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电磁换向阀的常见故障及其故障原因


《液压维修》 / 2012-04-21


   电磁换向阀的常见故障有哪些?其故障原因是什么?如何排除?


    (1)烧电磁铁(交流)
    ①电磁铁线圈漆包线没有使用规定等级的绝缘漆,因绝缘不良而使线圈烧坏。电磁铁线圈的绝缘等级需在E级以上。
    ②绝缘漆剥落或线圈碰伤P550399,线圈引出线的塑料包皮老化,造成漏电短路,或因电磁铁其他加工质量方面的原因而烧坏线圈。此时需更换电磁铁或重绕电磁铁线圈。
    ③电压过低,电磁铁吸力降低,不能克服负载阻力(如复位弹簧力、滑阀摩擦力及液动力等),电磁铁因过载发热严重而烧坏。电磁铁最低使用电压不能低于额定电压的15%,如220V额定电压的电磁铁最低使用电压不得低于180V。
    ④电压过高:也有少数情况是由于电压过高而烧毁。因为此时电磁铁吸力大,铁芯极易闭合,过高的电压产生过大的吸持电流,该电流使线圈逐渐过热,以致烧毁电磁铁铜漆包线外表的绝缘漆。在这种情况下,绕线架没有烧坏的痕迹。
    ⑤电源设计选择错误,如交直流电源混淆,超出了许用电压的变动范围,在过电压的条件下长期使用,电路中出现了将三位阀(双电磁铁阀)的两个电磁铁同时接成(或设计成)都通电的错误等;直流电磁铁电源整流装置失效等,均可造成线圈烧坏。为此,电路设计和安装排线时要注意,不能出现上述错误;电磁铁线圈使用电压范围为额定电压的85%~105%;在工厂自行发电(柴油机发电)和电网电压经常不稳定的单位,电路最好有稳压电源;注意实际连接的电路电压要与铭牌上的电压一致,交直流不可混杂。
    ⑥环境温度过高:直射阳光、油温、室温过高、通风散热不良等原因往往造成线圈提早老化。电磁铁生产厂家规定周围介质温度不得高于+50℃,不低于-30℃,电磁铁方能可靠工作。因为过高的环境温度,线圈通过辐射散失热量的能力降低,过热线圈的阻力增加,电流和电磁力降低,以至电磁铁不能闭合,结果是线圈烧坏。
    ⑦环境水蒸气、腐蚀性气体以及其他破坏绝缘的气体、导电尘埃等进入电磁铁内,造成线圈受潮生锈。为此,若环境恶劣、相对湿度大,要用湿热带型电磁铁,这种电磁铁对环境空气的相对湿度要求不大于95%,而普通型不得大于85%。
    ⑧工作油液黏度选择不当。黏度过高,黏性阻力大,超过了电磁铁的负载范围,产生过载而烧坏。一般资料推荐,电磁阀的油液黏度范围为15~400cSt。
    ⑨电磁铁的换向频率过快,热量的堆积比失散快,电磁铁很快变得力量不够不能彻底闭合而存在气隙磁阻。当换向频率过快时,连续高频启动产生的电流会将电磁铁烧坏。交流电磁铁的换向频率原标准规定为1000次/时,现提高到2000次/时,这对一般用途的电磁铁足以满足使用要求。
    ⑩液压回路设计有差错,如回路背压过高;长时间在超过许用背压值的工况下使用,安装板上未钻有电磁阀的L孔泄油通道或者L孔被堵塞,造成泄油受困,压力增高,电磁铁推不动阀芯,而出现过载,烧坏电磁铁。
    ⑩阀加工精度不好,阀芯阀体孔有毛刺,造成阀芯卡紧,电磁铁强行推动阀芯,而出现过载,最后烧坏电磁铁。
    ⑥电磁阀装配清洗不干净;阀芯与阀体孔配合间隙过小而阀安装螺钉又压得过紧、温升导致阀体孔变形,增大了阀芯滑动副运动方向上的摩擦力;或者油液中夹有杂物,阀芯卡死等原因,导致电磁铁过载而烧坏。
    ⑩复位弹簧错装成刚度大的P550549,很可能出现弹簧力大于电磁铁吸力的相反情况,电磁铁硬顶过载而烧坏。
    ⑩由于安装在阀体上的电磁铁别劲,使电磁铁吸力方向与阀芯移动方向不一致而烧坏。
    可根据上述情况,分别作出处置。一般电磁铁烧坏是电磁阀一个较为普遍的故障,有时还出现连续烧坏多个电磁铁的现象,所以在有可能出现烧电磁铁之前就应查明原因,采取对策。一般电磁铁烧坏之前有一个“过热”过程,普通线圈的温度额定值为105℃,比沸腾的水温略高一点,液压系统工作过程中,如发现电磁铁烫手,异常发热,应及时检修。


