清洁度对液压挺杆异响的影响及解决方案

产生噪声的原因

　　凸轮轴实际的压缩过程中，由于机油在液压挺杆中的可压缩牲，导致气门升程曲线将会发生变化，造成气门升程损失。如果气门关闭后，气门间隙超过了气门关闭缓冲段高度，这就意味着气门关闭过早，气门关闭时液压挺杆跟凸轮的接触点尚未到达凸轮型线上的气门关闭缓冲段，气门对气门座和气缸盖的冲击明显增强，由此引起的振动和噪声加剧。

　　产生噪声的原因已经明确了，影响液压挺杆异响的因素更是非常多，其中润滑油路的清洁度超差导致异响的故障占400-/0以上，属于导致异响的最重要的因素之一。清洁度如何影响异响呢?液压挺杆如何在工作过程中确保消除或减小这个噪声呢?作者将在下面进行探讨。

清洁度影响异响

　　发动机中800-/0以上为运动件，液压挺杆更不例外，也正是利用其自身的运动特性才能弥补气门间隙，达到减小噪声的功能。在正常工作状况下，液压挺杆的部件柱塞3相对于壳体本身是不运动的，运动部件为挺柱体4、钢球2和两个弹簧。只有当一个或几个运动部件不能产生相对运动才会导致零件的功能失效，从而导致液压挺杆出现异响。

清洁度的考核指标

　　清洁度的考核指标包含两个部分：颗粒物的质量和颗粒物尺寸的分布。质量的限制主要是防止杂质过度汇集;而尺寸的限制主要是防止杂质在零件内部卡死带来故障。发动机实际运怍过程中因为高压腔是一个“间歇循环”的腔体，在腔体中会遗留机油带来的杂质.

分析出现异晌的几种可能性

　　(1)当柱塞和挺柱体之间无法自由移动，这时液压挺杆的功能完全失效，即变成了一个机械挺杆，无法弥补气门间隙，噪声就产生了。这种情况只有可能是杂质卡到挺柱体和柱塞之间了，出现这种情况的概率非常小，约占总体的4%左右，特别是运行较长时间的发动机，且没有定期更换机油的情况下才会出现。因为挺柱体和柱塞之间的间隙在5 - 10 ym之间，由于间隙的存在，流入高压腔中的杂质汇集到C 区域，机油在高速压缩的同时，C区域的金属杂质头部就会快速地嵌入到这间隙中，从而影响正常的压缩功能，进而导致噪声。

　　(2)高压腔在发动机运行状态下无法形成一个密闭的腔室，导致无法起到压缩缓冲、自动调节的作用，噪声就这样产生了。这样的情况经常遇见，故障率占总体的80%左右。因为油路中汇集着杂质，随着油压的作用，杂质不断地从缸盖的油孔流出，汇集到液压挺杆A区域，最终被卡在液压挺杆的单向阀处导致单向阀无法正常关闭。

　　(3)高压腔无法得到充足的油进行弥补，导致堵塞。这种故障是混合着杂质的高压机油流入挺杆体 B区域可能被全部堵住住了或部分堵住。零件进油孔一般尺寸为1.8 mm，当杂质能够堵住进油孔的1/3 时，由于高压腔在压缩后无法补充足够的机油，导致挺杆体发软，产生异响。

　　即便零件配合间隙达到了要求，清洁度不好，在运转过程中随着机油在高压腔内的流动，很容易在间隙处形成堆积，从而导致沉降值变大或不能有效压缩。这就要求整个油道足够清洁，并且对于液压挺杆要求更加严格，人于700 lrm的颗粒不允许有，而 150斗tn以下的颗粒必须在95%以上。这样才能够有效地防止柱寒和挺柱体相互卡死，造成沉降值超差。这就给清洗和装配环境提出了高的要求。

金属杂质的形状及来源

　　如果液压挺杆中出现J'清洁度超标或异常情况，势必将导致异响的产生，清洁度超标多数是金属杂质导致。

　　(l)液压挺杆的部什精度均要求较高，必须使 用磨削的方式进行加工。大多数的液压挺杆的挺杆体、柱塞及夹套材料均为16MnCr5，材料表面硬度较 高，在精磨的过程中将产生比使用砂轮颗粒海啸的颗粒，经过精磨的杂质最大为 450 um的颗粒状铁屑.这些铁屑更容易径挺杆休的底部。

　　除了液压挺杆自身的杂质外，整个油道中的杂质也是不能忽略。

　　(2)缸盖总成零件中多数是铝合金及铁基材料， 它们在切削加工过程中产生不同的形状。如从切、磨 削加分：麻花形状卷金属屑、“c”形金属桶、长条 状金属屑、各种小型金属屑、粉末状金属屑。

　　麻花状金属屑。主要是在孔的加工过程产生 的，沿刀具螺旋槽排到孔外。较长的铝屑(> 30mm)理论上不易进入缸盖油道，但少量折断的、短 的卷桶随着切削液冲人腔道，且易卡在形腔弯道处， 既不容易取出：也无法保证其不运动。如果进入到液 压挺杆后，更容易卡在问隙处。如果发现异响是由 于此处卡死导致，可以将其列为重点分析原因之一。

