蓄能器引发液压系统故障的诊断与排除

发布时间：2024-06-28 09:06:08
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摘要蓄能器在液压系统使用中有时会出现不能保压、夹紧、加速、快压射、增压、缓和液压冲击和吸收压力脉动的情况。这些功能失效的故障大多是由蓄能器吞吐压力油的能力引起的，故称蓄能器引发故障。发生故障的原因和故障源是多方面的。

蓄能器在液压系统使用中有时会出现不能保压、夹紧、加速、快压射、增压、缓和液压冲击和吸收压力脉动的情况。这些功能失效的故障大多是由蓄能器吞吐压力油的能力引起的，故称蓄能器引发故障。发生故障的原因和故障源是多方面的。

摘要: 蓄能器在液压系统使用中有时会出现不能保压、夹紧、加速、快压射、增压、缓和液压冲击和吸收压力脉动的情况。这些功能失效的故障大多是由蓄能器吞吐压力油的能力引起的，故称蓄能器引发故障。发生故障的原因和故障源是多方面的。

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蓄能器在液压系统使用中有时会出现不能保压、夹紧、加速、快压射、增压、缓和液压冲击和吸收压力脉动的情况。这些功能失效的故障大多是由蓄能器吞吐压力油的能力引起的，故称蓄能器引发故障。发生故障的原因和故障源是多方面的。

(1)故障的分析

①充气压力p0的影响

蓄能器中所容纳气体的状态方程为：

由式(5-1)可推出蓄能器提供压力油的体积公式：

式中V₀——充液前的充气体积(即蓄能器容积);

Po——充液前的充气压力；

P₂——系统允许的最高工作压力(蓄能器最高工作压力);

p₁——系统允许的最低工作压力(蓄能器最低工作压力);

△V——系统允许的最高和最低工作压力对应的蓄能器内气体体积V₂

与V1之差(蓄能器提供压力油的体积);

k——指数(在蓄能器补油保压时其内气体可视为等温变化k=1;

当蓄能器作辅助动力源用于补油时充气压力po=0.6～0.65p₁(或po=0.8～0.85p₁)一般比最低工作压力p₁低。

若P0太低，由公式(5-2)知供油体积△V太小，保压压力由p₂降到p₁的过程快，保压时间短会导致液压泵频繁地给蓄能器充油。在夹紧时夹紧压力也下降快。当压力下降到最低工作压力p₁时液压泵又开始向蓄能器供油充液，但到充液压力实际回升要延迟一段时间。在这段时间内夹紧压力一直会下降到临界工作压力以下导致夹紧失效。相反若po压力高，保压和夹紧时间长，液压泵就不会频繁地启动，给蓄能器充压，夹紧也不易失效。

当蓄能器用于补油加速、快压射、增压之类用途时，若充气压力在蓄能器最低工作压力p₁之上且比较高时，由方程(5-1)可知P2′P0=V2/V0的比值比较小，Vo与V₂的差小，蓄能器从p₂到po的供油体积就很小。蓄能器提供的压力油少，就无法进行补油，以实现加速、快压射和增压动作。相反充气压力比较低时，蓄能器从po充压到储存的压力油多，就能完成加速、快压射和增压动作。

当蓄能器用于缓和液压冲击和吸收压力脉动时，充气压力po分别为系统工作压力的90%和液压泵出口压力的60%时较合适。若充气压力太低，蓄能器几乎无储能作用，但对缓和液压冲击和吸收压力脉动仍有作用。

②蓄能器最高工作压力p₂的影响

当蓄能器最高工作压力p₂较低时，由公式(5-2)可知，蓄能器的供油体积△V比较小。这种情况下若用蓄能器补油保压和夹紧，必然出现压力下降快、保压时间短、夹紧失效之类的故障；若用蓄能器加速、快压射和增压时也因供油体积太小，不能补油，必然导致不能加速、快压射和增压。特别是po也同时增大时问题更严重。相反蓄能器最高工作压力比较高(但满足要求)时不会产生以上故障。蓄能器最高工作压力过高时，不但不能满足工作要求而且会损坏液压泵，浪费功率。

③蓄能器邻接液压元件泄漏的影响

在液压传动中和蓄能器相连接的液压元件有单向阀、电磁换向阀和液压缸等。这些液压元件常出现密封不严、卡死不能闭合、因磨损间隙过大和密封件失效造成蓄能器在储油和供油时压力油大量泄漏。在这种情况下，若蓄能器是用来补油保压和夹紧的，会因为补油不足而不能保压、保压时间短或夹紧失效。若蓄能器是用来补油加速、快压射和增压的，也会因补油不足而使这些动作无法完成。

④控制元件失灵而致蓄能器旁流的影响

有些换向阀动作失灵，常可导致与蓄能器相连接的液压元件呈开启状态。这样蓄能器在充油和供油时会形成旁路分流，导致以上故障发生。

(2)故障的排除

当发生保压时间短和夹紧失效故障时，原因有充气压力低、蓄能器的接邻元件泄漏、蓄能器最高工作压力低。前两个原因是主要的。当发生不能补油加速、快压射和增压故障时，其原因一般是充气压力高、蓄能器最高工作压力低、蓄能器的接邻元件有泄漏。实际上，前两个原因同时出现导致的故障不少。

当发生蓄能器不能缓和液压冲击和吸收压力脉动故障时，其原因主要是充气压力太低。

通过分析，确定故障原因是充气压力不合适时，首先应排出蓄能器内压力油，测定蓄能器内气压，给以确诊。其次，要找出具体故障源，以便排除。当测知充气压力低时，可能是设定值过低，也可能是充气不足，还可能是蓄能器充气嘴泄漏、皮囊破裂、活塞密封不好等，应通过检测确定。当测知充气压力高时，可能是设定值过高、充气过量、或者环境条件(如温度升高)所致(若工作中环境条件无法改变，可将蓄能器放气到适当压力)。

当确定原因是蓄能器最高工作压力不合适时，首先设法测定蓄能器最高工作压力以证实。若蓄能器最高工作压力过低(也有过高的),可能是液压泵故障或液压泵吸空；也可能是调压不当；也可能压力阀及调压装置有故障；还可能是有关液压元件泄漏，造成系统压力及蓄能器最高工作压力过低或过高，也可直接造成蓄能器最高工作压力过低或过高。

当确定故障原因是液压元件泄漏时，首先应确定和蓄能器邻接的液压元件。在这些液压元件中，单向阀、液控单向阀、各类换向阀和液压缸泄漏故障是较常见的。泄漏的原因大概有阀芯和阀座密封不严，阀芯卡死不能闭合，磨损造成相对运动面间隙大，密封元件失效。对所有可疑元件应按检测的难易程度和发生故障的概率大小排序(易检测的，故障概率大的排在前面),再按顺序检测，确定泄漏的故障元件。最后，拆开故障元件检查、维修。

对充气压力和蓄能器最高工作压力不合适引起的故障，也应按以上原则给可疑故障源排序。

在充气压力、蓄能器最高工作压力、接邻元件泄漏三个原因中，若初步确定为两个以上者，也可按检测的难易和故障的概率排序，按排序检测。一般来说，蓄能器最高工作压力比充气压力测定方便。元件泄漏较难测定，但有的泄漏很直观。