    (2)交流电磁铁发叫,有噪声
    电磁阀在台架试验和使用过程中,常出现两种噪声,即“嗡一嗡一”声与“嗒一嗒一”声,其原因如下。
    ①交流电磁铁本身质量不好。交流电磁铁由图3-37 (a)所示的零件所组成。当线圈通电时,在可动铁芯与固定铁芯之间形成磁路产生吸力,如图3-37 (b)所示。当导向板与可动铁芯因加工装配不好,或可动铁芯与固定铁芯加工不好时,均会导致固定铁芯与可动铁芯不能很好地吸合而发出“嗡一嗡一”声。可动铁芯(衔铁)
    ②可动铁芯与固定铁芯接触面凹凸不平未磨光,二者之间的气隙内有脱落的红丹防锈漆片及被其他污物卡住,不能很好地吸合,也会产生“嗡一嗡一”气隙声。
    ③固定铁芯上的铜短路环断裂,会产生电磁声和振动声。
    ④推杆过长,使可动铁芯与固定铁芯不能很好地吸合而保持正常气隙,发出“嗒——嗒—”的噪声。当推杆适当磨短一点,一般此种噪声可立刻消除。但须特别注意,磨短太多可能影响阀芯换向时的遮盖量与开口量,因而会影响到电磁阀的换向性能,必须综合考虑。不同电磁铁生产厂家生产的同一型号电磁铁,要求的推杆长度往往有差异。
    ⑤复位弹簧力过大,超过了电磁铁的吸力,通电时,发出“嗒一嗒一”声。
    ⑥阀芯与阀孔因毛刺及配合精度存在问题,摩擦力过大,超过了电磁铁的吸力,或因污物卡住阀芯,电磁铁推不动,也常常发出“嗡一嗡一”声。


    (3)电磁铁的其他故障
    ①吸力不够  由于电磁铁本身的加工误差,各运动件接触部位摩擦力大,或者直流电磁铁衔铁与套筒之间有污物或产生锈蚀而卡死,造成直流电磁铁、湿式电磁铁的吸力不够,动作迟滞;若电磁铁垂直安装,而又处于阀下方,电磁铁要承受本身动铁芯、衔铁和阀芯的重力,造成有效推力减少。
    ②不动作因焊接不良或接线端子插座接触不良,电磁铁进出线连接松脱以及因控制电路故障造成电磁铁不动作。


