三，溢流阀11故障，不能有效调节控制油压力开启充液阀14的卸荷阀芯，而是直接打开充液阀14的主阀芯，使主缸上腔高压油不能泄压，直接回油箱，产生换向冲击。

3 故障排除与维修

由于液压系统故障的复杂性、多样性，液压系统在出现故障时，在弄清系统原理及各液压元件的作用、结构后，按照由表及里，由易到难的顺序仔细检查分析，找出问题点。针对压力机液压系统振动故障原因，首先，检查油液油箱高度是否正常，油液是否变质多泡，管路各连接处的连接是否松动，系统各处外泄漏情况；其次，检查液压元件的弹簧是否疲劳破坏、配合表面的磨损情况，主缸的磨损、密封情况；最后，检查主泵的磨损情况，因为压力反馈变量柱塞泵很贵，不易轻易更换。

结合维修经验，先检查故障率高的元件，如压力不足故障多发生在调压阀组3和4上，先检查判断远程调压3和先导溢流阀4，其次是主缸与主泵。只有找准了故障原因，才能制度合理的处理办法，减少维修时间，降低维修成本。

4 结语

液压系统故障的诊断过程是一个复杂的过程，需要建立一套科学完善的设备维护、检修机制，减少故障发生率，提高维修人员的液压基础知识和分析能力，提高故障诊断的效率和准确性，保证设备的安全正常运行。

参考文献：

[1]雷天觉．新编液压工程手册[M]．北京：北京理工大学出版社，1998．

[2]何存兴．液压传动与气压传动[M]．华中科技大学出版社，2000．8．

[3]禹智慧．高压大流量液压压力机液压系统原理及常见故障分析 [J]．机床与液压，2017．1．