10 000 kN液压机液压系统故障分析

2012-01-22

船海工程 2012年3期

(南通中远川崎船舶工程有限公司,江苏南通 226005)

10 000 kN液压机可实现对板材、型材及构件的弯曲成形、折弯、校正，主要用来加工船艏和船艉的双曲率外板、单曲率外板及波状壁等船用冷弯工件。因此，只有保证液压机的正常运行，才能确保生产正常进行。针对液压系统加压无压力的故障，对系统原理及故障现象展开分析。

1 10 000 kN液压机液压系统原理

为满足加工工艺要求，要求主缸(柱塞缸)能够完成空程下行-慢速加压-卸压-快速返回的工作循环。

10 000 kN液压机液压系统原理见图1。

图1 10 000 kN液压机液压原理

空程下降时电磁铁DT1、DT2得电，回程缸上腔(无杆腔)进油，下腔油液经阀9、阀4返回油箱；加压时，电磁铁DT1、DT2 、DT4同时得电，油液进主油缸和回程缸，并使充液阀关闭，实现加压功能；卸压时，电磁铁DT4、DT6得电，使阀10打开，主缸内及回程缸上腔油液经阀10、阀4返回油箱；快速返回时，DT3 、DT7同时得电，油液经阀4、阀9、回程缸返回油箱，同时油液打开充液阀(液控单向阀)，主缸内油液经充液阀返回上油箱。

2 故障检查的思路和方法

在液压系统中，故障的现象与故障源并不是一一对应的关系。某一故障现象可能有多个不同的原因；一个故障源也会引起多种故障现象。并且液压系统内部情况“看不见，摸不着”，这些都给故障的诊断、分析带来了难度[1]。在日常设备维修中，笔者总结出故障诊断总的指导思想是先易后难，逐步排除。即从简单、易操作方面入手，向维修难度较大、维修不便的方面逐步排除，最后找到故障点，加以排除。本文运用故障树分析法对10 000 kN液压机液压系统的故障进行分析。

3 故障原因分析

导致10 000 kN液压机不能加压的原因可能是多种。分析故障现象，可能存在以下原因。

1)液压泵故障。泵不出油的主要原因有：①油箱内油位过低；②吸油管漏气；③油液粘度过大；④过滤网堵塞；⑤油泵泄漏；⑥油液污染；⑦油泵电机反转等。

2)溢流阀故障。若溢流阀出现故障，使通往主油缸的油从溢流阀泄漏，也会出现不能加压的现象。溢流阀的故障主要有：①主阀芯阻尼孔堵塞； ②主阀芯卡死在开口位置，油液未经调压直接回油箱； ③主阀芯磨损严重，起不到密封作用。

3)主换向阀(图1所示阀4)故障。当阀4无法正常换向时，会使油液无法到达主缸，引起加不上压。主换向阀故障的主要原因有：① 阀4是二位四通电液换向阀，当先导阀芯或主阀芯卡死在中位，会出现不换向的故障；②辅助油泵损坏，使液控回路无法推开阀4的先导阀而不能换向；③辅助油泵出口的溢流阀13故障，使油液从溢流阀泄走，达不到推开先导阀的压力而使阀4无法换向。④阀芯的复位弹簧折断。

4)电磁换向阀6故障。当阀6无法正常换向时，会使油液无法到达主缸，引起加不上压。主换向阀故障的主要原因有：①阀6是二位四通电液换向阀，当先导阀芯或主阀芯卡死在中位，会出现不换向的故障；②辅助油泵损坏，使液控回路无法推开阀6的先导阀而不能换向；③辅助油泵出口的溢流阀13故障，使油液从溢流阀泄走，达不到推开先导阀的压力而使阀6无法换向。④阀芯的复位弹簧折断。

5)充液阀故障。充液阀密封损坏、弹簧断裂、主阀芯磨损或卡死、充液阀不能关闭等都可能导致不能加压[2]。

4 建立故障树

把加不上压力作为故障树的第一级事件，找出该事件发生的所有直接原因，前面所列的5方面原因作为第二级事件。找出第二级事件发生的全部直接原因和可能原因，再逐级查找下去，最终找到故障发生的根本原因。故障树见图2。

图2 液压系统故障树

5 利用故障树查找故障原因

根据故障现象，在相关故障原因中，利用排除液压故障的“先易后难”原则，依次进行检查[3]。第一，排除液压泵故障和主换向阀故障，因为液压缸能实现上升和下降运动，就不可能是泵和主换向阀的问题；第二，同理排除电液换向阀6的故障；第三，当主换向阀处于中位时，液压泵处于卸荷状态，此时将单向阀3的进油口用堵头堵住，看到泵出口的压力表能上升到加压所需压力，因此排除溢流阀故障。检查以上几项，均未发现问题，则将故障原因锁定在充液阀上。

图3为充液阀的结构原理图。当主阀芯、卸荷阀芯关闭时，系统完成加压；当控制阀进油时，控制阀杆下移，首先打开卸荷阀，再打开主阀芯，油液进入油箱，实现回程上升功能。

根据图2进行充液阀拆检，步骤和结果如下。

①卸荷阀及控制阀的弹簧完好，无折断及疲劳现象；

②主阀芯、卸荷阀芯的锥面磨损量不大，磨损量仅为0.01 mm,确认正常；