3.3任務(wù)3.3速度回路故障診斷及排除

任務(wù)3.3速度回路故障診斷及排除一、學(xué)習(xí)要求1.弄清調(diào)速回路、速度轉(zhuǎn)換回路和快速運動回路的工作原理。2.學(xué)會調(diào)速回路、速度轉(zhuǎn)換回路和快速運動回路故障診斷及排除方法。二、知識準(zhǔn)備1．調(diào)速回路的組成和工作原理調(diào)速回路是調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運動速度的回路。它可分為節(jié)流調(diào)速回路、容積調(diào)速回路和容積節(jié)流調(diào)速回路三種。（1）節(jié)流調(diào)速回路的組成和工作原理節(jié)流調(diào)速回路是指在定量泵供油液壓系統(tǒng)中，用節(jié)流閥或調(diào)速閥調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運動速度的調(diào)速回路。根據(jù)節(jié)流閥或調(diào)速閥的安裝位置不同，可分為進油路節(jié)流調(diào)速回路、回油路節(jié)流調(diào)速回路和旁油路節(jié)流調(diào)速回路三種,它們的組成、工作原理和特點如表5-7所示。

形式項目進油路的節(jié)流調(diào)速回路回油路節(jié)流調(diào)速回路旁油路的節(jié)流調(diào)速回路圖示

調(diào)速范圍較大比進油路的稍大些較小速度負載特性運動平穩(wěn)性較差好很差動畫動畫動畫

形式項目進油路的節(jié)流調(diào)速回路回油路節(jié)流調(diào)速回路旁油路的節(jié)流調(diào)速回路承載能力最大負載由溢流閥調(diào)整壓力決定，能夠克服的最大負載為常數(shù)，不隨節(jié)流閥通流面積的改變而改變最大負載由溢流閥調(diào)整壓力決定，能夠克服的最大負載為常數(shù)，不隨節(jié)流閥通流面積的改變而改變最大承載能力隨節(jié)流閥通流面積的增大而減小，低速時承載能力差功率和效率功率消耗與負載、速度無關(guān)，低速輕載時效率低、發(fā)熱大功率消耗與負載、速度無關(guān)，低速輕載時效率低、發(fā)熱大功率消耗隨負載增大而增大、效率較進、回油節(jié)流調(diào)速回路的高、發(fā)熱小使用場合適用于低速、輕載、負載變化不大、速度穩(wěn)定性要求不高、小功率的液壓系統(tǒng)，如車床、鏜床、鉆床等機床的進給系統(tǒng)和一些輔助運動適用于功率不大、有負值負載和負載變化較大的情況；或者要求運動平穩(wěn)性較高的液壓系統(tǒng)，如銑床、鉆床、平面磨床等本回路在高速重載下工作時，功率大、效率高因此它適用于動力較大、速度較高、平穩(wěn)性要求不高、調(diào)速范圍小的液壓系統(tǒng)，如牛頭刨床的主運動傳動系統(tǒng)采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路，速度負載特性都比較“軟”，負載變化下的運動平穩(wěn)性都比較差，回路中的節(jié)流閥可用調(diào)速閥來代替，由于調(diào)速閥本身能在負載變化的條件下保證節(jié)流閥進出油口間的壓力差基本不變，因而使用調(diào)速閥后，節(jié)流調(diào)速回路的速度負載特性將得到可大大改善。（2）容積調(diào)速回路的組成和工作原理容積調(diào)速回路是利用改變變量泵或變量液壓馬達的排量來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運動速度的調(diào)速回路。這種調(diào)速回路無溢流損失和節(jié)流損失，故效率高、發(fā)熱少，但低速穩(wěn)定性較差，變量泵和變量液壓馬達的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，因此適用于高壓大流量且對低速穩(wěn)定性要求不高的大型機床、液壓機、工程機械等大功率設(shè)備的液壓系統(tǒng)。容積調(diào)速回路按油液循環(huán)方式的不同，可分為開式和閉式兩種。在開式回路中，液壓泵從油箱吸油，執(zhí)行元件的回油直接回到油箱，油箱容積大，油液能得到較充分冷卻，但空氣和臟物易進入回路。在閉式回路中，液壓泵將油輸出進入執(zhí)行元件的進油腔，又從執(zhí)行元件的回油腔吸油，閉式回路結(jié)構(gòu)緊湊，只需很小的補油箱，但冷卻條件差。為了補償工作中油液的泄漏，一般設(shè)補油泵，補油泵的流量為主泵流量的10%～15%。容積調(diào)速回路按液壓泵與執(zhí)行元件組合方式不同，可分為定量泵—變量液壓馬達容積調(diào)速回路、變量泵—定量液壓馬達（或液壓缸）容積調(diào)速回路和變量泵—變量液壓馬達容積調(diào)速回路等四種，它們的組成、工作原理和特點如表5-8所示。

