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溢流閥作為液壓控制系統(tǒng)中的重要元件，廣泛地應用于農(nóng)業(yè)機械、火力發(fā)電系統(tǒng)和工程機械等各個領(lǐng)域[1,2]，對整個液壓系統(tǒng)起著溢流穩(wěn)壓、限壓保護的作用[3]，它的工作狀態(tài)直接關(guān)系到整個液壓系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。因此，研究溢流閥的故障機理對解決工程實際問題具有重大意義。

潘立公[4]以常見的先導式溢流閥為例，對溢流閥常見的故障進行了分析，總結(jié)了產(chǎn)生故障的各類原因。莊申成[5]對液壓系統(tǒng)中5種溢流閥的基本故障現(xiàn)象做了原因分析，并提出了對應故障的解決方法。楊秀榮[6]針對溢流閥的壓力波動、調(diào)壓失靈等故障現(xiàn)象，從溢流閥的內(nèi)部結(jié)構(gòu)展開研究，并做出了相應故障的排除方法。黨育哲[7]分析了溢流閥各種故障的機理及規(guī)律，為解決溢流閥故障提供了理論指導。馬肖麗等[8]采用理論分析和仿真計算相結(jié)合的方法，研究了溢流閥的閥芯與閥套之間的直徑間隙對閥的泄漏量及閥芯位移加速度的影響。陳國安等[9]在分析先導式溢流閥的結(jié)構(gòu)特點和工作原理等基礎(chǔ)上，將阻尼孔的孔徑大小與壓力超調(diào)量、調(diào)定壓力值等之間的影響規(guī)律和機理做了研究，得到了阻尼孔堵塞時的表現(xiàn)的各種異?，F(xiàn)象。

本文根據(jù)某款溢流閥在變速器運行過程中實際表現(xiàn)出的液壓系統(tǒng)壓力過高現(xiàn)象，采用單一因素排除法，將包括彈簧、閥芯、阻尼孔及閥孔等在內(nèi)的所有因素進行逐一測量排查分析，找出致使壓力過高的原因并進行改進設(shè)計，為以后解決此類問題提供參考依據(jù)和指導方法。

01 故障分析

1.故障現(xiàn)象

某變速器液壓控制回路系統(tǒng)壓力按照工作要求，在最高轉(zhuǎn)速下不得超過2.8MPa，而在實際運行的過程中系統(tǒng)回路壓力在1000r/min以上時就超過了2.8MPa，同時壓力波動較大，調(diào)壓不穩(wěn)。具體的壓力對比如圖1所示，這嚴重超過了液壓系統(tǒng)壓力限值，可能對變速器的液壓元件和離合器等造成不同程度的損壞。

2.原因分析

此次出現(xiàn)故障的溢流閥結(jié)構(gòu)形式為直動式，結(jié)構(gòu)示意如圖2所示。

從圖2中可以看出，直動式溢流閥整體由彈簧、閥帽、閥芯及閥體組成，根據(jù)查閱資料所得[10-12]，引起溢流閥故障的原因有閥芯阻尼孔堵塞、閥芯與閥孔配合間隙不當、彈簧剛度異常、液壓油污染沉積造成閥芯動作卡滯以及進出油口堵塞等，為了排除此次故障，對引起故障的原因進行測量分析。

02 測量分析

根據(jù)上述原因分析，首先對液壓油進行分析。收集試驗使用的液壓油進行油品測試分析，經(jīng)過清潔度儀檢測（見圖3），液壓油的清潔度為ISO4406：19/17/15，符合使用要求，同時在拆解溢流閥的過程中，未發(fā)現(xiàn)明顯污染物，閥芯表面也無明顯劃痕，這也從側(cè)面說明了液壓油里的的污染物不是引起此次溢流閥故障的原因，所以將其排除。

接下來對閥芯、閥孔直徑、阻尼孔、進出油口直徑和彈簧剛度進行測量，驗證其是否符合設(shè)計要求。為了使測量結(jié)果具有普遍性，隨機選用3個故障溢流閥，編號依次為1#、2#、3#，將其分別拆解測量，測量結(jié)果見表1和表2。

從表1中可以看出，彈簧壓縮力的實測值基本在合格范圍內(nèi)，從而排除彈簧剛度因素。

從表2中可以看出，其他結(jié)構(gòu)參數(shù)的尺寸均在合格范圍之內(nèi)，只有閥孔直徑小于實際設(shè)計要求值，而閥孔過小，容易造成閥芯運動卡滯，導致壓力過高。

綜上所述，經(jīng)過測量發(fā)現(xiàn)，目前只有閥孔直徑小于合格范圍，不滿足設(shè)計要求。為了確定閥孔直徑是否為引起此次直動式溢流閥壓力故障的原因，對閥孔直徑因素進行下一步的試驗驗證。

03 試驗驗證

為了進一步確定閥孔直徑變小的原因，對閥孔的整個加工過程進行跟蹤研究，發(fā)現(xiàn)閥孔在加工完成后，閥孔直徑符合設(shè)計要求，但是為了對閥板進行防銹，會對加工后的閥板進行統(tǒng)一的防銹熱處理，此時閥孔也會被影響，這可能就是引起閥孔變小的原因。為了進一步驗證這一推測，重新選取3塊閥板進行加工及熱處理，依次編號為A、B、C，對比熱處理前后閥板上閥孔直徑的差異，測量結(jié)果見表3。

為了使試驗更具對比性，將編號為C的閥板的閥孔進行返修處理，去除熱處理膜，使其閥孔直徑符合設(shè)計要求，然后將其裝配好與其他兩塊閥板進行直動式溢流閥壓力試驗，測試結(jié)果如圖4所示。需要說明的是，此時閥板A的閥孔不經(jīng)過熱處理，閥板B的閥孔經(jīng)過熱處理，閥板C的閥孔經(jīng)過熱處理后又進行返修處理。

從圖4中可以看出，閥板A和閥板C的壓力表現(xiàn)正常，即沒有經(jīng)過熱處理和熱處理后又返修過閥孔的閥板的壓力表現(xiàn)正常，而熱處理后的閥板B的壓力與之前故障閥板的表現(xiàn)一致，這說明前面的推測正確。此次故障是由閥孔加工后的表面熱處理導致閥孔直徑變小，進而影響閥芯運動卡滯，致使溢流閥發(fā)生調(diào)壓過高的故障。那么此次故障的解決措施就是對閥孔直徑進行返修，同時后續(xù)閥板在熱處理前，需要對閥孔做好防護，確保其不受熱處理影響，避免故障再次發(fā)生。