如何进一步分析和排除故障问题？

在解决小臂下沉的故障后，为了找出液压缸内泄的原因，又进一步对故障进行了分析，发现造成液压缸内泄并导致小臂下沉的根本原因是安装在上、下调平液压缸上的双向平衡阀的选型不当。在设计喷浆机的液压调平系统时，选用的是先导比为5∶1的某螺纹插装式平衡阀，该平衡阀可通过调节液压缸进、出油口的节流而为负载提供一个精确的速度控制。当平衡阀安装在液压缸附近或内置于液压缸中时，若油管发生爆裂等故障，平衡阀关闭可对负载实行安全控制；同时如果使用的方向阀中位机能为通油状态，平衡阀中的溢流功能起作用，将液压缸中因热膨胀而引起的多余油液溢流。平衡阀插芯结构如图7-5所示。

图7-5 平衡阀插芯结构图

这种类型的平衡阀能够满足普通液压调平系统的工作要求。但如前文所述，喷浆机的液压调平系统有其不同的特点：小臂可进行单独的俯仰动作。此时不应选用这种回油背压会对平衡阀阀芯开启造成影响的平衡阀（即图7-5中B口的油液压力影响阀芯的开启）。具体分析如下：

假设上调平液压缸有杆腔回路的平衡阀插芯A口、B口压力分别为p_A、p_B，弹簧力为p_C，下调平液压缸的双向平衡阀中有杆腔回路平衡阀插芯的A口、B口压力分别为p_A′、p_B′，弹簧力为p_C′。再假设一种工况即小臂做俯仰动作直到上调平液压缸活塞杆完全伸出后做大臂下俯动作，此时下调平液压缸活塞杆缩回，调平系统为了保证小臂此时的工作姿态不受大臂动作的影响，其上调平液压缸活塞杆会伸出，由于上调平液压缸活塞杆已经完全伸出，所以油液只能通过下调平平衡阀10的溢流功能流出，即由A口流入，顶开下调平平衡阀的主阀阀芯后从B口溢流。从图7-9易看出，B口与弹簧腔相通，B口的压力会影响到主阀阀芯的开启。油液需克服弹簧力及B口油液的压力才能开启主阀阀芯溢流，此时

p_A′=p_B′+p_C′ （7-2）

p_B′为系统的回油压力，这里近似认为其压力为零，所以

p_A′=p_C′ （7-3）

油温随着不断工作而不断升高，上调平液压缸无杆腔中油液受热膨胀，导致压力p_A升高。正常情况下，油液应立即由A口流入，顶开上调平平衡阀的主阀阀芯后从B口溢流，同理

p_A=p_B+p_C （7-4）(www.xing528.com)

从图7-9中易知

p_B=p_A′ （7-5）

由式（7-2）～式（7-5）可得

p_A=p_C′+p_C （7-6）

式（7-6）中的p_C′和p_C分别是上、下调平平衡阀的溢流压力设定值，在设计中设定值为20MPa，所以由式（7-5）得上调平平衡阀的溢流压力为40MPa，远大于液压缸额定压31MPa，所以液压缸出现内泄故障。发现原因后，将平衡阀插芯进行更改，其结构图如图7-6所示。

图7-6 改造后平衡阀插芯结构图

弹簧腔直通大气而不用经B口在弹簧收缩时将腔压力泄掉，故B口压力将不会影响平衡阀溢流时主阀阀芯的开启。上、下调平液压缸的溢流压力均为设计中的设定值20MPa，小于液压缸的额定压力，可在外负载过大或油温升高而导致液压缸内压力上升时对液压缸进行保护。

选用插芯结构如图7-6所示的平衡阀后，喷浆机调平液压系统的小臂下沉故障得以解决。