220 t 卡車“451”液壓故障診斷法的應用

單小丹，范 超

（神華北電勝利能源有限公司，內蒙古錫林浩特 026000）

0 引言

隨著露天煤炭剝離技術的不斷革新，機械設備向人性化、大型化方向發展，對設備的操作技術和維護技能提出更高要求。220 t 運輸設備在神華北電勝利能源公司露天開采中占據著重要地位，隨著其使用年限的延長，設備液壓系統性能逐年衰退，故障率呈階梯式上升，生產效率逐年下降。多數與液壓系統閥件老化有密切關系，若不能及時確定故障點會造成反復故障，成為設備故障率攀升的重要因素。因此，摸索一種220 t 卡車液壓故障快速診斷方法對促進卡車高效、安全生產有著重大意義。

“451”是指“4 區5 看1 斷”，“4 區”即將220 t 卡車液壓系統劃分為轉向控制系統、舉升控制系統、制動控制系統、壓力循環系統，每個系統劃分為一個區域；“5 看”即泵看加壓、循環系統看保壓、轉向系統看動壓、舉升系統看下降壓、制動系統看對比壓；“1 斷”即將每個區域內的單向閥、溢流閥、減壓閥單獨劃分為一段，從而與其他部位分隔、斷開。

1 220 t 卡車液壓系統的構成及作用

完整的220 t 礦用運輸卡車液壓系統由五大元件組成，即動力元件、執行元件、控制元件、輔助元件和液壓油；根據使用功能通常將其劃分為四大系統，轉向控制系統、舉升控制系統、制動控制系統、壓力循環系統。

1.1 液壓系統5 個組成元件

動力元件的作用是將原動機的機械能轉換成液體的壓力能，指液壓系統中的油泵，它向整個液壓系統提供動力。液壓泵的結構形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。執行元件（如液壓缸和液壓馬達）的作用是將液體的壓力能轉換為機械能，驅動負載作直線往復運動或回轉運動。控制元件（即各種液壓閥）在液壓系統中控制和調節液體的壓力、流量和方向。根據控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥（安全閥）、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節流閥、調整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據控制方式不同，液壓閥可分為開關式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計等。液壓油是液壓系統中傳遞能量的工作介質，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等。

1.2 220 t 卡車液壓四大系統

壓力循環系統是液壓系統的供調壓機構部分，由動力機、液壓柱塞泵、轉向能量儲存器、調壓機構、排放歧管閥、壓力傳感器等（220 t 卡車泵到排放歧管閥部分）組成。轉向控制系統由流量放大閥、方向閥、供油歧管閥、轉向油缸及管路（流量放大閥至轉向缸）組成，通過輔助汽車駕駛員的操作控制轉向油缸的伸縮拉動轉向臂，根據需要改變汽車行駛的方向。制動控制系統是由制動歧管閥、制動能量儲存器、壓力傳感器、制動先導閥、制動雙路控制閥、制動器、文氏里閥和流量控制總成、裝載制動閥、桿和拉索等組成，通過車輛駕駛人員對雙路制動控制閥的操作將系統壓力油導通至制動器，將壓力能轉換成機械能實現卡車制動，達到將行駛中的卡車按照駕駛員的要求進行強制減速甚至停車的目的。舉升控制系統是由雙聯齒輪泵、定量泵、舉升油缸、多級、舉升先導閥、舉升滑閥、2 個耐壓濾芯、限位閥、救援舉升接頭等組成，通過司機操作舉升先導控制閥導通系統壓力油至舉升油缸，將液體的壓力能轉換為機械能，獲得需要的直線往復運動，實現卡車廂斗舉升達到排卸物料的目的。

2 液壓系統常見故障

2.1 進入油液介質中的污染雜質、污染源

（1）液壓系統外部不清潔。污染雜質在加油或維修時被帶入系統，通過更換管路或破損的油箱呼吸器進入液壓系統。

（2）內部清洗不徹底。更換油箱濾芯時清洗油箱不徹底，或更換系統閥件時內留下少量污染物質。

（3）加油容器或用具不潔。

（4）更換長時間存放的金屬制品，管路受潮而在管內產生銹皮。

（5）加注的油液在注入液壓系統前人為污染或超出保質期。

（6）變質油液潤滑不良造成閥件磨損或變質，油液腐蝕系統閥件產生細小的金屬顆粒，懸浮在油中并隨油液流動。

2.2 系統高溫

液壓系統高溫主要有以下5 種因素：

（1）油液中混入氣體或水分，當液壓泵對油液進行加壓時，氣體和水分會導致系統持續加熱造成高溫。

（2）油箱內的油超過標準高度，油液攪動過大、摩擦系數增大，不斷產生熱量引起高溫。

（3）加注黏度無法滿足技術要求的油液，黏度過高或過低，都會引起系統高溫。

（4）野蠻操作未遵守液壓系統的設計參數，因而產生高溫。

（5）閥件老化或回油通道受阻，也是產生高溫的因素。

高溫將導致油液氧化，氧化的油液會產生樹脂、酸類物質和污泥等，這些物質會造成閥件的加速磨損和老化，且它們粘附在閥芯光潔面上還會導致閥件出現間歇性故障。油液因高溫變稀會使系統動作變遲緩，常反映在操作時部件動作遲緩和閥件被卡死。

