10 000 kN液壓機(jī)液壓系統(tǒng)故障分析

(南通中遠(yuǎn)川崎船舶工程有限公司,江蘇 南通 226005)

10 000 kN液壓機(jī)可實(shí)現(xiàn)對(duì)板材、型材及構(gòu)件的彎曲成形、折彎、校正，主要用來加工船艏和船艉的雙曲率外板、單曲率外板及波狀壁等船用冷彎工件。因此，只有保證液壓機(jī)的正常運(yùn)行，才能確保生產(chǎn)正常進(jìn)行。針對(duì)液壓系統(tǒng)加壓無壓力的故障，對(duì)系統(tǒng)原理及故障現(xiàn)象展開分析。

1 10 000 kN液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理

為滿足加工工藝要求，要求主缸(柱塞缸)能夠完成空程下行-慢速加壓-卸壓-快速返回的工作循環(huán)。

10 000 kN液壓機(jī)液壓系統(tǒng)原理見圖1。

圖1 10 000 kN液壓機(jī)液壓原理

空程下降時(shí)電磁鐵DT1、DT2得電，回程缸上腔(無桿腔)進(jìn)油，下腔油液經(jīng)閥9、閥4返回油箱；加壓時(shí)，電磁鐵DT1、DT2 、DT4同時(shí)得電，油液進(jìn)主油缸和回程缸，并使充液閥關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)加壓功能；卸壓時(shí)，電磁鐵DT4、DT6得電，使閥10打開，主缸內(nèi)及回程缸上腔油液經(jīng)閥10、閥4返回油箱；快速返回時(shí)，DT3 、DT7同時(shí)得電，油液經(jīng)閥4、閥9、回程缸返回油箱，同時(shí)油液打開充液閥(液控單向閥)，主缸內(nèi)油液經(jīng)充液閥返回上油箱。

2 故障檢查的思路和方法

在液壓系統(tǒng)中，故障的現(xiàn)象與故障源并不是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。某一故障現(xiàn)象可能有多個(gè)不同的原因；一個(gè)故障源也會(huì)引起多種故障現(xiàn)象。并且液壓系統(tǒng)內(nèi)部情況“看不見，摸不著”，這些都給故障的診斷、分析帶來了難度[1]。在日常設(shè)備維修中，筆者總結(jié)出故障診斷總的指導(dǎo)思想是先易后難，逐步排除。即從簡(jiǎn)單、易操作方面入手，向維修難度較大、維修不便的方面逐步排除，最后找到故障點(diǎn)，加以排除。本文運(yùn)用故障樹分析法對(duì)10 000 kN液壓機(jī)液壓系統(tǒng)的故障進(jìn)行分析。

3 故障原因分析

導(dǎo)致10 000 kN液壓機(jī)不能加壓的原因可能是多種。分析故障現(xiàn)象，可能存在以下原因。

1)液壓泵故障。泵不出油的主要原因有：①油箱內(nèi)油位過低；②吸油管漏氣；③油液粘度過大；④過濾網(wǎng)堵塞；⑤油泵泄漏；⑥油液污染；⑦油泵電機(jī)反轉(zhuǎn)等。

2)溢流閥故障。若溢流閥出現(xiàn)故障，使通往主油缸的油從溢流閥泄漏，也會(huì)出現(xiàn)不能加壓的現(xiàn)象。溢流閥的故障主要有：①主閥芯阻尼孔堵塞； ②主閥芯卡死在開口位置，油液未經(jīng)調(diào)壓直接回油箱； ③主閥芯磨損嚴(yán)重，起不到密封作用。

3)主換向閥(圖1所示閥4)故障。當(dāng)閥4無法正常換向時(shí)，會(huì)使油液無法到達(dá)主缸，引起加不上壓。主換向閥故障的主要原因有：① 閥4是二位四通電液換向閥，當(dāng)先導(dǎo)閥芯或主閥芯卡死在中位，會(huì)出現(xiàn)不換向的故障；②輔助油泵損壞，使液控回路無法推開閥4的先導(dǎo)閥而不能換向；③輔助油泵出口的溢流閥13故障，使油液從溢流閥泄走，達(dá)不到推開先導(dǎo)閥的壓力而使閥4無法換向。④閥芯的復(fù)位彈簧折斷。

