黃驊港取料機(jī)俯仰液壓系統(tǒng)原理及故障分析

李澤明（神華黃驊港務(wù)有限責(zé)任公司，河北滄州061100）

黃驊港取料機(jī)俯仰液壓系統(tǒng)原理及故障分析

李澤明（神華黃驊港務(wù)有限責(zé)任公司，河北滄州061100）

針對(duì)黃驊港取料機(jī)俯仰液壓系統(tǒng)原理進(jìn)行了分析，并對(duì)取料機(jī)液壓液壓系統(tǒng)的常見(jiàn)故障進(jìn)行了分析，為以后解決液壓系統(tǒng)故障提出了相應(yīng)方法。

取料機(jī)；液壓系統(tǒng)；故障分析

神華黃驊港四期工程取料機(jī)由日本三菱設(shè)計(jì)天津新港船廠制造安裝，取料機(jī)的俯仰系統(tǒng)由力士樂(lè)設(shè)計(jì)，北京邁克公司安裝。對(duì)于取料機(jī)俯仰液壓系統(tǒng)各個(gè)執(zhí)行動(dòng)作回路的原理進(jìn)行分析，并對(duì)取料機(jī)俯仰液壓系統(tǒng)常見(jiàn)故障的原因進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的排除方法。

1 取料機(jī)簡(jiǎn)介

取料機(jī)采用斗輪連續(xù)取料，并采用皮帶機(jī)連續(xù)裝卸的有軌式裝卸機(jī)械。它是一種專門用于散貨堆場(chǎng)內(nèi)的特殊機(jī)械，是在斗輪挖掘機(jī)的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的，并與卸船機(jī)、卸料機(jī)、帶式輸送機(jī)、裝船機(jī)、裝車機(jī)等組成的機(jī)械化運(yùn)輸物料系統(tǒng),生產(chǎn)能力每小時(shí)可達(dá)一萬(wàn)多噸。斗輪取料機(jī)的操作性強(qiáng)，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。控制方式有手動(dòng)、半自動(dòng)和自動(dòng)等。取料機(jī)按結(jié)構(gòu)型式分為臂架型和橋架型兩類。

神華黃驊港務(wù)公司采用的是斗輪臂架型取料機(jī)，它由行走部分、俯仰部分、臂架部分、斗輪部分、回轉(zhuǎn)部分構(gòu)成。

2 取料機(jī)俯仰液壓系統(tǒng)組成

取料機(jī)俯仰液壓系統(tǒng)的組成包括【1】：動(dòng)力元件（柱塞泵、齒輪泵）、執(zhí)行元件（俯仰油缸）、控制元件（比例放大閥、電磁換向閥、壓力開(kāi)關(guān)、比例溢流閥、液控單向閥、減壓閥、溢流閥等）、輔助元件（油箱、過(guò)濾器、液壓硬管、密封膠圈、轉(zhuǎn)換接頭、液壓膠管、測(cè)壓接頭、壓力表、油位計(jì)等）。

