限速阀复位弹簧失效的解决方法

以WY100型全液压挖掘机多路阀为例，WY100型全液压挖掘机液压系统中，执行元件按4-4分组，左、右行走液压马达各由一多路阀控制，但所有执行元件的回油均通过限速阀后返回油箱。

WY100型全液压挖掘机液压系统中，限速阀为带节流口的二位二通弹簧复位式液控换向阀。限速阀在液压系统中的工况如图2-3所示，液压系统原理图如图2-4a所示。

图2-3 限速阀在液压系统中的工况

图2-4 液压系统原理图

a）改进前液压系统原理图 b）改进后的系统原理图

1—回转马达 2—左行走马达 3—铲斗液压缸 4—辅助液压缸 5—推土液压缸 6—右行走马达 7—斗杆液压缸 8—动臂液压缸(www.xing528.com)

限速阀两个工作位置的切换，是由限速阀液控口压力与其复位弹簧力的大小比较决定的。当压力小于复位弹簧预紧力时，限速阀右位接入，使系统的回油通过节流口后返回油箱，对系统的回油流量起限制的作用，同时它对回油油路产生一定的背压，达到降低和限制执行元件运动速度的目的；当压力增大到一定值时，限速阀阀芯右移压缩复位弹簧，使限速阀左位接入系统，系统的回油在无阻力的状态下返回油箱。从图2-4a可知，系统中任一执行元件正常工作时，系统压力均较高，限速阀液控口直接引入系统油压，故限速阀左位接入系统，各执行元件将无背压回油。当挖掘机行驶在下坡路时，其自重使其行走速度加快，造成行走液压马达超速运转而泵供油不足，导致系统失去负载而压力降低，此时，限速阀在弹簧力的作用下，右位接入系统，阀中节流口对行走液压马达的回油实现节流限制，降低了行走液压马达的转速，从而限制了挖掘机下坡的行驶速度。

（1）弹簧失效故障分析 如图2-4a所示挖掘机液压系统是一个多执行元件系统。工作时除有挖掘作业时不行走，行走时不挖掘作业的限制外，其他各执行元件可单独动作和配合动作。当系统中任一执行元件进入工作时，系统即产生较高的油压。由于限速阀的液控口与泵出口直接连通，系统压力的大小直接由限速阀复位弹簧感受，所以升高的油压使复位弹簧处于被压缩的工作状态。挖掘机在挖掘——提升——回转——卸载——返回整个作业循环中，其负载的变化很大，即液压系统压力变化很大，频繁变化的系统压力使复位弹簧在不规则的交变应力作用下频繁地改变自己的工作状态，其表现为产生一些无效动作。

根据对液压挖掘机在开挖土石方时作业循环的分析，该液压系统限速阀阀芯的无效动作约为正常工作的有效动作的三倍以上，由于限速阀阀芯动作次数剧增，造成了限速阀复位弹簧因频繁工作而疲劳，产生蠕变和折断，以致限速阀失去限速功能。

众所周知，弹簧的蠕变变形和折断故障，除与弹簧的质量有关外，还与弹簧的工作环境（压力、温度）和工作次数有很大关系。挖掘机液压系统工作压力随负载变化而频繁变化，对限速阀阀芯动作的干扰是造成限速阀复位弹簧失效的根本原因。

（2）改进措施 限速阀复位弹簧失效故障产生的根本原因，是限速阀液控口控制油压随系统负载压力的变化而变化，造成了限速阀阀芯频繁的无效动作，陡增了复位弹簧工作次数。因受压条件恶劣，故将限速阀液控口油压稳定在某一值下，可大大地减少限速阀阀芯的无效动作，改善复位弹簧的受力情况，从而提高复位弹簧的使用寿命。图2-4b为改进后的系统原理图。

将定值输出减压阀串接在梭阀与限速阀之间的控制油路上，利用减压阀本身具有的自动调节功能，使控制油压基本为一定值，从而减小系统压力变化对限速阀阀芯动作的干扰。改进后的多路换向阀组，其功能和特点与改进前完全一样。由于减少了系统压力变化对限速阀阀芯动作的影响，使阀芯无效动作的频率大大减小，有效工作频率接近于限速阀的理想工作频率，达到了延长限速阀复位弹簧使用寿命的目的。