類型項目定量泵——變量馬達調(diào)速回路變量泵——定量馬達（或液壓缸）調(diào)速回路變量泵——變量馬達調(diào)速回路圖示特性曲線

類型項目定量泵——變量馬達調(diào)速回路變量泵——定量馬達（或液壓缸）調(diào)速回路變量泵——變量馬達調(diào)速回路馬達轉(zhuǎn)速nM（或液壓缸速度）與泵排量VP的關(guān)系成反比泵排量VP恒定，nM與液壓馬達排量VM成正比在恒轉(zhuǎn)矩段，馬達排量VM最大不變，nM與VM成正比；在恒功率段，泵排量VP最大不變，馬達轉(zhuǎn)速nM與馬達排量VM成反比馬達的轉(zhuǎn)矩TM與馬達轉(zhuǎn)速nM成反比恒定在恒轉(zhuǎn)矩段，馬達的轉(zhuǎn)矩TM恒定；在恒功率段，馬達的轉(zhuǎn)矩TM與馬達轉(zhuǎn)速nM成反比馬達的功率PM恒定最大與馬達轉(zhuǎn)速nM成正比在恒轉(zhuǎn)矩段，馬達的功率PM與馬達轉(zhuǎn)速nM成正比；在恒功率段，馬達的功率PM恒定功率損失小小小系統(tǒng)效率高高高調(diào)速范圍小較大大價格高高高使用場合大功率的場合大功率的場合大功率且調(diào)速范圍大的場合（3）容積節(jié)流聯(lián)合調(diào)速回路的組成和工作原理容積節(jié)流聯(lián)合調(diào)速回路是用改變變量泵排量和調(diào)節(jié)調(diào)速閥或節(jié)流閥流量配合工作來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件速度的調(diào)速回路。這種調(diào)速回路無溢流損失，有節(jié)流損失，其效率比節(jié)流調(diào)速回路高，但比容積調(diào)速回路的低，采用流量閥調(diào)節(jié)進入執(zhí)行元件的流量，克服了變量泵在負荷大、壓力高時漏油大，運動速度不平穩(wěn)的缺點，因此這種回路常用于空載需要快速運動，承載時需要穩(wěn)定的低速的各種中等功率設(shè)備的液壓系統(tǒng)中，如組合機床．車床．銑床等設(shè)備的液壓系統(tǒng)。它可分為定壓式容積節(jié)流聯(lián)合調(diào)速回路和穩(wěn)流式容積節(jié)流聯(lián)合調(diào)速回路兩種，它們的組成、工作原理和特點如表5-9所示。

類型項目定壓式容積節(jié)流聯(lián)合調(diào)速回路穩(wěn)流式容積節(jié)流聯(lián)合調(diào)速回路圖示泵的輸出壓力不變改變泵的輸出流量變變速度穩(wěn)定性好好

類型項目定壓式容積節(jié)流聯(lián)合調(diào)速回路穩(wěn)流式容積節(jié)流聯(lián)合調(diào)速回路調(diào)速范圍較大較大承載能力好好發(fā)熱較小小系統(tǒng)效率較高高價格較高較高使用場合負載變化不大的中小功率系統(tǒng)負載變化不大、速度較低的中小功率系統(tǒng)（4）三種調(diào)速回路的比較和選用節(jié)流調(diào)速回路、容積調(diào)速回路和容積節(jié)流調(diào)速回路主要性能比較如表5-10所示。

