在液壓設(shè)備維修現(xiàn)場(chǎng),我們經(jīng)常能看到這樣一個(gè)經(jīng)典的場(chǎng)景:
液壓缸動(dòng)作變慢了,干活沒效率。操作工或者維修工眉頭一皺,拿起扳手/內(nèi)六角走向液壓站,找到溢流閥,狠狠地順時(shí)針擰了幾圈,把系統(tǒng)壓力調(diào)高。
他們心里的算盤是這樣的:“壓力調(diào)大一點(diǎn),勁兒就大一點(diǎn),那動(dòng)作肯定就搞快了嘛!” 然而,現(xiàn)實(shí)往往是殘酷的: 表盤上的壓力指針確實(shí)上去了,但油缸的速度紋絲不動(dòng),甚至機(jī)器開始發(fā)熱、噪音變大。
為什么?因?yàn)檫@觸犯了液壓原理中最核心、卻最容易被搞混的一條鐵律。
一、記住這句八字真言
在液壓領(lǐng)域中,請(qǐng)將這句話牢牢刻在腦子里: “負(fù)載決定壓力,流量決定速度”
? 壓力(Pressure):負(fù)責(zé) “力量有多大”,它的上限(系統(tǒng)最大壓力)決定你能推動(dòng)多重的負(fù)載。
? 流量(Flow):負(fù)責(zé) “動(dòng)作有多快”,它決定油缸伸出或縮回需要 3 秒還是 10 秒。
由公式 v = Q / A (速度=流量/作用面積)可知,只要流進(jìn)油缸的流量沒有變,無(wú)論你把壓力調(diào)到多高,速度永遠(yuǎn)不會(huì)變。
二、你的調(diào)節(jié)為什么無(wú)效?
為了讓你更直觀地理解,我們來(lái)看一個(gè)實(shí)際工況:
假設(shè)液壓機(jī)需要20MPa才能壓制工件,此時(shí)系統(tǒng)溢流閥設(shè)定為 25MPa。
情景A:你將溢流閥從25MPa 調(diào)高至31.5MPa
結(jié)果:主缸壓下速度毫無(wú)變化。
原因:負(fù)載只需20MPa,液壓油只會(huì)建立恰好推動(dòng)負(fù)載的壓力。只要泵輸出的油全部進(jìn)入油缸、不發(fā)生溢流,調(diào)高壓力上限不僅無(wú)效,反而增加風(fēng)險(xiǎn)。
情景B:你將溢流閥從25MPa 調(diào)低至15MPa
結(jié)果:主缸不動(dòng),或動(dòng)作極慢。
原因:負(fù)載需要20MPa,但系統(tǒng)最高只能到15MPa。此時(shí)液壓油推不動(dòng)負(fù)載,全部經(jīng)溢流閥流回油箱。這種“慢”是因?yàn)榱α坎蛔悖窃镜乃俣葐?wèn)題。
結(jié)論:溢流閥是系統(tǒng)的“安全閥”,用于設(shè)定壓力上限,而不是用來(lái)調(diào)節(jié)速度的“油門”。
三、 為什么有時(shí)候調(diào)高壓力,速度好像真的快了一點(diǎn)?
有經(jīng)驗(yàn)的師傅可能會(huì)反駁:“不對(duì)啊,我以前調(diào)高壓力,設(shè)備確實(shí)快了點(diǎn)??!”
這其實(shí)說(shuō)明了一個(gè)悲傷的真相——你的液壓系統(tǒng)存在內(nèi)泄,其原理如下:
當(dāng)液壓泵磨損嚴(yán)重時(shí),其容積效率下降。在高壓下,泵內(nèi)部的油會(huì)通過(guò)縫隙倒流回低壓區(qū)。 如果你的系統(tǒng)壓力設(shè)定過(guò)高,實(shí)際上是在強(qiáng)迫磨損的泵在更高負(fù)荷下工作。在某些特定曲線下,可能因?yàn)閴翰罡淖兩晕⒂绊懥艘稽c(diǎn)點(diǎn)流量分配,造成“變快”的假象。
更多時(shí)候發(fā)生的是相反的情況:壓力越高,內(nèi)泄越大,速度反而越慢!就像一個(gè)漏水的針管,你推得越用力,水從活塞縫隙漏得越快,真正推出去的水反而少了。
四、 盲目調(diào)高壓力的代價(jià)
如果你無(wú)視流量問(wèn)題,只是一味地?cái)Q緊溢流閥,后果可能很嚴(yán)重:
1、系統(tǒng)發(fā)熱:多余的高壓油經(jīng)溢流閥返回油箱,壓力能轉(zhuǎn)化為熱能,油溫快速上升,加速密封件老化。
2、爆管風(fēng)險(xiǎn):老舊油管可能無(wú)法承受過(guò)高壓力,發(fā)生爆裂,危及人身安全。
3、泵壽命縮短:泵長(zhǎng)期超負(fù)荷運(yùn)行,磨損加劇,原本可用半年的泵可能一個(gè)月就損壞。
4、能耗上升:電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備電流增大,可能導(dǎo)致電機(jī)過(guò)載甚至燒毀。
五、 避坑指南:動(dòng)作慢了,到底該查哪里? 如果你的設(shè)備出現(xiàn)了“慢”的故障,請(qǐng)放下調(diào)節(jié)壓力的扳手/內(nèi)六角,拿起流量計(jì)(或者憑經(jīng)驗(yàn))去排查以下這幾個(gè)“流量小偷”:
1、查液壓泵(源頭):泵是否磨損??jī)?nèi)泄是否過(guò)大?(摸一下泵殼是不是特別燙手)。若泵本身輸出流量不足,速度自然下降。
2、查執(zhí)行元件(終端):油缸活塞密封是否損壞?是否存在高壓腔向低壓腔的內(nèi)泄?
3、查控制閥(過(guò)程):換向閥閥芯是否未完全打開?電磁鐵是否因電壓不足導(dǎo)致開度不夠?如果是伺服系統(tǒng),測(cè)一測(cè)伺服閥功率級(jí)的LVDT信號(hào),是否是給定一致?
4、查管路(路徑):是否有都有不易察覺的管道正在泄露(大型液壓系統(tǒng)),觀察油箱液位是否異常,對(duì)于不正常的執(zhí)行元件管線進(jìn)行摸排。
總結(jié)
作為液壓從業(yè)者,下次遇到“動(dòng)作慢”的問(wèn)題,請(qǐng)首先建立 “流量思維”:
? 慢,是因?yàn)橛蜎]有足量流到執(zhí)行機(jī)構(gòu),或者中途流失了。
? 無(wú)力,才是因?yàn)閴毫Σ蛔恪?nbsp;
別再指望那個(gè)可憐的溢流閥了,它解決不了速度問(wèn)題,它只能決定你爆管的時(shí)間。
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