3 取料機(jī)俯仰液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件動(dòng)作原理分析

取料機(jī)俯仰液壓系統(tǒng)的動(dòng)作包括俯仰上升和俯仰下降動(dòng)作：當(dāng)操作司機(jī)在司機(jī)室給出俯仰上升或下降指令后，俯仰液壓站電機(jī)立即啟動(dòng)，帶動(dòng)電機(jī)連接的柱塞泵和齒輪泵一起運(yùn)轉(zhuǎn)。齒輪泵為控制油路供油，柱塞泵為主油路供油。液壓油首先在齒輪泵的作用下，開(kāi)始進(jìn)入控制油路，五秒后先由控制油路電磁換向閥線圈得電（上升為S1端得電，下降為S2端得電）動(dòng)作使油流能夠到達(dá)主油路液控單向閥使液控單向閥處于打開(kāi)狀態(tài)，隨后中控系統(tǒng)檢測(cè)控制油路壓力開(kāi)關(guān)是否存在壓力，判定控制油路中是否形成有效的控制油流。當(dāng)檢測(cè)到控制油路壓力開(kāi)關(guān)有壓力時(shí)，中控系統(tǒng)會(huì)對(duì)主油路比例溢流閥的輸入端輸入2.485伏的電壓值，比例溢流閥初始狀態(tài)為打開(kāi)狀態(tài)，主油路油流從此閥塊流回油箱，在獲得電壓后截止。使液壓系統(tǒng)主油路建立起壓力，此時(shí)中控系統(tǒng)檢測(cè)主油路壓力開(kāi)關(guān)中是否存在壓力，檢測(cè)到壓力后，中控系統(tǒng)會(huì)在三秒后對(duì)主油路比例放大閥的輸入端輸送一個(gè)0到N伏（上升動(dòng)作時(shí)0大于N小于等于10伏，下降動(dòng)作時(shí)-7大于等于N小于0伏）的線性電壓值變化，驅(qū)動(dòng)比例換向閥慢慢打開(kāi)，其俯仰上升或下降速率的大小與中控系統(tǒng)給出電壓最終值的絕對(duì)值成正比。主油路的油流通過(guò)比例放大閥、節(jié)流閥、液控單向閥、防爆閥、進(jìn)入無(wú)桿腔或有桿腔，實(shí)現(xiàn)油缸伸長(zhǎng)或收縮，達(dá)到取料機(jī)俯仰上升或下降動(dòng)作。當(dāng)司機(jī)控制檔位歸零時(shí)，中控系統(tǒng)給出俯仰動(dòng)作停止命令時(shí)，中控系統(tǒng)在兩秒后會(huì)在主油路比例放大閥的輸入端輸送一個(gè)N（上升動(dòng)作時(shí)0大于N小于等于10伏，下降動(dòng)作時(shí)-7大于等于N小于0伏）到0伏的線性電壓值變化，使比例放大閥的電壓值變化為0伏，控制比例放大閥截止，在比例放大閥電壓變化為0伏的同時(shí)，中控系統(tǒng)對(duì)控制油路電磁換向閥的輸入電壓變化為0伏，使電磁換向閥截止，導(dǎo)致主油路液控單向閥截止，使有桿腔或無(wú)桿腔的油流不能回流到油箱當(dāng)中，實(shí)現(xiàn)俯仰上升或下降停止，經(jīng)過(guò)1秒后，中控系統(tǒng)檢測(cè)主油路壓力開(kāi)關(guān)和控制油路壓力開(kāi)關(guān)。當(dāng)主油路壓力開(kāi)關(guān)、控制油路壓力開(kāi)關(guān)檢測(cè)的壓力為0伏時(shí)，中控系統(tǒng)給比例溢流閥電壓調(diào)整至0伏，使比例溢流閥完全放開(kāi)，導(dǎo)致主油路中的油流回流至油箱中，再經(jīng)過(guò)5秒后液壓站驅(qū)動(dòng)電機(jī)停止供電，柱塞泵、齒輪泵停止工作，這時(shí)俯仰上升或下降停止命令全部結(jié)束。

4 取料機(jī)俯仰液壓系統(tǒng)故障案例分析

4.1 取料機(jī)俯仰系統(tǒng)給出上升命令時(shí)無(wú)動(dòng)作，給出下降命令時(shí)，出現(xiàn)下降動(dòng)作

故障分析：在取料機(jī)作業(yè)運(yùn)行期間，出現(xiàn)一次無(wú)論給出上升還是下降命令式都會(huì)出現(xiàn)下降動(dòng)作，按照取料機(jī)俯仰液壓原理分析，首先觀察電機(jī)是否動(dòng)作，經(jīng)運(yùn)行測(cè)試后發(fā)現(xiàn)電機(jī)動(dòng)作正常，由取料機(jī)俯仰液壓系統(tǒng)原理，可知下一動(dòng)作單元為控制油路電磁換向閥，使用電磁筆檢測(cè)，S1端S2端均正常得電，排除控制油路電磁換向閥故障。下一動(dòng)作單元為控制油路壓力開(kāi)關(guān)，使用壓力表檢測(cè)控制油路壓力開(kāi)關(guān)處存在壓力。下一步動(dòng)作單元為主油路壓力開(kāi)關(guān)，經(jīng)壓力表檢測(cè)主油路壓力開(kāi)關(guān)處沒(méi)有建立壓力。初步判斷取料機(jī)俯仰系統(tǒng)無(wú)論給出上升命令還是下降命令都會(huì)出現(xiàn)下降動(dòng)作的原因?yàn)橛捎诳刂朴吐穭?dòng)作正常控制油路電磁換向閥動(dòng)作導(dǎo)致當(dāng)給出上升命令時(shí)主油路液控單向閥打開(kāi)，但是主油路未建立起壓力不會(huì)實(shí)現(xiàn)上升動(dòng)作，當(dāng)給出下降命令時(shí)主油路液控單向閥動(dòng)作，此時(shí)雖然主油路未建立起壓力，但在重力的作用下導(dǎo)致無(wú)桿腔的油回流至油箱，實(shí)現(xiàn)下降動(dòng)作。造成該現(xiàn)象的原因有一下幾點(diǎn)：

