小型挖掘机多路阀泄漏特性分析

小型挖掘机多路阀泄漏特性分析渊江苏汇智高端工程机械创新中心有限公司袁江苏徐州221004冤

摘要：通过解决某小型挖掘机多路阀开发验证过程中出现的泄漏问题袁分析总结决定多路阀外泄漏和内泄漏的影响因素袁外泄漏主要受装配因素的影响包括连接阀片的双头螺柱的同步拧紧尧螺纹连接件的装配力矩和装配带O形圈的零件时需涂抹黄油曰内泄漏主要受制造精度的影响包括阀体密封面的平面度和阀孔的圆柱度遥关键词：小型挖掘机多路阀曰泄漏曰装配曰平面度曰圆柱度中图分类号：TU621

文献标识码：A

文章编号：1672-545X（2019）05-0223-03

薛源翟海燕，邢红兵，

0引言

液压元件普遍存在泄漏问题袁作为小型挖掘机核心零部件的多路阀亦是如此遥

在多路阀的研究中主要研究内泄漏遥刘继凯[1]基于公式和仿真模型袁指出选取阀芯尧阀体材料时袁应使阀芯的线膨胀系数比阀体的线膨胀系数大袁增加阀芯与阀体的间的缝隙长度尧减小偏心量及阀芯直径均对减小缝隙间泄漏量有显著影响曰徐龙[2]通过MATLAB建立内泄漏数据分析软件袁通过软件界面命令的简易化操作实现内泄漏试验数据多方面的短暂存储尧叠加和分析袁操作方便袁功能全面袁易于维护遥

综上所述袁学者对内泄漏的问题多集中于工作参数的影响袁而对于工程实际应用涉及较少遥本文作者基于某型小型挖掘机多路阀开发试验过程中出现的泄漏问题及解决验证过程袁分析总结影响多路阀外泄漏和内泄漏的原因并提出解决方案供参考遥

本文所涉及的小型挖掘机多路阀为片式液控先导控制负载敏感多路阀袁具体结构如图1所示袁包括1个进油联1尧8个工作联2和1个尾联3共10个阀片袁工作联片间安装有密封4和其他零件袁通过双头螺柱5尧螺母6将10个阀片连接成总成多路阀遥

1

2

3

1外泄漏

1.1片间泄漏

片间泄漏是片式多路阀的一个顽疾袁图2为本文所涉及的小型挖掘机片式多路阀的工作联阀体结构袁负载压力控制口Lc和反馈口Ls有密封槽安装有密封圈袁高压腔P和单向阀高压腔受空间限制无密封槽袁外圈密封槽与T腔相通袁可将外围密封槽内挤压的液压油引到低压腔T袁外圈密封结构降低了片间泄漏的概率遥该型小型挖掘机片式多路阀在台架可靠性验证过程冲发现片间有少量渗油袁利用鱼骨图工具袁对可能引起渗油的原因包括O形圈槽深尧密封面平面度尧密封圈硬度尧连接阀片的双头螺柱螺母力矩设定值尧力矩的衰减等进行梳理并逐一台架验证袁得到结论为院在零件满足设计要求的前提下袁片式多路阀连接阀片的双头螺柱的同步拧紧可消除片式多路阀片间漏油的风险袁同时推荐选择低压密封圈硬度为邵尔硬度70度遥

6

5

2.工作联

3.尾联

4.密封件

4

5.双头螺柱6.螺母

123456

1.进油联

1.高压腔P2.低压腔T3.单向阀高压腔4.负载压力控制口Lc5.反馈口Ls6.外圈密封槽

图1某型小型挖掘机片式多路阀结构图2小型挖掘机片式多路阀的工作联阀体结构

收稿日期：2019-02-16作者简介：翟海燕渊1980-冤袁女袁河北涞水人袁工程师袁硕士袁从事液压多路阀及液压系统设计研究遥

223

EquipmentManufacturingTechnologyNo.05袁20191.2端盖泄漏

小型挖掘机多路阀的端盖材质多为铝合金袁其密封型式为轴向密封袁端盖内最压力为3MPa袁但是在台架验证过程中所有16个端盖都普遍渗油袁通过对所有影响因素进行梳理并实际台架验证确定端盖泄70漏的影响因素主要有院渊1冤密封深均度匀袁压袁误缩差率不能最优范围超过为0.123%mm曰渊耀圈328%硬度冤端曰盖渊为2螺冤邵密尔钉封硬安圈度装槽拧紧力矩袁M5螺钉拧紧力矩为11耀12N窑m遥1.3插装阀和堵头泄漏

螺纹插装阀和堵头均为螺纹安装件袁也是小型挖掘机多路阀的关键部件袁也是外泄漏点之一遥螺纹插装阀的密封型式一般为O形圈密封袁堵头的密封形式一般为O形圈密封和ED密封袁其泄漏的根本原因是密封圈损坏遥通过对早期和中期漏油的零件进行分析可得到如下结论院渊1冤螺纹安装件早期漏油为零件装配时密封圈已损坏袁故建议装配时O形圈需涂抹黄油袁消除切圈的可能性曰装配ED密封堵头来时ED密封圈必须置于凹槽中袁消除装配时挤压损坏风险曰渊2冤中期漏油主要是密封圈老化或螺纹件松动或螺纹件拧的过紧导致密封圈损坏袁故建议螺纹件的装配必须严格按照厂家规定的力矩拧紧遥

2换向内泄漏

对于本文所涉及的小型挖掘机多路阀来说袁如上所述袁因工作联阀体密封面高压腔P和单向阀高压腔受空间限制无密封槽袁故多路阀处于工作位时袁各联的连接配合密封面上的高压腔会向低压腔T泄漏袁也成为换向泄漏量的主要组成部分袁该泄漏量是由两个配合面之间的间隙引起袁其大小可以按照间隙流量公式[3]渊1冤近似计算院Q=h3窑式中院12b窑滋驻lp渊1冤