2.3 油液中進入氣體

油液中進入氣體的原因有以下3 種：①加油時泵在盛油器皿中吸空，致使氣泡混入油箱或管路中；②吸油管道或油封破損，氣體被吸入；③系統氮氣儲氣筒活塞密封老化，氣體竄入液壓系統。

空氣進入油液中會導致高溫，并在壓力下溶于油液內。當受壓溶解的氣體占總體積約10%，壓力降低時便會形成大量帶有氣體的泡沫，而工作中液壓油缸回油時，泡沫會形成“彈簧”的作用。此外，油中含有泡沫會使體積增大，出現油箱或儲油器皿的溢油現象。含有氣體的油液介質，在傳遞動力時會產生間歇性停頓現象，使動力傳遞產生波動，由此產生的沖擊會導致部件損壞，偶爾會出現較大的系統故障。此外，還會發生氣穴，造成液壓泵產生更大的吸力，把更多的氣體連同其他物質帶入系統內。

3 液壓故障成因分析

3.1 人員的不規范操作

（1）人員違規操作。大型運輸自卸卡車作為大型露天煤礦最便捷的運輸方式，有效率高、機動靈活等優點。為發揮卡車的生產效能編制有設備操作手冊，確保操作人員按章使用好設備。但部分操作人員存在簡化及違反設備操作程序的現象，不僅對設備的結構部件發起挑戰，同時也加大了卡車液壓系統的負載，加快了液壓部件的磨損，造成故障高發、作業效率低下。

（2）人員操作技能不足。運輸設備的智能化、大型化對設備的使用操作和維護技能提出了更高要求，職業培訓成為提升操作人員運用設備能力的手段，但由于學習能力的差異，人員技能參差不齊。在設備操作過程中對各部件的結構、原理不夠了解，導致卡車運行過程中部件及液壓系統工作異常或故障不能及時被發現并反饋信息，導致液壓故障擴大，損壞其他部件。

3.2 設備的狀態老化

隨著設備使用年限的增長，卡車液壓系統閥件由于頻繁做工出現不同程度磨損，導致閥件逐步老化，出現閥件卡滯、內泄、密封失效、彈簧斷裂、疲軟等功能失效故障，造成卡車液壓故障逐年攀升，影響使用效率。

3.3 環境溫度對液壓系統的影響

錫林浩特氣候較極端，春秋兩季氣候變化劇烈，夏季短促而炎熱，冬季不僅晝夜溫差大而且惡劣時段溫度可達-40 ℃左右，閥芯與閥體的收縮率不同，有導致卡滯的可能；夏季氣溫較高，地表溫度達到60 ℃左右，卡車液壓系統散熱能力降低，過熱將使油液迅速氧化、功能失效，如產生雜質、潤滑不良造成閥件的加速磨損和腐蝕，產生的雜質使零件失去自身功能，油液因過熱變稀還會使系統工作速度放緩。設備液壓系統高溫，導致閥內密封管路內膠層高溫硬化后脫落，污染系統，卡滯、堵塞閥件及濾網，造成流量下降、壓力異常。

3.4 管理不到位

（1）人為對液壓系統的污染。維修人員在維修設備時拆卸閥件、替換管路，將泥土及沙塵顆粒帶入系統。雜物進入液壓系統后會導致閥件的磨損、老化甚至損壞，或者導致閥的功能失效、噪聲增大；污染物會堵塞閥件的細孔或閥芯與閥體間隙，導致液壓系統的功能失效，引起間歇性動作失靈，產生錯誤動作而導致故障；顆粒物在液壓缸內會破壞密封件的性能，拉傷油缸內壁，使壓力油液發生泄漏，導致推力下降或者間歇性動作、爬行、慢速，產生氣穴與振動；同時導致濾網堵塞，液壓泵吸油不暢，回油受阻而產生氣蝕、抖動和異響，堵塞嚴重時會因阻力過大而將濾網破壞，徹底失去過濾功能，導致液壓系統故障不斷。

（2）未按標準維護。大型220 t 卡車擁有一套科學的維護標準，但在日常維護保養過程中由于人的技能、責任心差異造成相應的工藝流程在維修過程中未能得到嚴格落實，存在簡化維修工藝、蠻干的現象，長久下去將使液壓系統低標準維修造成卡車的整體性能不斷下降，最終故障由量變到質變，卡車液壓系統狀態失控，故障率攀升。