（1）控制油路壓力開(kāi)關(guān)的檢測(cè)信號(hào)未正常傳輸至中控系統(tǒng)導(dǎo)致主油路比例溢流閥未動(dòng)作。

（2）中控系統(tǒng)傳輸至主油路比例溢流閥的信號(hào)不正常，導(dǎo)致主油路比例溢流閥不動(dòng)作。

（3）主油路壓力開(kāi)關(guān)檢測(cè)信號(hào)不正常導(dǎo)致主油路比例放大閥未動(dòng)作。

經(jīng)排查原因?yàn)橹锌貍鬏斨林饔吐繁壤缌鏖y的信號(hào)線不正常，更換信號(hào)線后能夠?qū)崿F(xiàn)正常動(dòng)作。

4.2 取料機(jī)俯仰系統(tǒng)未給出動(dòng)作命令出現(xiàn)自落現(xiàn)象

故障分析：取料機(jī)未給出動(dòng)作命令出現(xiàn)自落現(xiàn)象，由于未給出中控系統(tǒng)命令，排除電路及信號(hào)問(wèn)題，初步判斷為純機(jī)械問(wèn)題，由油缸沿油路往電機(jī)方向判斷問(wèn)題單元。首先關(guān)閉液壓缸上的球閥判斷是否是液壓油缸出現(xiàn)問(wèn)題，如未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題繼續(xù)沿油路向下判斷，關(guān)閉液壓缸及及其單元塊后的球閥后觀察是否是液壓缸上的單元塊出現(xiàn)問(wèn)題。未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題沿油路向下排查，檢查主油路液控單向閥，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)液控單向閥的回油油管Y有壓力，因此，判斷是液控單向閥的封堵球體未能全部閉合油路，導(dǎo)致由部分液壓油沿縫隙處經(jīng)Y管回流至油箱，導(dǎo)致俯仰系統(tǒng)出現(xiàn)自落現(xiàn)象。更換液控單向閥后，無(wú)自落現(xiàn)象。

4.3 取料機(jī)俯仰系統(tǒng)未給出動(dòng)作命令出現(xiàn)自落現(xiàn)象

故障分析：由于未給出中控命令，繼續(xù)判斷為純機(jī)械故障，檢查主油路液控單向閥后，發(fā)現(xiàn)無(wú)異常，更換新閥塊后，繼續(xù)出現(xiàn)自落現(xiàn)象。排除液控單向閥故障，根據(jù)俯仰液壓系統(tǒng)原理分析，造成該現(xiàn)象的原因有一下幾點(diǎn)：

(1)液壓缸閥塊上的兩個(gè)單向閥和兩個(gè)溢流閥出現(xiàn)泄漏，造成無(wú)桿腔與油箱相通，使得無(wú)桿腔泄壓，臂架自落。

(2)手動(dòng)回路發(fā)生泄漏導(dǎo)致臂架自落。

(3)液壓缸出現(xiàn)內(nèi)泄現(xiàn)象。

解決方法：1、對(duì)這四個(gè)閥進(jìn)行了檢查更換繼續(xù)出現(xiàn)自落現(xiàn)象。

2、將手動(dòng)回路的球閥關(guān)閉，并將手動(dòng)換向閥調(diào)換到閉合位。臂架繼續(xù)出現(xiàn)自落現(xiàn)象。排除手動(dòng)回路泄漏的可能性。

