洗掃車液壓系統故障分析與排除

李兵良 馬艷飛

摘要：近年來，洗掃車在城市道路清掃工作中扮演著越來越重要的角色，液壓系統作為其重要組成部分，經常因各種因素而出現故障。從洗掃車液壓系統故障出現的不同階段，針對在調試階段、初期運行階段、后期運行階段等出現的典型故障進行分析，提出排除方法，為后續相關液壓系統設計及快速液壓故障分析及排除提供參考。

關鍵詞：洗掃車;液壓系統;故障分析;排除

中圖分類號：U472.42收稿日期：2021-12-19

DOI： 10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.04.011

1 前言

近年來洗掃車在城市道路清掃工作中扮演著越來越重要的角色，液壓系統作為其重要組成部分，經常因各種因素出現各種故障。洗掃車液壓系統一般包括后門舉升、人箱舉升、吸嘴提升、掃盤提升及掃盤馬達系統等，對于特殊功能的洗掃車，例如全天候洗掃車的液壓系統還具有十濕切換功能[1]。

本文根據實踐經驗總結，從洗掃車液壓系統初期調試階段、初期運行階段以及后期運行階段角度出發，分析各階段出現故障的原因，并提出故障診斷及排除的方法。2洗掃車液壓系統調試階段故障分析與處理

液壓系統調試階段故障較多，引起故障的原因也較復雜，有設計原因或制造原因，也可能是安裝或其他原因引起的故障[2]。

2.1 大箱回位時出現抖動故障診斷與排除

調試階段發現人箱回位時出現人箱抖動現象，從原理圖圖1可知，人箱回位時，電磁換向閥處于右位，液壓油經過電磁換向閥、液壓鎖、單向節流閥、人箱舉升油缸有桿腔、人箱舉升無桿腔、單向節流閥、液壓鎖、電磁換向閥，最后流回油箱，此時負載屬于負負載。如果單向節流閥開口較人，無桿腔住液壓鎖打開時，油缸無桿腔背壓較小，此時就會引起液壓鎖頻繁開啟，造成人箱震動[3]。因此在調試階段應注意單向節流閥開度的調節，適當減小單向節流閥開度，避免人箱震動。

2.2 掃盤馬達故障分析與排除

洗掃車掃盤分為左掃盤和右掃盤，左掃盤位于主駕駛側，右掃盤位于副駕駛側。按照系統工作要求，從上向下看向掃盤，左掃盤順時針旋轉，右掃盤逆時針旋轉，這樣才能保證將垃圾掃向吸嘴，再由吸嘴將垃圾清理十凈，其工作模式分為左掃、右掃、全掃三種。掃盤馬達液壓原理如圖2所示。

掃盤馬達出現的故障主要有以下幾個類型：

a.右掃模式時，右馬達不轉，全掃模式時，左右馬達都不旋轉，但芹掃模式時的左馬達止常旋轉。

由故障現象可知，左馬達工作止常，說明液壓泵和控制左馬達電磁換向閥2可止常工作。根據液壓原理圖判斷，很可能是控制右馬達的控制閥1出現故障。

通過手動按下電磁換向閥手動按鈕，此時右馬達可正常工作，因此判定電磁換向閥并未切換到位，手動按鈕可輕松按動閥芯，并未出現卡閥現象，并且電磁換向閥線連接正確，最終判定故障點位于驅動電磁鐵上。

經過測量電磁鐵參數，發現此聯電磁鐵電阻比其它電磁鐵電阻大一倍，該故障是由電磁鐵選用錯誤導致電磁換向閥未切換到位引起的，更換電磁鐵后故障排除。

b.左掃模式時，右馬達也緩慢旋轉，旋向與設定方向相反。

首先分析掃盤液壓馬達原理圖2。左掃模式時電磁鐵DT2、DT3同時得電，此時液壓油經過電磁換向閥l、單向閥5、電磁換向閥2后驅動左馬達旋轉，單向閥4此時處于封閉狀態，液壓油無法通過，右馬達不會旋轉。故障現象是右馬達緩慢反轉，因此判斷為單向閥封閉不嚴，液壓油通過單向閥，導致右馬達反向旋轉。更換單向閥后故障排除，該故障主要是液壓元件制造不合格引起的。

