先导式溢流阀常见故障分析与研究

张 佩，张 纹

（镇江高等职业技术学校，江苏 镇江 212013）

0 引 言

溢流阀在系统中的主要作用是对液压系统限定压力或者进行安全保护，它的应用场合不同，所起到的作用也各不相同，分别有：（定压）溢流作用、系统过载保护时起安全阀作用、背压阀的作用、远程调压作用、多级调压作用以及使液压泵卸荷的作用等。溢流阀几乎出现在所有的液压系统中，其性能好坏直接影响整个液压系统的正常工作。

1 先导式溢流阀

溢流阀分类是依据自身的结构形式及其基本动作方式可分为两种类型，即直动式溢流阀和先导式溢流阀。直动式溢流阀特点是结构简单、性价比高，缺点是压力稳定性较差，因此只能在低压系统作为调压阀使用。在高压系统中，通常会选用先导式溢流阀作为系统的调压阀，如图1 所示，其结构比直动式复杂，是由先导阀和主阀两个部分组成，先导阀的阀芯为锥阀，主阀的阀芯为滑阀，前者的作用是调定压力，后者的作用是实现溢流。

图1 先导式溢流阀结构及图形符号

先导式溢流阀的故障有很多类型，如：系统压力消失、压力波动大、出现较大的噪音和震动幅度过大等。以下将以人造板贴面机液压系统为例，通过对该系统工作的过程进行油路分析，以及对系统常出现的故障现象进行研究，分析出溢流阀故障在液压系统中产生的原因以及如何解决该类故障。

2 典型故障分析与排除方法

2.1 人造板贴面机液压系统原理

如图2 所示为某厂人造板贴面使用的液压机液压回路原理图，该液压机的主要工作过程是：压机提升→进料→快降→慢降→加压→保压→泄压→提升（动作循环工作）。压机到工作台之间设有3 个行程开关SQ1、SQ2、SQ3，该行程阀和油路中的电磁换向阀组合来控制液压机进行工作阶段切换。以下对该液压机工作过程时各阶段的油路走向进行具体分析。

图2 人造板贴面机液压回路原理

（1）压机提升

压机提升需要通过提升缸提供动力上升至行程阀SQ1 位置处，其油路走向如下。

进油路走向：液压泵→换向阀F2、F3（电磁阀Y5 和Y4 得电）→单向阀⑦、⑧→单向调速阀⑨、⑩（油液通过单向阀，不调速）→提升缸有杆腔。

回油路走向：提升缸无杆腔→油箱。

主缸是单作用柱塞缸，在提升过程中其柱塞受到提升缸向上的作用力，需要通过液控单向阀④回油箱（换向阀F2 中电磁阀Y6 得电时，阀④可双向导通）。

（2）进料

当压机提升至触碰行程阀SQ1 位置时，需留有进料时间T1，液压阀F5 为先导式溢流阀，当电磁阀Y10 得电时，可使液压泵油液从溢流阀F5 流回油箱，进行液压系统卸荷。

（3）快降→慢降

当设定进料时间到达后，压机进行下降阶段，提升缸和主缸均受到压机自重力下降。当压机快降至触碰行程阀SQ2 位置时，系统速度切换至慢降，在提升缸油路处设有两个单向节流阀⑨、⑩，控制压机下行时进行速度切换，该速度切换回路属于回油节流调速回路，且两调速阀并联连接。采用回油节流调速回路不仅可以得到进油节流调速回路相似的速度负载特性、速度刚性以及功率特性，还有其突出特点：存在背压，使液压缸运动平稳；可以承受负值负载；在工作中发热少。

快降和慢降时，主缸部分受压机自重力作用自动下降，油箱中的油液经过液控单向阀④向主缸内补油。

快降时提升缸回油路走向：油液从有杆腔流出→单向节流阀⑨、⑩→液控单向阀⑦、⑧（电磁阀Y1 得电）→换向阀F2、F3（电磁阀Y9、Y8 得电）→油箱。

慢降时提升缸回油路走向：油液从有杆腔流出→单向节流阀⑩→液控单向阀⑧（电磁阀Y1 得电）→换向阀F3（电磁阀Y8 得电）→油箱。

（4）加压

当压机慢降至触碰行程阀SQ3 位置时，系统进入加压阶段，此时电磁阀Y3 得电，换向阀F6 导通，油液进入主缸进行加压。为了保证工艺要求，电磁阀Y2 得电，部分油液通过调速阀②回油箱，可通过调节阀②达到压力上升时所需要的曲线。

