噴嘴擋板式電液伺服閥故障分析
1.電液伺服閥的故障模式
噴嘴擋板式伺服閥結構原理圖如圖1所示，主要由電磁、液壓兩部分組成。電磁部分是永磁式力矩馬達，由永久磁鐵、導磁體、銜鐵、控制線圈和彈簧管組成。液壓部分是結構對稱的二級液壓放大器，前置級是雙噴嘴擋板閥，功率級是四通滑閥，滑閥通過反饋桿與銜鐵擋板組件相連。
電液伺服閥出現故障時，將導致系統無法正常工作，不能實現自動控制，甚至引起系統劇烈振蕩，造成巨大的經濟損失。
電液伺服閥一些常見、典型的故障原因及現象歸納于下表。
電液伺服閥一些常見、典型的故障原因及現象
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項目 |
故障模式 |
故障原因 |
現象 |
對EH系統影響 |
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力矩馬達 |
線圈斷線 |
零件結恭粗糙，引線位置太緊湊 |
閥無動作，驅動電流I=0 |
系統不能正常工作 |
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銜鐵卡住或收到限位 |
工作氣隙內有雜物 |
閥無動作、動作受到限制 |
系統不能正常工作或執行機構速度受限制 |
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反饋小球磨損或脫落 |
磨損 |
伺服閥滯環增大，零區不穩定 |
系統遲緩增大，系統不穩定 |
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磁鋼磁性太強或太弱 |
主要是環境影響 |
振動、流量太小 |
系統不穩定，執行機構反應慢 |
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反饋桿彎曲 |
疲勞或認為所致 |
閥不能正常工作 |
系統失效 |
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噴嘴擋板 |
噴嘴或節流孔局部堵塞或全部堵塞 |
油液污染 |
伺服閥零偏改變或伺服閥無流量輸出 |
系統零偏便或，系統頻響大幅度下降，系統不穩定 |
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濾芯堵塞 |
油液污染 |
伺服閥流量減少，逐漸堵塞 |
引起系統頻響有所下降，系統不穩定 |
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滑閥放大器 |
刃邊磨損 |
磨損 |
泄漏、流體噪聲增大、零偏增大 |
系統承卸載比變化，又問升高，其他液壓元件磨損加劇 |
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徑向閥芯磨損 |
磨損 |
泄漏逐漸增大、零偏增大、增益下降 |
系統承卸載比變化，又問升高，其他液壓元件磨損加劇 |
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滑閥卡滯 |
污染、變形 |
滯環增大、卡死 |
系統頻響降低，遲緩增大 |
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密封件 |
密封件老化、密封件與工作介質不符 |
壽命已到、油液不適所致 |
閥不能正常工作內、外滲油、堵塞 |
伺服閥不能正常工作，閥門不能參與調解或使油質劣化 |
2．引起電液伺服閥故障的主要原因
現場調查顯示伺服閥卡澀故障的占70%，內泄漏量大的占20%左右，由其他原因引起零偏不穩的占5%左右。從統計數字看，這些故障發生得比較頻繁，經過現場調研分析及多次試驗，發現造成伺服閥故障頻繁的原因主要有以下三個方面：
(1)油質的劣化。伺服閥是一種很精密的元件，對油質污染顆粒度的要求很嚴，抗燃油污染顆粒度增加，極易造成伺服閥堵塞、卡澀，同時，形成顆粒磨損，使閥心的磨損加劇，內泄漏量增加。酸值升高，對伺服閥部件產生腐蝕作用，特別是對伺服閥閥心及閥套銳邊的腐蝕，這是使伺服閥內泄漏增加的主要原因。
(2)使用環境惡劣。伺服閥長期在高溫下工作，對力矩馬達的工作特性有嚴重影響，同時長期高溫下工作加速了伺服閥磨損及油質劣化，形成惡性循環。
(3)控制信號有較強的高頻干擾，致使伺服閥經常處于低幅值高頻抖動，這樣伺服閥的彈簧管將加速疲勞，剛度迅速降低，導致伺服閥振動，需對此問題進行處理。