    (4)电磁阀换向不可靠,不换向
    电磁换向阀的换向可靠性故障表现为P166254:①不换向;②换向时两个方向换向速度不一致;③停留几分钟(一般台架试验为5mln)后,再通电发信不复位。
    电磁换向阀的换向可靠性主要受三种力的约束:①电磁铁的吸力;②弹簧复位力;③阀芯摩擦力(含黏性摩擦阻力及液动力等)。
    换向可靠性是换向阀最基本的性能。为保证换向可靠,弹簧力应大于阀芯的摩擦阻力;而电磁铁吸力又应大于弹簧力和阀芯摩擦阻力之和,以保证能可靠地换位。因此从影响这三种力的各因素分析,可找出换向不可靠的原因和排除方法。
    ①电磁铁质量问题(吸力不够)产生的不换向
    a.电磁铁质量差,因焊接不牢或受振动进出线脱落,或因电路故障造成电磁铁不能通电,当然就不换向。此时,可用电表检查不通电的原因和不通电的位置,予以排除。
    b.交流电磁铁的可动铁芯被导向板卡住,直流电磁铁衔铁与套筒之间有污物卡住或因锈死,湿式电磁铁因油液不干净,脏物卡在衔铁与导磁套之间等。这些情况均可使
电磁铁不能很好吸合,阀芯不能移动或不能移动到位,油路不切换,即不换向。图3-38小孔与阀体推杆阀芯的轴线不同心
    c.因线圈匝数不够造成电磁铁吸力不够,这种情况是由于从市场上购买了假冒伪劣电磁铁所致。
    d.因电磁铁的质量问题,固定铁芯上小孔与阀体推杆阀芯的轴线不同心(图3-38),造成推杆吸合过程中的歪斜,增大了阀芯运动副的摩擦力。另外,间隙A与间隙B磁力线疏密相差很大,会产生一侧向力,使推杆更移向A侧,造成推杆扭斜,更加别劲。
    e.电压差错导致线圈烧坏。日本生产的电磁铁多使用100V和200V的电压,日本输往中国的元件是专门为中国制作的。但随主机带进或用户从日本购进可能会出现差错——使用电压不符的电磁铁。需要提醒的是,并不只是将低电压的电磁铁用在高电源上会出现烧电磁铁的现象,高电压的电磁铁接在低电压的电源上,线圈也会烧坏。这是因为电压过低,造成电磁铁吸力不足,使铁芯不能完全吸合而产生过电流,烧坏电磁铁。另外,国内规定电业局供给的电源电压允许变动的范围为85%~105%,而国外大多规定为90%~110%,那么国外电磁铁用在国内的电源上就可能已经低了5%或高了5%的允差。
    电压是以二次方的负数影响着吸引力,而国内电网波动大,所以最好使用稳压电源。
    f.电磁铁频率接线差错。国内电源频率为50Hz,而日本的电源频率为60Hz,日本生产的交流电磁铁可用于50Hz和60Hz。但须注意,日本生产的小型电磁铁为两根引线,混用在50Hz和60Hz的电源上问题不大。而对大型电磁铁有三根引线,50Hz和60Hz有不同的接法,如接线出线差错,往往导致线圈烧损。对三引线电磁铁,须注意不使用剩下的那根引线,要绝缘包覆,以免出事故。
    ②因阀部分本身的机械加工质量、装配质量不良引起的换向不良
    a·阀芯台肩及阀芯平衡槽锐边处的毛刺,阀体沉割槽锐角处的毛刺清除不干净或者根本就未予以清除。特别是阀体孔内的毛刺往往翻向沉割槽内,很难清除,危害很大。目前元件生产厂采用尼龙刷对阀孔去毛刺,对阀芯采用振动去毛刺的方法,效果较好。
    b.阀芯与阀孔因几何精度(圆度、圆柱度)不好,会产生液压卡紧力。特别是停留几分钟(台架试验为5min)后,加上压力高,阀芯便常产生液压卡紧而不换向。值得一提的是:液压卡紧出现在工作状况中。不工作停机时或拆开清洗时H-BE 16 70314100,阀芯在阀孔内往往表现为灵活的。要检查阀芯阀孔精度才可判断是否会产生液压卡紧现象,阀芯与阀孔的几何精度一般应控制在0. 003~0. 005mm之内。
    c.安装螺钉拧得过紧。由于阀芯和阀体孔配合间隙很小(0. 007~0. 02mm),若安装螺钉拧得过紧,导致阀体内孔变形,卡死阀芯而不能换向。螺钉的拧紧力矩最好按生产厂的推荐值,用力矩扳手拧紧。日本某厂推荐值为:M5的安装螺钉拧紧力矩推荐为6~9N'm,M6为12~15N.m,M8为20~25N.m,M12为75~105N'm。
    d.阀孔与阀体端面不垂直,电磁铁装上后,造成推杆歪斜别劲,阀芯运动阻力增大。
    e.L孔(泄油孔)或回油孔堵塞(偶尔发现有未钻通的)。特别是在加工中,L孔与阀孔相交处,由于偏斜而使交叉处穿通面积极小;或因工艺闷塞太长或压入过深,堵住了L孔,使泄油通道不畅,造成阀芯两端泄油困油而推不动阀芯,如图3-39所示。
    f.阀芯上均压(平衡)槽车加工时单边偏心或槽太浅,经磨加工后磨去一半,不起均压作用,装配后产生液压卡紧力,造成换向不良,如图3-40所示。
    g.阀芯台肩与阀体沉割槽轴向尺寸不对,或因复位弹簧不对(弹力不一致),造成两端换向速度不一致。
    h.阀芯阀体配合间隙过小或过大:过小容易造成摩擦阻力增大而卡紧,过大容易产生液压卡紧。
    i.铸件(阀体)因材质不好,安装螺钉又压得过紧,阀孔变成椭圆形而卡死阀芯,造成运动不灵活。
    j.湿式电磁铁使用前未松开放气螺钉放气。
    上述来自阀加工质量不好而产生的电磁阀换向不可靠的现象,随着液压件质量的提高会有较大改变,用户在使用时可根据具体原因,分别采取对策。
    ③因污物所致
    a.阀装配时清洗不良或清洗油不干净,污物随清洗油进入阀芯与阀体配合间隙中,卡住阀芯。
    b.油液中细微铁粉被电磁铁通电形成的磁场磁化,吸附在阀芯外表面或阀孔内表面引起卡紧,所以对于存在铁粉尘的地方,最好安设磁性过滤器。
    c.运转过程中,空气的尘埃污物进入液压系统,带到电磁阀内。
    d.油箱无防尘措施,注射机多以床身为油箱,污物特别容易进入。
    e.水分进入阀内造成锈蚀,注射机绝大多数装有以水为冷却介质的冷却器,水分进入油内的可能性大大增加。
    f.油液老化、劣化,产生油泥及其他污物。
    g.包装运输、修理过程中进入。
    ④其他原因造成的不换向
    a.复位弹簧的弹力不够造成不换向。这往往是弹簧疲劳、拆修后错装成弱弹簧或者复位弹簧折断,造成阀芯不复位而不能换向或换向不良。可根据不同情况予以排除。
    b.背压过大,超过了电磁阀的额定背压值,一般阀生产厂家都规定了阀的回油口T(O)的允许背压值,用户使用时不要超过该规定。表3-8列出了德国力士乐公司WE型电
磁阀回油口的背压值,供参考。因为如背压太大,电磁铁的推力便会不够(阀用电磁铁的推力仅为几十牛顿)。
    c.用户在设计液压安装板(或集成块H-BE 16 70315100)时,有些粗心的设计人员未设计有L孔泄油通道,或者虽设计了却和回油孔通。前者泄油无处可走,后者有可能因回油背压过高招致L腔压力高,均使电磁铁不能推动阀芯而无法实现换向。泄油口必须单独畅通地回油箱。
    d.推杆在使用一段时间后变短,多为推杆硬度不够,而改变了阀芯换向的位置。
    e.油温过高,阀孔变形,卡死阀芯。
    f.电磁铁四个安装螺钉未拧紧或因阀体上四个螺纹孑L攻得太浅,拧不紧,均造成阀芯换向不到位的现象。