回路類型主要性能節(jié)流調(diào)速回路容積調(diào)速回路容積節(jié)流調(diào)速回路用節(jié)流閥用調(diào)速閥定壓式穩(wěn)流式進、回油旁路進、回油旁路機械特性速度穩(wěn)定性較差差好好較好好好承載能力較好較差好好較好好好調(diào)速范圍較大小較大較大大較大較大功率特性效率低較高低較高最高較高高發(fā)熱大較小大較小最小較小小適用范圍小功率、輕載的中、低壓系統(tǒng)大功率、重載高速的中、高壓系統(tǒng)中、小功率的中壓系統(tǒng)在調(diào)速回路的選用原則如下：①負載小，且工作中負載變化也小的系統(tǒng)可采用節(jié)流閥節(jié)流調(diào)速回路；在工作中負載變化較大且要求低速穩(wěn)定性好的系統(tǒng)，宜采用調(diào)速閥的節(jié)流調(diào)速或容積節(jié)流調(diào)速回路；負載大、運動速度高、油的溫升要求小的系統(tǒng)，宜采用容積調(diào)速回路。一般來說，功率在3kW以下的液壓系統(tǒng)宜采用節(jié)流調(diào)速回路；3～5kW范圍宜采用容積節(jié)流調(diào)速回路；功率在5kW以上的宜采用容積調(diào)速回路。②處于溫度較高的環(huán)境下工作，且要求整個液壓裝置體積小、重量輕的情況，宜采用閉式容積調(diào)速回路。③節(jié)流調(diào)速回路的成本低，功率損失大，效率也低；容積調(diào)速回路因變量泵、變量馬達的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，所以價錢高，但其效率高、功率損失??；而容積節(jié)流調(diào)速回路則介于兩者之間。所以需綜合分析選用哪種回路。2．速度轉(zhuǎn)換回路的組成和工作原理速度轉(zhuǎn)換回路是使液壓執(zhí)行機構(gòu)在一個循環(huán)中從一種速度轉(zhuǎn)換成另一種運動速度的速度回路。常用速度轉(zhuǎn)換回路有快慢速轉(zhuǎn)換回路和兩種慢速的轉(zhuǎn)換回路兩種。（1）用行程閥控制的快慢速轉(zhuǎn)換回路的組成和工作原理用行程閥控制的快慢速轉(zhuǎn)換回路的組成和工作原理如動畫所示。（2）兩種慢速的轉(zhuǎn)換回路的組成和工作原理常見的兩種慢速的轉(zhuǎn)換回路有兩個調(diào)速閥串聯(lián)的速度轉(zhuǎn)換回路和兩個調(diào)速閥并聯(lián)的速度轉(zhuǎn)換回路兩種。①兩個調(diào)速閥串聯(lián)的速度轉(zhuǎn)換回路的組成和工作原理兩個調(diào)速閥串聯(lián)的速度轉(zhuǎn)換回路的組成和工作原理如動畫所示②兩個調(diào)速閥并聯(lián)的速度轉(zhuǎn)換回路的組成和工作原理兩個調(diào)速閥并聯(lián)的速度轉(zhuǎn)換回路的組成和工作原理如動畫所示。3．增速回路的組成和工作原理增速回路又稱為快速運動回路，它是一種使執(zhí)行元件獲得必要的高速，以提高系統(tǒng)的工作效率的速度回路。常用的增速回路有雙泵供油的增速回路和液壓缸差動連接的增速回路兩種。（1）雙泵供油的增速回路的組成和工作原理雙泵供油的增速回路的組成和工作原理如動畫所示。（2）液壓缸差動連接的增速回路的組成和工作原理液壓缸差動連接的增速回路的組成和工作原理如動畫所示3.速度回路常見故障診斷及排除（1）“節(jié)流閥前后壓差小致使液壓缸速度不穩(wěn)定”故障診斷及排除如圖所示為節(jié)流調(diào)速回路簡圖，換向閥采用電磁換向閥，溢流閥的調(diào)節(jié)壓力比液壓缸工作壓力高0.3MPa，在工作過程中常開，起定壓與溢流作用。液壓缸推動負載運動時，運動速度達不到調(diào)定值。節(jié)流調(diào)速回路簡圖節(jié)流調(diào)速回路簡圖

