喷嘴挡板式电液伺服阀故障分析
1.电液伺服阀的故障模式
喷嘴挡板式伺服阀结构原理图如图1所示，主要由电磁、液压两部分组成。电磁部分是永磁式力矩马达，由永久磁铁、导磁体、衔铁、控制线圈和弹簧管组成。液压部分是结构对称的二级液压放大器，前置级是双喷嘴挡板阀，功率级是四通滑阀，滑阀通过反馈杆与衔铁挡板组件相连。
电液伺服阀出现故障时，将导致系统无法正常工作，不能实现自动控制，甚至引起系统剧烈振荡，造成巨大的经济损失。
电液伺服阀一些常见、典型的故障原因及现象归纳于下表。
电液伺服阀一些常见、典型的故障原因及现象
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项目 |
故障模式 |
故障原因 |
现象 |
对EH系统影响 |
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力矩马达 |
线圈断线 |
零件结恭粗糙，引线位置太紧凑 |
阀无动作，驱动电流I=0 |
系统不能正常工作 |
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衔铁卡住或收到限位 |
工作气隙内有杂物 |
阀无动作、动作受到限制 |
系统不能正常工作或执行机构速度受限制 |
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反馈小球磨损或脱落 |
磨损 |
伺服阀滞环增大，零区不稳定 |
系统迟缓增大，系统不稳定 |
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磁钢磁性太强或太弱 |
主要是环境影响 |
振动、流量太小 |
系统不稳定，执行机构反应慢 |
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反馈杆弯曲 |
疲劳或认为所致 |
阀不能正常工作 |
系统失效 |
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喷嘴挡板 |
喷嘴或节流孔局部堵塞或全部堵塞 |
油液污染 |
伺服阀零偏改变或伺服阀无流量输出 |
系统零偏便或，系统频响大幅度下降，系统不稳定 |
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滤芯堵塞 |
油液污染 |
伺服阀流量减少，逐渐堵塞 |
引起系统频响有所下降，系统不稳定 |
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滑阀放大器 |
刃边磨损 |
磨损 |
泄漏、流体噪声增大、零偏增大 |
系统承卸载比变化，又问升高，其他液压元件磨损加剧 |
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径向阀芯磨损 |
磨损 |
泄漏逐渐增大、零偏增大、增益下降 |
系统承卸载比变化，又问升高，其他液压元件磨损加剧 |
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滑阀卡滞 |
污染、变形 |
滞环增大、卡死 |
系统频响降低，迟缓增大 |
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密封件 |
密封件老化、密封件与工作介质不符 |
寿命已到、油液不适所致 |
阀不能正常工作内、外渗油、堵塞 |
伺服阀不能正常工作，阀门不能参与调解或使油质劣化 |
2．引起电液伺服阀故障的主要原因
现场调查显示伺服阀卡涩故障的占70%，内泄漏量大的占20%左右，由其他原因引起零偏不稳的占5%左右。从统计数字看，这些故障发生得比较频繁，经过现场调研分析及多次试验，发现造成伺服阀故障频繁的原因主要有以下三个方面：
(1)油质的劣化。伺服阀是一种很精密的元件，对油质污染颗粒度的要求很严，抗燃油污染颗粒度增加，极易造成伺服阀堵塞、卡涩，同时，形成颗粒磨损，使阀心的磨损加剧，内泄漏量增加。酸值升高，对伺服阀部件产生腐蚀作用，特别是对伺服阀阀心及阀套锐边的腐蚀，这是使伺服阀内泄漏增加的主要原因。
(2)使用环境恶劣。伺服阀长期在高温下工作，对力矩马达的工作特性有严重影响，同时长期高温下工作加速了伺服阀磨损及油质劣化，形成恶性循环。
(3)控制信号有较强的高频干扰，致使伺服阀经常处于低幅值高频抖动，这样伺服阀的弹簧管将加速疲劳，刚度迅速降低，导致伺服阀振动，需对此问题进行处理。