    (5)电磁阀的外泄漏
    ①电磁铁与阀体结合面(图3-41中的1处)之间的外泄漏。
    产生外漏的原因如下。
   a.因连通两O腔(如34D-25B型)的工艺横孑L之孔口的工艺螺堵或圆柱堵头密封配合不好,油背压高时,油液经此工艺孔口螺堵或圆柱堵头缝隙流出,再经电磁铁与阀体结合面泄漏出来。此时应重配圆柱堵头。对螺纹堵头应按图3-42所示方法缠绕聚四氟乙烯带,注意方向不可缠反。
    b.L孔的工艺横孔φ5mm闷塞因配合松动而漏油,可钻掉重新铰孔,再打入配作(放大)的闷塞。
    c.从“推杆-O形圈一定位套”机构产生漏油。应注意:推杆表面有否拉伤,是否光滑;0形圈是否破裂;O形圈凹槽尺寸是否设计合理等。
    d.泄油流道L没有单独接成与油箱相通,而是接成(或设计成)与回油腔(O、T)相通。当O腔背压高时,油液倒灌入阀芯两端的L腔,超出了推杆O形圈的密封能力,势必
从推杆O形密封圈外漏。
    所以发现从电磁铁与阀体结合面外漏,主要从推杆机构密封处找原因并加以排除。
    ②从电磁阀阀体与安装底板结合面之间的漏油(图3-41中的2处)
    a.由于加工误差,电磁阀(板式)安装面上各油口P、A、B、O (T)、L孑L的0形圈沉孔尺寸深浅不一致(图3-43),使得沉深的O形圈无压缩变形量而漏油。
    b.O形圈沉孑L底面表面粗糙度度太大,表面上有加工留下的波纹而漏油(图3-44)。
    c.O形圈破损,或O形圈未装入沉孔内。
    d.电磁阀四个安装螺钉螺纹有效长度不够,或者因安装板上攻螺纹深度不够,看起来螺钉拧紧了,实际上并未拧紧,造成O形圈未有足够的压缩余量形成密封,此时O形圈还可能被挤入间隙。
    e.阀体或安装板有缩松气孔。
    ③工艺螺堵、管接头、工艺闷头的漏油(图3-41中的3处)
    a.管式阀的进出油口,因螺纹配合不好,管接头的密封不好而漏油。此时对锥管接头可缠绕聚四氟乙烯胶带,对直管细牙螺纹则更换合格的紫铜垫圈来解决。
    b.对螺纹工艺堵头处理方法同上,对于圆柱工艺堵头和钢球堵头则是因配合过松等原因造成,应钻出重新配打。