c.舉升人箱時，右馬達緩慢旋轉。

當舉升火箱時，此時右掃盤處于收起白由狀態，控制右掃盤馬達的電磁換向閥如圖2中位時液壓油被截止無法通過。但實際上，電磁換向閥1閥芯為滑閥，通過問隙密封液壓油，人箱舉升時液壓系統壓力升高，有部分泄露油通過電磁換向閥，然后通過右掃盤馬達、單向閥、電磁換向閥2后流回油箱。由此可見，如果單向閥背壓較小，右馬達就會緩慢旋轉，檢查發現選用的單向閥背壓僅0.1 MPa，不滿足使用要求，因此更換背壓為0.3 MPa的單向閥后，故障解決。

調試階段典型故障及排除歸納見表1。

從表1中典型故障及排除方法可知，在調試階段，應首先從液壓系統原理著手，應用反向思維，分析液壓元件出現故障或選用液壓元件參數不合適時的執行元件會出現何種故障現象，才能順利排除出故障。

3 洗掃車液壓系統初期運行階段

液壓系統調試完成后，各子系統都處于適應階段，各系統運行需要進一步驗證是否滿足長時問運行的需求，以及機械、電氣與液壓等系統能否成為一個有機整體以滿足洗掃車整機運行要求。通過以下幾個故障案例進行分析。

3.1右馬達軸封漏油故障分析與排除

洗掃車工作一段時間后，出現右馬達軸封漏油故障。如圖2所示，掃盤工作在全掃模式時，此時電磁換向閥DTI、DT3同時得電，由于是串聯工作，此時右馬達進油口測得壓力為9 MPa，左馬達測得壓力為4 MPa。從擺線馬達樣本中可知，馬達串聯使用時，背壓超過10 MPa時才須接外泄油管回油箱，但在進一步測試中發現，當從左掃或右掃切換到全掃模式時，系統有一個壓力沖擊，瞬時達到系統調整壓力14 MPa，然后緩慢恢復到穩定工作壓力。

長時間使用后，右馬達殼體壓力不斷增人，導致殼體壓力過高，從輸出軸處漏油。為了提高馬達的可靠性和使用壽命，采取右馬達泄油口直接接回油箱，改進后原理如圖3所示。

3.2 吸嘴提升油缸活塞桿變形故障與排除

吸嘴提升油缸用于吸嘴提升操作，結構如圖4所示，液壓原理如圖5所示。

如圖4所示，提升油缸上部連接在固定耳環1上，下部活塞桿通過一個圓環鏈2連接在吸嘴組件4上。洗掃車工作時，吸嘴油缸全部伸出，使用一段時問后，因吸嘴提升油缸活塞桿變形，導致缸蓋密封處出現漏油，嚴重時導致該缸無法使用。經過對其使用工況進行了解，該洗掃車工作的路況復雜，路面凹凸不平，要經過減震帶、下水道井蓋等設施，當洗掃車工作到這些地方時，吸嘴會相應提升，一個圓環鏈并不能消除吸嘴提升位移。由于液壓鎖的存在，提升油缸并不能自動回縮，吸嘴通過鏈環給活塞一個軸向力，導斂活塞桿變形。BCEA8E89-E3B5-4053-829B-B51146E576ED

考慮到通過縮短提升油缸活塞安裝距，增加活塞桿處鏈環來加長緩沖距離，但此種方式并不能滿足所有工況所需的距離，因此最終對液壓系統進行改進。當洗掃車工作時，電磁換向閥DT5始終得電，吸嘴提升油缸處于浮動狀態，可根據路面情況白適應調整伸縮量，進而滿足復雜路況的需求，改進后液壓原理如圖6所示。

3.3 全天候洗掃車干溫切換油缸無法下落，無法進行模式切換

全天候洗掃車干濕切換油缸用于吸塵模式和洗掃模式的切換，油缸耳環連接在切換密封門上部，切換門通過鉸鏈連接在箱體上，切換油缸缸底連接在箱體上部。當處于吸塵模式時，油缸全部縮回，切換門打開;在洗掃模式時，切換油缸全部伸出，通過液壓缸將密封門鎖緊，其結構如圖7所示，液壓原理如圖8所示。

