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大型养路机械闭式液压系统油泵零偏故障分析处理

发布时间:2019-12-27
许清芳
(金鹰重型工程机械有限公司)
  摘 要:本文通过对某型物料运输车地板皮带“自转”故障现象的分析,得出了该故障是由液压系统油泵零偏引起的结论;并且在对油泵变量原理进行进一步分析的基础上,提出了依靠归零阀直接沟通油泵变量缸,解决油泵液压零偏故障的方案;经过在某型物料运输车上试验,该方案较好地解决了该车地板皮带液压油泵零偏故障,增强了设备使用的安全性。
  关键词:物料运输车;地板输送带;液压系统;液压油泵;液压零偏
  1 问题的提出
  物料运输车的道砟输送功能主要依靠地板皮带输送装置完成,地板皮带输送装置采用闭式液压传动,个别用户反映地板皮带有“自转”的故障现象:在发动机发动,且未给地板皮带输送装置任何控制信号情况下,地板皮带输送装置自行运转,该故障给设备正常使用造成了极大的不便。
  2 故障原因分析
  2.1 液压原理介绍
  图1为地板皮带输送装置液压系统原理图。该液压系统主要特点如下:
  (1)地板皮带输送装置由四个液压马达驱动,两个液压马达驱动地板皮带输送装置的前轴,另外两个液压马达驱动地板皮带输送装置的后轴;
  (2)四个地板皮带驱动液压马达分别由两个液压油泵提供压力油源,一个油泵为地板皮带前驱动轴两个液压马达提供压力油源,另一个油泵为地板皮带后驱动轴的两个液压马达提供压力油源;
  (3)地板皮带油泵与地板皮带马达采用闭式回路连接;
  (4)地板皮带油泵为电比例变量控制油泵,通过调节地板皮带油泵比例电磁阀控制电流的大小及方向,可以实现油泵排量从0ml/r(中位)至±Vgmax(双向最大排量)之间的无级调节,从而实现地板皮带马达转速从0r/min至±nmax(双向最高转速)之间的无级调节,即实现了地板皮带速度从0至最大的无级调节及地板皮带输送方向的调节。
  2.2 原因分析
  由图1分析,可能产生该故障现象的原因有两个:
  (1)电控系统故障,误输出地板皮带工作信号;
  (2)油泵排量无法稳定至0ml/r,导致油泵在没有控制信号输入的情况下,实际有油液输出,从而驱动地板皮带运转。
  2.3 控制系统排查
  现场故障排查过程中,拔掉液压油泵的比例电磁阀插头,切断电控系统与油泵的联系后,不能使地板皮带输送装置的“自转”故障现象消除,说明该故障现象不是由电控系统误给控制信号造成的。
  2.4 油泵零偏排查
  在发动机发动、油泵无控制信号情况下,测试地板输送油泵出口压力达到7MPa(如图2(a)所示),补油压力2.4MPa(如图2(b)所示),说明油泵在无控制信号情况下,补油压力正常,但主油泵仍处于非正常建压工作状态。
  在发动机发动、油泵无控制信号情况下,测试地板输送油泵变量缸两侧油口X1\X2口压力,如图3所示,说明油泵在无控制信号情况下,油泵变量缸两端实际产生了压差,从而导致油泵变量缸驱动油泵变量。
  通过以上分析,可知地板皮带输送装置在无电控信号的情况下,自行运转的故障是油泵液压零偏造成的。
  3 解决方案
  多种原因可以导致油泵液压零偏,如液压油洁度不达标、油泵比例控制阀损坏及油泵制造精度不高等。无论液压油泵零偏是由什么原因造成,该故障可能导致作业机构产生不可控的动作,故该类故障的安全隐患极大,可能导致设备损坏,严重的甚至影响操作、检修人员的人身安全。因此,有必要对油泵的变量原理进行深入分析,解决油泵液压零偏的问题。
  3.1 轴向柱塞油泵变量原理
  图4为轴向柱塞油泵的结构图,(b)为油泵内部主要元件的剖视图,油泵旋转组件(主要包含1、2、7、8)在原动机的驱动下,高速旋转。斜盘不随驱动轴旋转,但其可绕驱动轴在倾斜角的范围内倾斜摆动。柱塞可以在缸体内上下运动,其行程、截面积以及柱塞的数量,决定了油泵的排量,对于同一个油泵来说,柱塞截面积及柱塞数量均为固定值,因此,柱塞的行程决定了油泵的排量大小。对于变量泵来说柱塞的行程取决于斜盘的倾角,斜倾角为0时,油泵柱塞行程为0,油泵输出排量为0;当斜盘倾角处于最大摆角时,油泵柱塞行程最大,此时油泵以最大排量输出;一般情况下,变量油泵的排量可在0至其最大排量之间无级调节。斜盘绕驱动轴的摆动是由油泵的变量缸驱动的,变量缸的动作则受排量控制阀控制。当排量控制阀无电信号时,油泵变量缸应处于中位,当排量控制阀接收到最大控制信号时,油泵变量缸处于最大偏置位,从而驱动油泵斜盘摆至最大倾角处,实现油泵排量调节。
  3.2 油泵液压零偏故障形成原因及解决方法
  油泵液压零偏的直接原因是油泵排量控制阀卡滞,导致排量控制阀在无电信号情况下,将控制油液引入油泵的变量缸,导致变量缸不能稳定于中位,驱动油泵斜盘摆动偏离中位,使油泵产生了排量输出。
  为了避免由于油泵排量控制阀微小零偏导致的变量泵误动作,结合变量油泵工作原理,我们给油泵设置了一个归零阀组,工作原理如图5所示。在油泵排量控制阀未得电情况下,归零阀始终处于失电状态,直接沟通油泵变量缸两侧控制油路,使变量缸两端压力一致,即便油泵排量控制阀有零偏情况,误向变量缸输出了控制油液,但由于油泵归零阀未得电,变量缸两端仍处于沟通状态,变量缸不会产生误动作。给油泵控制阀的同时,油泵归零阀得电,保证油泵的正常工作。
  4 结语
  经过在某型物料运输车上现场试验,通过采用油泵归零阀直接沟通油泵变量缸两端的方式,有效的解决了该车地板皮带“自转”故障,即液压油泵零偏故障,同时不影响油泵的正常使用,提高了设备运用的安全性。
(来源:大型养路机械)


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