引起這一故障的原因是溢流閥調(diào)節(jié)壓力較低。在進油路節(jié)流調(diào)速回路中，液壓缸的運動是通過節(jié)流閥的流量決定的，通過節(jié)流閥的流量又取決于節(jié)流閥的過流斷面的橫截面積和節(jié)流閥前后壓力差，這個壓力差達0.2～0.3MPa，再調(diào)節(jié)節(jié)流閥就能使通過節(jié)流閥的流量穩(wěn)定。在上述回路中，油液通過節(jié)流閥前后的壓力差為0.2MPa，這樣就造成節(jié)流閥前后壓力差低于允許值，通過節(jié)流閥的流量就達不到設(shè)計要求的值，為保證液壓缸的運動速度，需要提高溢流閥的調(diào)節(jié)壓力到0.5～0.8MPa。需要指出是，在使用調(diào)速閥時，同樣需要保證調(diào)速閥前后的壓力差0.5～0.8MPa范圍內(nèi)，若小于0.5MPa，調(diào)速閥的流量很可能會受外負載的影響，隨外負載的變化而變化。磨床工作臺進給液壓調(diào)速回路圖（2）“系統(tǒng)中進了空氣，機床工作臺爬行”故障診斷及排除如圖所示為磨床工作臺進給調(diào)速回路圖，采用出口節(jié)流調(diào)速回路，在工作過程中當(dāng)速度降到一定值時，工作臺速度會產(chǎn)生周期性變化，甚至?xí)r動時停，即工作臺相對于床身導(dǎo)軌作黏著滑動交替的運動，也就是我們所說的“爬行”，檢查油箱內(nèi)油液表面出現(xiàn)大量針狀氣泡，壓力表顯示系統(tǒng)存在小范圍的壓力波動。液壓傳動以液壓油為工作介質(zhì)，當(dāng)空氣進入液壓系統(tǒng)后，一部分溶解于壓力油中，另一部分形成氣泡浮游在壓力油里，由于工作臺的液壓缸位于所有液壓元件的最高處，空氣極易集聚在這里，因此直接影響到工作臺的平穩(wěn)性，產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。磨床工作臺進給液壓調(diào)速回路圖

當(dāng)采用適當(dāng)措施排除了系統(tǒng)中的空氣后，液面的針狀氣泡消失，壓力表波動減小，但全行程的爬行現(xiàn)象變成了不規(guī)則的間斷爬行。引起這種現(xiàn)象的原因是：當(dāng)工作臺低速運動時，節(jié)流閥的通流面積極小，油中雜質(zhì)及污物極易聚集在這里，液流速度高，引起發(fā)熱，將油析出的瀝青等雜物黏附在節(jié)流口處，致使通過節(jié)流閥的流量減??；同時，因節(jié)流口壓力差增大，將雜質(zhì)從節(jié)流口處沖走，使通過節(jié)流口的流量又增加，如此反復(fù)，致使工作臺出現(xiàn)間歇性的跳躍，還應(yīng)當(dāng)指出的是，在同樣速度要求下回油路節(jié)流調(diào)速回路中節(jié)流閥的通流面積要調(diào)得比進油路節(jié)流調(diào)速回路中節(jié)流閥的小，因此低速時前者的節(jié)流閥更容易堵塞，產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。（3）“執(zhí)行元件爬行”故障診斷及排除序號故障原因維修方法1液壓系統(tǒng)中進了空氣排凈液壓系統(tǒng)中的空氣2液壓泵流量脈動大，溢流閥振動造成系統(tǒng)壓力脈動，引起液壓缸或液壓馬達速度變化檢修或更換液壓泵或溢流閥3節(jié)流閥或調(diào)速閥閥口堵塞，系統(tǒng)泄漏不穩(wěn)定清洗節(jié)流閥或調(diào)速閥閥口4調(diào)速閥中減壓閥閥芯不靈活造成流量不穩(wěn)定而引起爬行清洗或研磨調(diào)速閥中減壓閥閥芯，使其運動靈活5在進油路的節(jié)流調(diào)速回路中，無背壓或背壓不足時，外負載變化時導(dǎo)致執(zhí)行元件速度變化而引起爬行在進油路的節(jié)流調(diào)速回路中，要加背壓閥，并使背壓閥壓力足夠6活塞桿密封壓得過緊調(diào)整活塞桿密封壓緊力7活塞桿彎曲校正活塞桿8導(dǎo)軌與缸的軸線不平行校正9導(dǎo)軌潤滑不良加強導(dǎo)軌的潤滑序號故障原因維修方法1液壓缸（或液壓泵）或液壓系統(tǒng)中其他元件的泄漏隨著負載壓力增大而顯著增大檢修或更換液壓系統(tǒng)相關(guān)元件的密封2液壓油的溫度異常升高，其黏度下降，導(dǎo)致泄漏增加檢修冷卻器，加強液壓系統(tǒng)散熱3調(diào)速閥中減壓閥閥芯卡死于打開位置，則負載增加時，通過節(jié)流的流量下降清洗或研磨調(diào)速閥中減壓閥閥芯，使其運動靈活（4）“負載增加時速度顯著下降”故障診斷及排除（5）無法實現(xiàn)速度轉(zhuǎn)換故障診斷及排除序號故障原因