韓 超 李文偉（寶鈦集團(tuán)，陜西 寶雞 721000）

高頻響應(yīng)比例閥原理及故障分析

韓 超 李文偉
（寶鈦集團(tuán)，陜西 寶雞 721000）

摘 要：本文首先對力士樂產(chǎn)4WS2EM 6-2X伺服閥原理進(jìn)行介紹，然后通過實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)的問題，對伺服閥常見故障進(jìn)行分析處理。

關(guān)鍵詞：伺服閥；比例閥；零位調(diào)整

寶鈦集團(tuán)是全國鈦材加工的龍頭企業(yè)，鍛造則是鈦材加工的一道重要工序，為此寶鈦集團(tuán)分別從德國25MN快鍛機(jī)壓機(jī)和輔助15t操作機(jī)，快鍛機(jī)和操作機(jī)的功能動作閥站采用的主要液壓控制元件都是三位四通高頻響應(yīng)比例流量閥（方向閥），采用三級控制。其特點(diǎn)都是采用小通徑二級伺服閥控制主閥（三級流量﹑方向閥），來實(shí)現(xiàn)壓機(jī)和操作機(jī)液壓系統(tǒng)功能動作。

所有三位四通高頻響應(yīng)比例閥上的二級伺服閥控制原理都是采用噴嘴擋板式力反饋閉環(huán)控制。

一﹑伺服閥原理分析

該伺服閥為一個二級伺服方向閥，主要用于位置﹑力﹑速度閉環(huán)控制。

其結(jié)構(gòu)由一個電機(jī)械轉(zhuǎn)換器（力矩馬達(dá)）（1），一個液壓放大器（噴嘴擋板原理）（2），一個套閥（第二級）內(nèi)的控制閥芯（3），閥芯通過一個機(jī)械反饋連接到力矩馬達(dá)上。

在力矩馬達(dá)的線圈（4）輸入一個信號，通過電樞（5）上的永久磁鐵產(chǎn)生一個力，這個力作用到扭矩管（6）上產(chǎn)生一個力矩，由于擋板（7），通過一連桿連接到扭矩管的噴嘴擋板離開控制噴嘴（8）的中心位置，這樣就導(dǎo)致了一個壓力差，作用在控制閥芯（3）的前工作面，壓力差使得閥芯移動，由此壓力腔連接一執(zhí)行器上，同時另一個執(zhí)行器與回油腔連接。

控制閥芯通過一反饋彈簧（機(jī)械反饋）（9），連到噴嘴擋板和力矩馬達(dá)上，控制閥芯不斷改變位置，直到反饋彈簧的反饋扭矩和力矩馬達(dá)的電磁扭矩達(dá)到平衡，噴嘴擋板系統(tǒng)的壓差變?yōu)榱恪?/p>

閥芯的行程和通過先導(dǎo)控制閥的流量實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制，與輸入電信號成正比，由此實(shí)現(xiàn)比例控制。

圖1

二﹑伺服閥故障及解決

在使用過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)主閥錐閥閥芯開口度失控，即通過手柄控制，該開啟的時候關(guān)閉，該關(guān)閉的時候開啟。經(jīng)過我們在實(shí)際中經(jīng)驗(yàn)分析，主閥卡閥的現(xiàn)象幾乎不會出現(xiàn)。因此，造成此類故障的原因是二級伺服閥失控，即零位偏移。

由于此系列三位四通高頻響應(yīng)比例閥目前國內(nèi)制造精度不夠，無法生產(chǎn)，因此必須進(jìn)口購買，國外采用訂單式生產(chǎn)，周期最少在12周以上，且價格非常高，均超過十萬元，因此通過研究其工作原理，并結(jié)合我們多年的工作經(jīng)驗(yàn)，研究出一套經(jīng)濟(jì)可行的處理故障方法。

圖2

1 伺服閥零位偏移分析與解決

圖2為φ6mm通徑伺服閥全圖。（1）為伺服閥提供控制油的為單獨(dú)油路（先導(dǎo)油路），其壓力要結(jié)合伺服閥和主閥選定，25MN快鍛機(jī)先導(dǎo)系統(tǒng)提供壓力為160Bar。由于伺服閥閥芯為φ6mm通徑，而且噴嘴擋板系統(tǒng)精度非常高，內(nèi)部油路通徑不到φ1mm，因此首先要保證先導(dǎo)液壓系統(tǒng)液壓油的清潔度最少達(dá)到5μ精度，另外在伺服閥油路進(jìn)口處安裝一個3μ精度的濾芯，保證進(jìn)入伺服閥控制油路的液壓油的清潔度，避免油路堵塞，及伺服閥閥芯卡滯。出現(xiàn)零位偏移后，首先需要檢查3μ精度的濾芯是否已經(jīng)或部分堵實(shí)，造成控制油不進(jìn)油或者兩側(cè)噴油嘴進(jìn)油不均衡。確定濾芯故障后，更換或仔細(xì)清洗即可。另外，由于濾芯很小，精度很高，且廠家不會單獨(dú)出售，購買起來比較困難，因此在清洗的時候必須仔細(xì)，清洗后要確認(rèn)是否洗通，否則安裝后零位偏移故障仍在，會影響對其他方面故障的判斷。