當洗掃車由吸塵模式轉換為洗掃模式時，電磁換向閥DT7得電，切換油缸4無動作，無法完成模式切換。當從閥組拆下有桿腔油管時，有壓力瞬間釋放出來，出現了增壓現象。經計算，切換油缸的速比為2，選擇某型號液壓鎖的先導比為2.3，雖然液壓鎖的先導比人于油缸速比，但考慮到切換油缸有桿腔至閥組的液壓膠管長達6m，具一定的背壓，并且在吸塵模式時，密封門對活塞桿施加一個拉力，進一步增人了增壓現象，最終導致液壓鎖無法打開。

黃國威等[4]采用增加溢流閥減小增壓效應，考慮到安裝空間限制，本文采取了更換大先導比液壓鎖的方案，更換先導比為4的液壓鎖后，切換油缸可正常切換，故障排除。

初期運行階段典型故障及排除歸納見表2。

由以上典型案例可知，在液壓系統運行初期出現故障后，要著重對洗掃車液壓系統實際工況進行分析，通過對液壓系統進行改進，使液壓系統能夠長期可靠運行。

4 洗掃車液壓系統后期運行階段

洗掃車液壓系統后期運行階段，除因液壓油污染引起的故障外，常因液壓泵、液壓閥、液壓缸及掃盤馬達等液壓件及密封件等磨損老化原因，引起液壓系統故障增加，導致工作效率降低。

4.1 右掃盤馬達不旋轉故障分析與排除

洗掃車使用一段時間后，右掃盤不轉，初步判斷為馬達不轉，測試其他回路均可正常動作。首先檢杏改路電磁換向閥是否得電，經測電磁換向閥可正常得電，排除電氣故障;檢查電磁換向閥是否閥芯卡死，按壓電磁換向閥手動操作器，可自由切換，電磁換向閥無卡閥現象。最終判斷液壓馬達出現問題，拆下液壓馬達，發現固定液壓馬達的鍵已經嚴重磨損，動力無法傳遞給下部掃盤，更換新鍵后，故障排除。

4.2 右馬達電磁換向閥卡閥故障與排除

洗掃車采用全掃模式或右掃模式時右馬達不轉，左掃模式時，左掃盤可止常工作，根據液壓原理圖3，初步判斷為電磁換向閥未切換到位引起。首先測試電磁換向閥可正常得電，當手動切換檢查時，發現閥芯已經卡死，無法手動操作，故障原因找到，更換該電磁換向閥后故障排除。

4.3 切換油缸無法鎖緊，無法進行吸塵作業

全天候洗掃車在吸塵模式工作下，密封門無法鎖緊，過一段時問總會下落并引起報警，造成無法正常作業。

根據液壓原理圖8，液壓缸無法鎖緊判斷有兩個原因：一是液壓鎖故障，液壓鎖內泄，造成油缸有桿腔壓力無法保持，導斂下落;二是液壓缸本身內泄，有桿腔液壓油向無桿腔泄油，導致液壓缸活塞下落。

本著先易后難的原則，先查看液壓鎖是否出現故障，從閥組上拆下液壓鎖，拆解發現元件并未損壞，排除液壓鎖故障，由此判斷液壓缸出現故障。為了進一步確認是否為液壓缸故障，將液壓缸全部伸出后，拆開有桿腔油管，此時無桿腔電磁換向閥得電，發現有桿腔油口處有液壓油流出，經拆解干濕切換油缸，發現油缸活塞密封磨損嚴重，更換新密封圈后，故障排除。

后期運行階段典型故障及排除歸納見表3。

由以上案例可知，在液壓系統運行后期出現故障后，首先排除機械和電氣及液壓油污染引起的故障后，重點對液壓元件及密封件進行分析，才能快速排除故障。

5 結語

洗掃車液壓系統出現故障時，首先需分析故障出現的階段，根據不同階段分析出現故障的原因，并且不能單純分析液壓元件、液壓介質及系統的原因，還應判斷是否與機械結構或電氣系統相關。液壓系統故障排除及解決方案，更要根據不同階段，綜合考慮及時性、經濟性等因素，最終給出合理的解決方法。

參考文獻：

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[4]黃圍威.液壓閥先導比和先導壓力的分析及應用[J].一重技術，2019（2）：3 5-39+65.

作者簡介：

李兵良，男，1983年生，工程師，研究方向為流體傳動與控制技術。BCEA8E89-E3B5-4053-829B-B51146E576ED