3、將液壓站出口的三個(gè)主管路上的三個(gè)球閥關(guān)閉，這樣使得液壓缸有桿腔和無(wú)桿腔的出于保壓狀態(tài)。關(guān)閉三個(gè)球閥后，臂架出現(xiàn)以下現(xiàn)象：繼續(xù)自落但自落速度緩慢，等待一段時(shí)間后，臂架自落停止。初步判斷為一根油缸存在內(nèi)泄，原因?yàn)殛P(guān)閉上述三個(gè)球閥后，如果一根缸存在內(nèi)泄情況，開(kāi)始的時(shí)候臂架自落，當(dāng)臂架自落到另外一根無(wú)內(nèi)泄的缸的壓力能夠完全支撐臂架時(shí)，自落就會(huì)停止。隨后將兩根液壓缸閥塊上的球閥分別單獨(dú)關(guān)閉，均出現(xiàn)上述現(xiàn)象，對(duì)兩根油缸的無(wú)桿腔進(jìn)行壓力檢測(cè)，左側(cè)油缸無(wú)桿腔壓力大，且是右側(cè)油缸無(wú)桿腔壓力的兩倍。結(jié)合以上分析，判斷右側(cè)油桿存在內(nèi)泄。

4.4 動(dòng)作回路沒(méi)有壓力，造成油缸不動(dòng)作

當(dāng)主電機(jī)泵運(yùn)轉(zhuǎn)正常但是某個(gè)動(dòng)作回路沒(méi)有壓力，常見(jiàn)原因：

(1)系統(tǒng)回路中的溢流閥損壞或者設(shè)定壓力不正確，造成系統(tǒng)回路壓力不足溢流閥打開(kāi)，檢查溢流閥是否損壞進(jìn)行更換或者重新設(shè)定溢流閥的開(kāi)啟壓力。

(2)由于油液污染存在雜質(zhì)，換向閥的控制閥芯堵塞，不能正常開(kāi)啟，對(duì)閥門進(jìn)行拆解并清洗。

(3)檢查回路中每個(gè)電磁換向閥線圈是否正常，造成換向閥不能使用。

4.5 液壓系統(tǒng)發(fā)生噪聲故障

(1)機(jī)械系統(tǒng)的振動(dòng)，可能是電機(jī)、泵安裝不同心造成系統(tǒng)震動(dòng)，產(chǎn)生噪聲，需要調(diào)整泵和電機(jī)的同軸度來(lái)達(dá)到達(dá)安裝要求[2]。

(2)液壓泵的流體噪聲主要是由泵的壓力、流量的周期性變動(dòng)導(dǎo)致的，這種噪音產(chǎn)生的振動(dòng)無(wú)法完全消除，可以采用增設(shè)軟管或使用彈性聯(lián)軸節(jié)來(lái)減少振動(dòng)和噪聲。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)取料機(jī)俯仰液壓系統(tǒng)原理的分析，得出了動(dòng)作中回路中液壓閥的控制情況。并對(duì)取料機(jī)常見(jiàn)故障進(jìn)行分析，為以后快速排除液壓系統(tǒng)故障保障生產(chǎn)正常運(yùn)行提供了保障。

[1]盧長(zhǎng)耿，李金良．液壓控制系統(tǒng)的分析于設(shè)計(jì)[M]北京：煤炭工業(yè)出版社，1991：40－45．

[2]李云濤．工程機(jī)械液壓故障分析探討[J]機(jī)械，2010：15－23.

Analysis of Huang hua port reclaimer pitching hydraulic system principle and fault

Li zeming（Huanghua port，Cangzhou Hebei 061113）

According the pitching hydraulic system principle of huang hua port reclaimer is analyzed,and common faults of re?claimer pitching hydraulic system is analyzed,the corresponding method is put forward to solve the hydraulic system fault in the fu?ture.

reclaimer,Hydraulic system,Fault analysis

李澤明(1990-)，男(漢族)，河北滄州人，學(xué)士，神華黃驊港務(wù)有限責(zé)任公司，職稱助理工程師。