QS650清筛机液压挖掘系统常见故障分析

2015-04-16

液压与气动 2015年10期

(中国神华轨道机械化维护分公司肃宁工务机械段，河北沧州　062350)

引言

液压技术是工程机械的核心技术之一，在工作装置、走行系统、控制系统都有着广泛的应用[1]。液压传动相比机械传动有以下优点，能吸收冲击和振动，带载荷启动容易，能实现自动变速和无级变速，能提高传动装置的动力性能。但是液压系统是结构复杂且精密度高的机、电、液综合系统，难免发生故障。液压故障因故障点隐蔽、因果关系复杂、易受随机性因素影响、失效分布较分散，故障诊断与维修难度大，故障排除是维修过程中重要的一环[2]。近年来，基于人工智能的状态监测及故障诊断技术日益获得重视和发展，液压系统故障诊断智能诊断技术成为液压系统故障诊断技术的发展趋势，并带来了巨大的经济效益[1,3]。

清筛机是大型养路机械中重要的车型之一，液压挖掘系统是QS650清筛机重要的作业系统，该系统主要驱动一个链轮带动挖掘链转动，挖掘链的扒板、扒指将石砟从轨枕下道床上挖出石砟输送到振动筛，经过筛分分别将石砟回填到道床、将污土抛到路基下面或抛到物料车上进行集中处理。它的性能的好坏直接决定着清筛机的作业效率。在大型养路机械目前还没广泛推广智能状态检测机故障诊断的情况下，了解其原理、掌握其常见故障显得非常重要。

1　工作原理

图1为QS650清筛机液压挖掘系统原理示意图。控制泵3的压力油一路经过手动换向阀6控制液动换向阀7，当手动换向阀右移，控制泵压力油进入液动换向阀7的右侧，液动换向阀7左移，主泵1的压力油则通过液动换向阀7到达双向变量马达8上方，双向变量马达8正转，反之，双向变量马达8则反转。控制泵的第二路则到达电磁换向阀5，通过电磁换向阀5的通断电控制辅助变量泵2的流量改变。控制泵的第三路到达转阀10，通过转阀的接通或断开油路控制双向变量马达8的流量改变。

1.主泵　2.辅助变量泵　3.控制泵　4.溢流阀　5.电磁换向阀　6.手动换向阀　7.液动换向阀　8.双向变量马达　9.过滤器　10.转阀　11.单向阀图1　QS650清筛机液压挖掘系统原理图

通过控制辅助变量泵2的流量和双向变量马达8的流量改变，双向变量马达8可获得不同的转速，该挖掘系统根据马达转速有四挡：当电磁换向阀5断电，系统主要靠主泵1供油，转阀10在断开位，双向变量马达8排量最大，此时马达获得最低转速，为1挡；当电磁换向阀5断电，系统主要靠主泵1供油，转阀10在接通位，双向变量马达8排量最小，此时马达转速提高，为2挡；当电磁换向阀5通电，系统主要靠主泵1和辅助变量泵2供油，转阀10在断开位，双向变量马达8排量最大，但此时由于两个泵同时供油，马达获得了更多的流量，转速又得到提高，为3挡；当电磁换向阀5通电，系统主要靠主泵1和辅助变量泵2供油，转阀10在接通位，双向变量马达8排量最小，此时马达转速最高，为4挡[4]。

2　常见故障分析

2.1　挖掘马达故障

挖掘马达是挖掘系统的核心部件，主要承担带动链轮及挖掘链，达到挖掘道砟的目的。某清筛机在作业的时候，挖掘链振动加大，转速逐渐减慢，过滤器9对应的指示灯亮，于是停车检查，发现过滤器内铁屑明显增多，并伴有小铁块出现。于是停止作业，返回驻地后对液压马达进行检查，发现一柱塞活塞环断裂，导致活塞与缸套造成磨损。经过专业厂家维修，更换了磨损的柱塞和缸套，安装后，设备恢复正常。