4)電磁換向閥6故障。當(dāng)閥6無法正常換向時(shí)，會(huì)使油液無法到達(dá)主缸，引起加不上壓。主換向閥故障的主要原因有：①閥6是二位四通電液換向閥，當(dāng)先導(dǎo)閥芯或主閥芯卡死在中位，會(huì)出現(xiàn)不換向的故障；②輔助油泵損壞，使液控回路無法推開閥6的先導(dǎo)閥而不能換向；③輔助油泵出口的溢流閥13故障，使油液從溢流閥泄走，達(dá)不到推開先導(dǎo)閥的壓力而使閥6無法換向。④閥芯的復(fù)位彈簧折斷。

5)充液閥故障。充液閥密封損壞、彈簧斷裂、主閥芯磨損或卡死、充液閥不能關(guān)閉等都可能導(dǎo)致不能加壓[2]。

4 建立故障樹

把加不上壓力作為故障樹的第一級(jí)事件，找出該事件發(fā)生的所有直接原因，前面所列的5方面原因作為第二級(jí)事件。找出第二級(jí)事件發(fā)生的全部直接原因和可能原因，再逐級(jí)查找下去，最終找到故障發(fā)生的根本原因。故障樹見圖2。

圖2 液壓系統(tǒng)故障樹

5 利用故障樹查找故障原因

根據(jù)故障現(xiàn)象，在相關(guān)故障原因中，利用排除液壓故障的“先易后難”原則，依次進(jìn)行檢查[3]。第一，排除液壓泵故障和主換向閥故障，因?yàn)橐簤焊啄軐?shí)現(xiàn)上升和下降運(yùn)動(dòng)，就不可能是泵和主換向閥的問題；第二，同理排除電液換向閥6的故障；第三，當(dāng)主換向閥處于中位時(shí)，液壓泵處于卸荷狀態(tài)，此時(shí)將單向閥3的進(jìn)油口用堵頭堵住，看到泵出口的壓力表能上升到加壓所需壓力，因此排除溢流閥故障。檢查以上幾項(xiàng)，均未發(fā)現(xiàn)問題，則將故障原因鎖定在充液閥上。

圖3為充液閥的結(jié)構(gòu)原理圖。當(dāng)主閥芯、卸荷閥芯關(guān)閉時(shí)，系統(tǒng)完成加壓；當(dāng)控制閥進(jìn)油時(shí)，控制閥桿下移，首先打開卸荷閥，再打開主閥芯，油液進(jìn)入油箱，實(shí)現(xiàn)回程上升功能。

根據(jù)圖2進(jìn)行充液閥拆檢，步驟和結(jié)果如下。

①卸荷閥及控制閥的彈簧完好，無折斷及疲勞現(xiàn)象；

②主閥芯、卸荷閥芯的錐面磨損量不大，磨損量僅為0.01 mm,確認(rèn)正常；

圖3 充液閥結(jié)構(gòu)

③卸荷閥閥芯彈簧鎖緊螺母緊固正常，無松動(dòng)，排除此原因；

④充液閥的密封完好；

⑤確認(rèn)主閥芯彈簧斷裂是該故障的根本原因。

更換主閥芯彈簧，恢復(fù)系統(tǒng)，試車加壓正常，最終完成維修工作。

6 結(jié)論

運(yùn)用故障樹分析法思路清晰，可避免盲目拆換液壓元件，節(jié)約維修時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。在今后的設(shè)備維修中，特別是對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行的維修，要盡可能多地運(yùn)用此法處理問題。

[1] 楊國平.現(xiàn)代工程機(jī)械故障診斷與排除大全[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

[2] 陸望龍.液壓維修工速查手冊(cè)[M]．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[3] 章宏甲，黃 宜．液壓傳動(dòng)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.