平衡回路的故障分析与排除

在立式液压机械中，当不用平衡重时，为了防止活塞和运动部件因自重而下落和因载荷突然减少时产生活塞的突然前进，可以采用平衡回路，设置一个适当的阻力(液压支承),使之产生一定的背压以便与自重相平衡。

(一)采用单向顺序阀的平街回路的故障

如图9-16所示，单向顺序阀5的调整压力稍大于工作部件的自重G在油缸6下腔中形成的压力，这样工作部件在静止时，单向顺序阀5关闭，缸6不会自行下滑；工作时(下行),阀5开启，缸下腔产生的背压力能平衡自重，不会产生下行时的超速现象，但由于有背压必须提高油缸上腔进油压力，要损失一部分功率。这种平衡回路的故障有：1.停位位置点不准确按理说当换向阀处于中位时，油缸6活塞可停留在任意位置上，而实际的情况是当限位开关或按钮发出停位信号后，缸6活塞要下滑一段距离后才能停止，即出现停位位置点不准确的故障。产生这一故障的原因是：

1)停位电信号在控制电路中传递的时间△电太长，电磁阀4的换向时间△换长，使发讯后阀4要经△g=△电+△换时间(约0.2～0.3秒)和缸位移S=△iaVn距离(约50～70mm)后、油缸才能停位(V为油缸运动速度).

2)从油路分析，出现下滑说明油缸下腔的油液在停位信号发讯后还在继续回油。当缸6瞬时停止和换向阀4瞬时关闭时，油液会产生一冲击压力，负载的惯性也会产生一个冲击压力，二者之和使油缸下腔产生的总的冲击压力往往远大于阀5的调定压力，而将阀5打开，此时虽然阀4处于中位关闭，但油液可从阀5的外部泄油道流回油箱，直到压力降为调定值时为止。所以油缸下腔的油要减少一些，必然导致停位点不准确。

解决办法是：①检查控制电路的各元器件的动作灵敏度，尽力缩短△电，另外将阀4换成交流电磁换向阀，可使△提由0.2秒降为0.07秒；②在图中阀5的外泄油道a处增加一二位两通交流电磁阀7,正常工作时，3DT通电，停位时3DT断电，外部泄油通路堵死，保证缸6下缸回油无处可泄，保证了活塞杆不继续下滑，满足了停位精度。

2.缸伴止(或伴机)后缓慢下清

主要是油缸活塞杆密封的外泄漏、单向顺序阀5及换向阀4的内泄漏较大所致。解决这些泄漏便可排除此一故障，另外可将阀5改成液控单向阀，对防止缓慢下滑有益。

(二)采用液控单向阀的平衡回路的故障及排除

如图9-17所示，由于液控单向阀是锥面密封的，泄漏儿乎为零，所以闭锁性好，可有效防止活塞等运动部件在停止时的缓慢下落，起到可靠平衡支撑作用。但它也会出现下述故障：

1.油缸在低负载下下行时平稳性差

这是阀3只有在油缸1上腔压力达到液控单向阀3的控制压力才能打开。当负载小时，缸1上腔压力达不到必要的控制压力值，阀3关闭，缸1停止运动；油泵又不断供油，缸1上腔压力又升高，阀3又打开，缸1向下运动。负载小又使缸1上腔压力降下来，阀3又关闭，缸1又停止运动。如此不断交替出现，缸1无法得到在低负载下的平稳运动。

为了提高运动平稳性，可在图9-17中的阀3和阀2之间的管路上加接单向顺序阀，可提高运动的平稳性。

2.油缸下腔产生增压事数

在图9-17所示的回路中，如果油缸1上下腔的作用面积之比$₁:S₂大于液控单向阀3的控制活塞作用面积与单向阀阀芯上部作用面积之比S₃:S₄(DFY型液控单向阀S₃+S₁=3.3～2.5:1,IY型液控单向阀S₃:S₄=6.25～4.69:1)。例如如果S₁:S₂≥4:1(对DFY型),或者S₁:S₂≥7:1(对IY型),则液控单向阀将永远打不开，此时油缸1将如同一个增压器一样，缸1下腔将严重增压，其缸1下腔压力相应为上腔压力的4倍(对DFY型)或者7倍(对IY型),造成油缸下腔增压事故。

解决办法是油缸1在设计时，应合理选择上下腔的工作面积。即应S₁:S₂<S₃:S₄。3.油缸下行过程中发生高频振动或低频振动

实现重物W的提升、下降，并要求平稳的升降速度及重物在任何位置上可靠地停住，可采用如图9-18a)所示的采用液控单向阀的平衡回路。实际使用中，这种回路在重物下降时，可能出现两种振动：一是高频小振幅振动并伴有很大的尖叫声；二是低频大振幅振动。前者是液控单向阀本身的共振现象，后者则是包含液控单向阀在内整个液压系统的共振现象。

1)高频振动

如图9-18b)所示位置时，液控单向阀的控制压力便上升，控制活塞顶开(向左)单向阀，油缸下腔开始有油流往回油池，但由于此时因背压和冲击压力的影响，单向阀回油腔压力瞬时上升，又由于液控单向阀为内泄式，当此上升压力(作用在控制活塞左端)比作用在控制活塞右端的控制压力大时，推回(向右)控制活塞，使单向阀关闭。单向阀一关闭，回油腔的油流停止，压力下降，控制活塞又推开单向阀，这种频繁的重复导致高频振动并伴随尖叫声。

2)低频振动

当油缸活塞在重物W的作用下下降时，由于液控单向阀全开，下腔又没有背压，很可能接近自由落体重物下降很快，使泵来不及填充油缸上腔，导致油缸上腔压力降低，甚至产生真空，液控单向阀因控制压力下降而关闭。单向阀关闭后，控制压力再一次上升，单向阀又被打开，油缸活塞又开始下降。由于管路体积也参与影响，通常这种现象为缓慢的低频振动。

3)解决高频振动和低频振动故障的措施；

可按图9-18c)中所示的方法采取下述各种措施：

①将内泄式液控单向阀改为外泄式。这样，控制活塞承受背压和换向冲击压力的面积(左端)大大减少，而控制压力油作用在控制活塞右端的面积没有变化，这样大大减少了控制活塞上向右的力，确保液控单向阀开启的可靠性，避免了高频振动。

②加粗并减短回油配管，减少管路的沿程损失和局部损失，减少背压对控制活塞的作用力，对避免高频振动效果也很显著。并且尽可能在回油管路上不使用流量调节阀，万一要使用，开度要调得比较大。

③在油缸和液控单向阀之间增设一流量调节阀。通过调节，防止油缸因下降过快而使油缸上腔压力下降到低于液控单向阀的必要控制压力；另一方面也可防止液控单向阀的回油腔背压冲击压力的增大，对提高控制活塞动作的稳定性有好处。对消除上述两种振动均有利。要注意的是，对于负载变化较大时，最好使用调速阀，并且要调节好。

④在液控单向阀的控制油管路上增设一单向节流阀，可防止由于单向阀的急速开闭产生的冲击压力。