该马达是双向变量柱塞马达，在它的卸油回路上安装有一个过滤器9，该过滤器带有压力开关，当滤芯前后压力差达到一定数值时，该开关就会闭合，造成操作室相应指示灯亮。挖掘马达卸油回路过滤器指示灯亮时，主要有两种可能，一是过滤器堵塞，使过滤器前后压力差升高，造成指示灯亮；二是说明马达内卸较为严重，当内卸达到一定程度时，通过马达卸油油路过滤器的流量增大，同样会造成滤清器前后压力差升高，造成指示灯亮。一般当柱塞马达的内卸达到马达流量的1/10时，就应该进行维修。

液压马达损坏的原因主要有：一是自然磨损，是机械运动及油液中的化学物质与金属的化学反应等长期作用造成的，这种磨损无法避免，但通过精心保养维护和正确使用，可以减慢磨损速度，延长磨损的周期；二是磨粒磨损，主要是油液中的各种杂质导致的，通过液压油的定期检测，及时过滤和更换可以减少这种磨损；三是气蚀，主要是由于液压油中混入一定的空气，这些空气在液压油路中被压缩后从高压区到低压区急剧释放，形成高温和高酸，在液压元件表面形成高压到低压方向的扇形痕迹，这种损坏主要通过杜绝液压系统空气的混入避免[5]。

2.2　溢流阀故障

1) 主泵溢流阀故障

主泵溢流阀4/1调定压力为35 MPa，辅助变量泵参与作业时，同时使用这一个溢流阀。当挖掘链遇到阻力停止转动时，该溢流阀溢流，防止压力过高造成机械损坏。当该溢流阀失效时，挖掘系统无压力，造成设备故障，影响施工生产。某清筛机在施工过程中，挖掘链突然停止转动，推动手动换向阀6，系统无压力，经检查发现该溢流阀的先导阀阻尼孔被堵死，经疏通处理，安装后设备恢复正常。

2) 控制泵溢流阀故障

控制泵溢流阀4/2调定压力为6 MPa，当该阀失效或不准时，会造成受控阀件不能到位，造成整个液压系统失控。处理该问题的主要方法是及时处理该溢流阀或更换，保证液压系统的正常。

溢流阀主要失效原因：① 由于大块异物卡住阀芯，使阀芯不能复位，造成液压系统卸荷； ② 液压油中的细小氧化颗粒堵塞溢流阀的阻尼孔，造成溢流阀卸荷。处理该问题的主要办法就是清洗溢流阀、更换液压油、清洗油箱或对液压油进行过滤； ③ 主阀芯上有毛刺导致阀芯卡滞。可以用尼龙刷对主阀芯、阀体沉割槽尖棱边上的毛刺进行清除； ④ 先导阀锥与阀座小孔密合处产生磨损，此种情况需要更换或研磨修复阀座和先导阀锥，使之密合； ⑤ 先导阀遥控口油堵松动漏油，此时应对遥控口油堵上紧并做密封处理[5]。

2.3　电磁换向阀故障

电磁换向阀5是用来控制辅助变量泵2的流量，当其失效时会造成清筛机挖掘换挡失效。某清筛机在施工过程中，不能以3挡和4挡进行作业，查找原因后发现该电磁换向阀没电，经排查电路找出原因，恢复该路电路后，设备恢复正常。

电磁换向阀失效原因： ① 阀芯卡滞，可以通过更换电磁换向阀或对阀芯进行清洗、去除毛刺等措施进行处理； ② 电磁铁线圈不能通电，处理该问题的办法就是查找电路原因，恢复正常电路； ③ 电磁铁故障，当电磁铁在动作时一部分高压油油工作腔沿导杆间隙渗入电磁铁末端端盖处，当油液积累到一定程度时，形成困油现象，由于油液的不可压缩性，当电磁铁动作时发生动作不灵敏甚至不动作的现象，处理该问题的办法是打开电磁阀端盖处的卸油孔，排出困油即可[6，7]。