驻p为压差袁hl为两为沿阀液体配合流方向长度面之间袁最滋的为间敏动隙感力袁的粘b参度为数遥

宽度袁由式渊1冤可以看出间隙h是袁而h

是由阀体配合面的平面度决定遥小型挖掘机多路阀一般由8个工作联尧1个进油联和1个尾联组成袁包括9个密封配合面袁图3是阀体平面度不同时小型挖掘机多路阀的换向泄漏量随压差变化的曲线袁曲线1是平面度超差时换向泄漏的曲线袁曲线2是平面度在0.01mm以内时的换向泄漏量随压力变化的曲线遥因此对于该型小型挖掘机多路阀来说袁阀体平

224

面度是制造控制的关键参数袁一般小于0.02mm遥

6

4

曲线1

2

曲线2

0

30

60

90

120压差吟p袁bar

150

图3换向泄漏量随压差变化曲线

3中位内泄漏

对小型挖掘机来说袁因其市场竞争激烈袁成本控制极为严格袁而且为效率型机械袁工作装置液压缸不会加平衡阀或液压锁袁故工作装置姿态的保持完全要靠多路阀的中位内泄量来保证袁一般情况下动臂的大腔渊上升位冤和斗杆的小腔渊外摆位冤的泄漏量要求极为严格遥图4为本文涉及的小型挖掘机多路阀的动臂或斗杆的工作联结构剖面示意图遥

23

2

1

AB

P

C

1.阀体2.过载补油阀

4

3.保持阀4.主阀芯

图4动臂或斗杆联工作联结构剖面示意图

1条为由主图阀4芯可以和阀看出孔的配合袁A口的配合面间泄袁隙漏因袁过第通载补2道条包油为括过2阀载补条袁的单油

第

阀与阀体阀孔的锥面向阀和溢流阀均为锥面配合袁基本能实现零泄漏袁故A口的泄漏量主要由主阀芯和阀孔的配合间隙决定袁大小可按照同心环状间隙公式[3]渊2冤近似计算遥Q=仔dh3驻p

式中院d为圆柱直径12袁滋hl渊2冤

为环状间隙袁滋为动力粘度袁l为轴向间隙长度即阀芯和阀孔的遮盖量袁驻p为0.002压差遥耀小型0.003挖掘mm机袁阀多孔路的阀圆柱的配合度约间0.003隙一般mm控袁实制测为

叶装备制造技术曳2019年第05期

MPa袁液压油温为50益时能够达到约8mL/min遥A口渊即不带保持阀工作口冤的泄漏量在压力为7

B口增加了保持阀袁隔断了B口和C腔袁保持阀

2冤端盖尧螺纹插装阀和堵头等装配力矩曰3冤螺纹插装的硬度也是一个关键指标袁低压需选择邵尔硬度70度遥

渊2冤小型挖掘机多路阀的内泄漏主要受制造精度的影响院1冤换向位内泄漏主要受密封面平面度的影响和阀孔圆柱度的影响曰2冤中位内泄漏主要受阀孔圆柱度的影响遥

总之袁片式多路阀的泄漏特性指标直接反映了一个企业的制造水平袁无泄漏是其追求的目标袁对许多国内多路阀制造企业来说需不断提升工艺水平和管理水平遥

阀和堵头的O形圈装配时需涂抹黄油遥此外O形圈

与阀体阀孔的配合为球面和锥面的配合袁基本上能够实现零泄漏袁故消除了C腔通过主阀芯和阀孔的配合间隙到T的通道遥通过台架实测及数据统计可得到如下结论院保持阀的增加使得B口的中位泄漏量更小袁零件1尧2尧3合格的前提下袁B口泄漏量在压力为7MPa袁液压油温为50益时能够达到约3mL/min袁需重点关注阀体1保持阀孔和过载补油阀孔的加工质量遥

4结论

参考文献：

本文基于对某型小型挖掘机多路阀研发验证过程中出现的漏油问题袁系统全面的对小型挖掘机多路阀的泄漏特性进行了研究袁所得结论如下院

渊1冤小型挖掘机多路阀的外泄漏主要受装配因素的影响院1冤连接阀片的双头螺柱螺母的同步拧紧曰

[1]刘继凯.电液比例多路阀泄漏特性研究[J].机床与液压袁[2]徐龙.液压缸内泄漏试验数据分析软件的开发[J].机床与液压袁2018渊4冤院45-47.版社袁1987.

[3]王懋瑶.液压传动与控制教程[M].2版.天津院天津大学出2016渊3冤院120-124.

AnalysisonLeakageCharacteristicsofMulti-wayValveofMiniExcavator

渊JiangsuAdvancedConstructionMachineryInnovationCenterCo.袁Ltd.袁XuzhouJiangsu221004袁China冤Abstract：Bysolvingtheleakageprobleminthedevelopmentandverificationofmulti-wayvalveofasmallexca原ternalleakageismainlyaffectedbyassemblyfactors袁includingsynchronoustighteningofdouble-endedstudscon原

ZHAIHai-yan袁XINGHong-bing袁XUEYuan

vator袁analysisandsummarizethefactorsaffectingtheexternalandinternalleakageofmulti-wayvalves.Theex原nectingvalveplates袁assemblymomentofthreadedconnectorsandbuttercoatingwhenassemblingpartswithO-rings.Internalleakageismainlyaffectedbymanufacturingaccuracy袁includingflatnessofbodysealingsurfaceandcylindricityofvalvehole.

Keywords：multi-wayvalveofsmallexcavator曰leakage曰assembling曰flatness曰cylindricity

225