（3）計劃執行監管不到位。設備管理人員在設備計劃維修、現場過程檢查、設備維修質量驗收等工作中未有效履行檢查驗收職責，不能發現問題，采取相應措施，致使相關人員責任心不斷下降。

4 220 t 卡車液壓故障預防措施

（1）強化人員責任心。制定相應的維修質量監督檢查獎懲細則，對人員責任心不強造成的故障嚴格進行考核；對發現問題、避免出現重大機械故障的人員則進行獎勵。提高員工責任心，調動員工積極性，避免出現“該修不修”“該換的不換”的現象。

（2）強化技能培訓。通過走出去和請進來相結合的方式強化技能培訓，如邀請廠家技術人員對員工進行專業技能培訓，外派人員到各兄弟單位及廠家進行學習交流等；對遇到的液壓系統故障分析總結并知識共享，長此以往可有效提升全員技術水平。對故障進行統計、分析、總結的過程中，能夠摸清其脾性、對癥下藥，打破制約卡車出動的瓶頸，提高卡車的整體出動率。

（3）強化計劃與執行。保障設備高效運轉降低液壓故障的必要保障措施就是建立一套詳細的設備部件跟蹤記錄并制定配件壽命統計表對各種閥件及配件進行有計劃的更換，避免故障擴大。利用科學的檢測分析手段，加強對油樣品質的監測、系統壓力檢查將設備隱患消滅在萌芽狀態。

（4）強化設備維修質量驗收。相關管理人員加強設備液壓系統換油維護過程及維修細節的檢查：是否有污染雜質在加油或維修時被帶入系統，有無通過更換管路或破損的油箱呼吸器進入液壓系統；內部雜質清洗是否達標；更換油箱濾芯、清洗油箱是否徹底或更換系統閥件時內部是否留有少量污染物質；是否有顆粒物；加油容器或用具有無被污染；發現作業不規范，不清潔的行為及時進行糾正整改，確保維護保養質量。對卡車液壓系統維護保養完畢后，相關管理人員要及時進行外觀及性能驗收，對相關區域進行壓力測試，確保達到標準要求。

5 “451”液壓故障快速診斷法的應用與成效

5.1 “451”故障診斷法的具體應用

根據操作人員對故障現象的描述，維修人員確定故障出現在4 大區域的某一區域（大致故障區域），利用檢查儀表對相關區域進行壓力檢測：①泵檢測看卡車怠速加壓的壓力值是否達到系統設定值3500 psi（24.132 MPa）；②循環系統檢測看卡車液壓系統的循環保壓時間是否達到設計要求2.5～5 min，一般達到60 s 以上即可滿足系統工作需要；③轉向系統檢測看卡車轉向時油缸伸縮達到極限時，產生的最大壓力值與設計壓力進行對比2500 psi1（7.237 MPa）；④舉升系統檢測看卡車發動機怠速1900 r/min 舉升操作手柄在下降位時下降壓是否達到設計壓力1900 psi（13.100 MPa）；⑤制動系統檢測看對比壓將駐車制動、工作制動、輪制動測試得到的壓力與卡車制動設計壓力進行對比（駐車制動2500 psi、工作制動1500 psi（10.342 MPa）、輪制動1580 psi（10.893 MPa）某一區域壓力比對異常即可斷定該系統出現故障，此時維修人員要根據該部位的閥件組成進行分段，通常將液壓系統中支路上的單向閥、減壓閥、限壓閥、溢流閥等作為一段功能油路進行斷開，通過分析各閥件在相關油路中的作用判斷故障點（例如使用儀表測試駐車制動壓力＜2500 psi 或壓力不穩定即可斷定駐車制動減壓閥故障）。

5.2 “451”故障診斷法取得的成效

“451”液壓故障診斷法的應用使卡車液壓故障排除速度提升50%以上，有效消除了制約220 t 卡車使用效率的一大不利因素，車間所承修的設備在逐年老化的情況下出動率不斷攀升，同時也為維修人員到達現場快速排除故障提供了指導思路。使維修人員在液壓故障處理過程中準確找到故障點，提高維修人員工作效率，消除了廣大員工處理故障時的技術難點，避免重復故障的出現，確保液壓故障不過夜，當日出現當日排除。同時避免故障擴大、造成相關部件的損壞，降低維修成本，該診斷法現已在汽修車間范圍內全面推廣應用。

6 結束語

汽修車間一直將創新維修方式及理念作為車間發展的動力，“451”液壓故障診斷法的應用得到了鉗工班組的一致認可，攻克了制約卡車液壓故障維修工作效率與維修質量的技術難點，確保卡車安全高效運行。