　　“C”形金属屑。在锪弹簧座面和缸盖螺栓孔端面时形成，切削面较宽(3 -5 mm)，呈“C”形，主要存在于液压挺杆孔周边的油腔，且铝屑一面光、一面齿，在低压油腔区的铸造形面内更容易卡住，很难清理。这样的整体铝屑不可怕，肯定会将其阻挡在液压挺杆之外;但如果折断，将非常可怕，冈为它一面光滑容易卡入，但另一面呈齿状，当乍入后不易脱出。可能存在的位置也更多，几乎会在所有间隙中存在。

　　条状金属屑。在镗液压挺杆孔过程中产生，呈条状特征。粗镗加工余量大，产生的铝屑厚、长，不易进入内腔;精加工铝屑细、长且缠绕在一起形成团絮状，也不易进入腔内，只有部分折断的小型铝屑容易进入腔内。这样的铝屑容易存在间隙中，导致液压挺杆没有伸长性，无法弥补气门间隙，最终导致噪声的产生。

　　各种小型金属屑，包括铣削产生的小型“C”形屑、其他折断的铝屑等。由于形体小，加工过程中更容易卡在单向阀的阀座处即间隙处，导致单向阀无法正常关闭，从而无法形成高压腔，最终出现噪声。

　　粉未状金属屑，在零件精磨削过程中产生的金属粉未，由于其体积微小，加工过程中更容易进入油道及腔体，并在拐角处形成堆积。但独立的粉末状金属屑基本上对异响没有影响，正常情况下不会对其产生影响。

　　液压挺杆清洗效果的好坏，与切屑的形状有直接的关系。清洗过程中，如果不能较好地处理这些问题，仅依靠清洗设备将很难达到目的。必要时还要设计出适合自己的机械清洗和高压清洗设备来确保清洁度。

故障分析

　　(1)当关闭液压机电源时，油泵停止供油，液压机的滑块停在工作行程的极限位置SQ1，此时滑块没有下滑现象，通过原理分析可以看出，缸的下腔与阀C的密封性较好。

　　(2)当启动电机、油泵供油时，液压机在回程动作完后，此时换向阀处于H型机能的中位状态，油液进行空循环，缸体上腔处于无压状态，当滑块出现下滑故障现象时，缸体上腔处于有压状态，阀A、阀C同时被打开，此时系统存在的压力为Pi，忽略阀C重力、摩擦力等因素，阀芯受力方程为：

　　向左的作用力F1 =p。A。+pbAb

　　向右的作用力F2 =F。+p。A。式中：F。为阀弹簧的弹力。

　　当滑块下滑时：

　　F1> F2时，p.<(p.A.+phAb -F.)/A.

　　由于p。=pb，根据公式可以得出，p。>pb，p。》 Pc。

　　当电磁换向阀处于H型机能的中位状态时，p。=pb、p。=p。，由此可以推断出，液压控制回路没有完全卸荷，由于爬行的速度很慢，根据公式口= Q/A，进入油缸上腔液体流量较小，电磁换向阀没有完全处于中位机能状态，电磁换向阀运行过程中出现故障。

故障维修

　　更换液压油，清洗液压油箱。

　　检查阀芯与阀体孔、弹簧有无损伤，清洗电磁换向阀。

　　维修后，液压机恢复正常运行。

结构改进措施及结论

　　(1)当系统处于停机状态，外力作用于滑块或者阀C出现故障时，会导致滑块不能锁住。该液压回路可以通过以下措施改进：把原来的阀C改为锥式压力阀，用一个二位二通电磁阀控制锥式压力阀的控制腔，不需要外部控制油，由内部自身油控制，这样能有效解决设备停机时滑块下滑的故障现象。

　　(2)液压缸在需要双向锁紧时，三位换向阀的中位机能应使用H、Y型，单向控制时一般使用K、 J型。若选用O、M型中位机能的阀，当阀处于中位时，液控单向阀的控制压力油被闭死而不能使其关闭，会导致控制油缸不能立即锁紧。

　　(3)液压控制系统有二次压力调节、安全溢流、顺序控制等回路时，必须要弄懂控制原理后，才能进行调节、维修，随意调整会导致液压系统故障。

　　从上述分析可以看出，清洁度是影响液压挺杆异响的重要因素。在生产过程中应重点关注清洗过程，可以通过机械清洗、高压清洗和超声波清洗相结合的方法控制机械加工后的清洁度;装配过程中注重装配环境，不能让金属颗粒掉入零件和机油中，更加不能允许非金属絮状杂质混入机油中缠绕到弹簧，导致单向阀无法关闭，从而影响沉降值。

　　当然除了液压挺杆内部的杂质影响异响外，缸体和缸盖总成中的杂质也是影响异响的重要因素之一，同样也要清理干净，这需要投入大量的专业清洗设备来“赶走”这些杂质，但效果不明显。同时在缸盖总成设计时，要从设计角度将杂质拦到油道外，如增加油道过滤阀。为防止发动机停机导致杂质在油道中沉积，增加单向阀防止杂质回流至“拐角”易堆积部位。防止杂质在液压挺杆内死甬堆积，就要在设计液压挺杆时避免过多的死角。