（2）伺服閥在使用過程中，由于液壓油長時間經(jīng)過內(nèi)部油路，會析出一些雜質(zhì)附著在油路管壁上，當(dāng)積累到一定程度時，會堵塞油路或造成閥芯卡滯，影響使用性能，或造成噴嘴進(jìn)油不均衡，致使零位偏移。因此需要將伺服閥解體清洗。

圖3為伺服閥分解圖。因?yàn)樗欧y本身價格昂貴，內(nèi)部元件精細(xì)，所以在拆解前，應(yīng)先通過原理或裝配圖徹底了解其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這里需要注意的是，在拆解閥芯之前，必須先將力矩馬達(dá)帶噴嘴擋板拔出，然后將定位套及定位螺釘拔出，然后在進(jìn)行拆解。在清洗時，重點(diǎn)清洗三個部位：

①閥芯11及閥芯套10的清洗。

②噴嘴8﹑9的清洗，可用細(xì)銅絲疏通，然后用溶脂性清洗劑清洗。

③噴嘴油路的清洗，可用尖筆筒將溶脂性清洗劑吹入油路，反復(fù)多次進(jìn)行清洗。

清洗后將各元件組裝起來。

（3）如圖2所示中噴嘴擋板2連桿頂頭處安裝有一顆很小的紅寶石，其作用是撥動閥芯來回運(yùn)動。紅寶石質(zhì)地堅(jiān)硬﹑耐磨，可以頻次較高的撥動閥芯來完成規(guī)定動作，有較高的性價比，相比其他材料提高元件的使用壽命，在使用時會存在紅寶石脫落情況，由于噴嘴擋板連桿和紅寶石處于一體，出現(xiàn)脫落后，該元件就報廢了。但該元件在生產(chǎn)中屬于標(biāo)準(zhǔn)件，其規(guī)格是一樣的，如果有其他部件報廢的噴嘴擋板，而紅寶石還完好，可以進(jìn)行拆解后更換。

2 伺服閥零位調(diào)整

圖3 伺服閥分解圖

由于在清洗時需要將噴嘴拆出，所以清洗組裝后，零位肯定會偏移。因此需要對伺服閥零位重新進(jìn)行調(diào)整。

首先將二級伺服閥與三級主閥組裝好，如果有液壓試驗(yàn)臺，可以在試驗(yàn)臺上進(jìn)行調(diào)整。如果沒有，可以將組裝好的三級高頻響應(yīng)比例閥安裝在設(shè)備上進(jìn)行在線調(diào)整?？紤]到多數(shù)企業(yè)沒有試驗(yàn)臺調(diào)整的條件，下面就在線調(diào)整進(jìn)行闡述。

根據(jù)系統(tǒng)先導(dǎo)提供的油壓，25MN快鍛機(jī)為160Bar，一般在閥站會將二級伺服閥的出油口A﹑B口（三級主閥的控制油口）引出兩個測壓點(diǎn)，取兩塊量程在0～250Bar范圍內(nèi)的壓力表，將其接在測壓點(diǎn)上，開啟先導(dǎo)泵（不用開啟主泵）。通過內(nèi)六方扳手微調(diào)節(jié)兩個噴油嘴。在不動手柄的時候，兩塊壓力表壓力顯示應(yīng)該處于平衡狀態(tài)，大概80Bar左右，當(dāng)扳動壓機(jī)操作手柄到加壓或提升狀態(tài)后，兩塊表一塊壓力顯示160Bar，一塊顯示0Bar，當(dāng)兩種壓力表顯示狀態(tài)處于以上情況時，零位基本就調(diào)整出來了。該閥可以繼續(xù)工作。

結(jié)語

本文通過對25MN快鍛機(jī)輔助操作機(jī)主泵及三級高頻響應(yīng)比例閥的先導(dǎo)閥進(jìn)行深入的工作原理分析，以及結(jié)構(gòu)分析，將元件可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行詳細(xì)的分析，并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，研究出簡單﹑有效的解決方法，在成本極低的情況下將故障解決，保障了25MN快鍛機(jī)能夠穩(wěn)定﹑可靠地工作。

參考文獻(xiàn)

[1]馬玉貴.液壓件使用與維修技術(shù)大全[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，1994.

[2]成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1993.

中圖分類號：TH137.5

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A