    (6)内泄漏量大
    内泄漏量大,导致功率损失而引起系统升温,甚至出现动作失常等故障。
    ①阀芯与阀孔配合间隙过大,或者因磨损后间隙大,须修复。正常配合间隙为0.007~0. 02mm(通径小取小值,通径大取大值)。
    ②阀芯或阀孑L台肩尺寸、沉割槽尺寸不对或超差,或者封油台肩处有缺口拉有凹槽,使封油长度段的遮盖量减少,造成内泄漏量的增加。
    ③平衡槽的位置尺寸设置不合理,加上切得很宽,也会减短封油长度(遮盖量)。
    ④阀芯外表面或阀孔内表面拉有较深轴向沟纹。
    ⑤工作油温过高,大于70℃。
    ⑥阀芯与阀孔因毛刺造成偏心,偏心的环状间隙泄漏量是未偏心时的2.5倍。
    ⑦阀两端的定位尺寸不准确(包括弹簧压缩长度),造成阀芯移不到位,或移位过头,两种情况均改变封油长度。
    可针对上述原因,分别采取对策。


    (7)压力损失大
    通过额定流量时的阀前与阀后压力之差称为压力损失。压力损失转化为热而导致油液温升发热。压力损失偏大的主要原因如下。
    ①通过电磁阀的实际流量远大于电磁阀规定的额定流量。特别是在差动回路中必须仔细考虑,因为此时经过阀的流量远远大于由泵供给的流量。
    ②阀芯台肩尺寸或阀体沉割槽距尺寸不对,或阀芯因某种原因移动不到位,造成阀开度小,而压力损失超差。
    国外的一些阀均规定了在一定工作压力下的使用流量值,就是基于这种考虑H-BE 16BS DR 10401200。超过使用流量,不但压力损失大,而且会产生换向不良的故障。

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