主缸进油路走向：液压泵→换向阀F6（电磁阀Y3 得电）→单向阀①→主缸腔内。

提升缸回油路走向：受压机自重力和主缸伸出压力作用，油液从有杆腔流出→单向节流阀⑩→液控单向阀⑧（电磁阀Y1 得电）→F3 右位（电磁阀Y8得电）→油箱。

（5）保压

当加压到压力到达电控压力表P2 设定的压力上限时，系统进入保压阶段。此时除电磁阀Y10 得电，其余换向阀电磁阀均失电，泵站液压油从先导式溢流阀F5 流回油箱，进行液压系统保压。

（6）泄压

当保压时间T2 到达后，系统进入卸压阶段。电磁阀Y7 得电，可通过调节调速阀③来达到工艺设定的小卸压曲线。随后电磁阀Y6 得电，液控单向阀④控制口导通，主缸腔内的大量压力油从阀④卸到油箱中，实现全部卸荷。当系统压力降至电控压力表P2 设定的压力下限时，压机可进入提升阶段。

2.2 常见故障及分析

本液压系统中阀F5 属于先导式溢流阀，主要起定压溢流和使液压泵卸荷的作用，本系统的工作压力为25 MPa，通过阀F5 设定，当系统处于进料和保压阶段时，可通过该阀使液压泵卸荷。溢流阀F7 并联在液控单向阀④的控制口油路上，其设定阀④控制口的最大压力，防止系统压力突然过大而使液控单向阀损坏。溢流阀F8 的作用是背压阀，其设定压力为14 MPa。在系统正常工作时，使压机下降平稳；当系统出现故障时，可起平衡支撑作用，由它支承提升缸，防止在进料时压机突然下落。

（1）故障现象一：系统压力非常低，主缸无法加压、提升缸无法提升。

分析原因：先导式溢流阀F5 为该系统压力控制阀，若系统压力非常低，阀F5 出现故障的概率最大。若阀F5 中主阀芯的阻尼孔堵塞，主阀上腔出现空隙时，进油压力只要克服主阀上部的软弹簧力就能使主阀芯向上移动，使进回油路接通，油液流回油箱，这时相当于溢流阀处于卸荷状态，系统压力建立不起来，以至于无法加压、无法提升，导致系统不能正常工作。

解决方法：可通过清洗阻尼孔，更换过滤器滤网，将液压油过滤或更换液压油的方式解决此故障。

（2）故障现象二：当Y6 通电后，保压压力没有下降，无法泄压，也无法提升。

分析原因：有可能是电磁换向阀F4 损坏，通电后不换向；有可能是液控单向阀的阀芯出现了故障，导致控制压力无法打开主阀芯；也有可能是溢流阀F7 损坏或设定压力太低，液控单向阀控制口最低压力约为系统压力的30%～50%，即可使液控单向阀双向导通。

解决方法：先调节溢流阀F7 压力，观察是否能解决，若没有需更换溢流阀再观察；更换电磁换向阀，若问题解决说明是该故障；更换液控单向阀，观察是否解决。

（3）故障现象三：液压缸在进料阶段出现非正常缓慢下降故障时，导致无法正常进料。

分析原因：有可能是溢流阀F8 的设定压力太低或者该溢流阀已经损坏；有可能是单向节流阀⑨、⑩和液控单向阀F1 存在内泄漏，更有可能是提升缸的密封性能变差而导致内泄漏。

解决方法：先调节溢流阀F8 压力，若没有解决，只能一一更换可能存在问题的液压元件，观察是否解决该故障。

3 结 语

本文所列举的几个故障，都与溢流阀有关。对于液压系统中所出现的故障，维修时其诊断过程非常重要，往往占据维修过程中的大量时间，诊断时需要根据各液压元件在系统中的作用来判别，往往也需要维修者具备充分的知识和经验，才能有效率的排除故障。