川崎式液壓舵機(jī)常見故障判斷及分析

趙天翔

(中國衛(wèi)星海上測控部，江蘇江陰 214431)

1 泵控型液壓舵機(jī)的工作原理

泵控型舵機(jī)采用2臺雙向變量液壓泵 (主泵)，分別與轉(zhuǎn)舵油缸組成2個(gè)可獨(dú)立工作的閉式系統(tǒng)。早期主要用徑向柱塞變量泵，現(xiàn)在多用斜盤式或斜軸式軸向柱塞變量泵。工作時(shí)主要連續(xù)按既定方向運(yùn)轉(zhuǎn)，其吸﹑排方向和排量靠改變泵控制桿偏離中位的位移方向和大小，來改變泵的斜盤傾角或缸體擺角予以控制。主泵控制桿偏離中位的位移方向和大小取決于指令舵角和實(shí)際舵角之間的舵角偏差。當(dāng)舵角偏差尚不太大時(shí)，控制桿的位移即已達(dá)到最大值，主泵即以最大流量去推動(dòng)轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)舵，直至實(shí)際舵角接近指令舵角時(shí)，主泵的流量才逐漸減小;而當(dāng)實(shí)際舵角等于指令舵角時(shí)，泵回到零排量的中位空轉(zhuǎn)，舵葉即因主油路鎖閉而停在與指令舵角相符的位置。

2 故障判斷

判斷和分析川崎式液壓舵機(jī)故障，首先要把資料和圖紙吃透，熟悉工作原理、運(yùn)行工況、機(jī)械性能和主要技術(shù)參數(shù)。川崎R170A(泵控)型舵機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖如圖1所示。

利用看、聽、摸、聞的方法對舵機(jī)進(jìn)行故障判斷。

啟動(dòng)舵機(jī)前，檢查舵機(jī)表面以及操舵裝置，表面是否有漏油情況，螺母是否出現(xiàn)松動(dòng)，各部位是否連接緊密，各部件是否完整無彎曲、斷裂、折損等現(xiàn)象。操舵裝置是否完整，有無部件的缺損，儀表有無破壞。確定舵機(jī)表面完好后，啟動(dòng)舵機(jī)，首先通過觀察來判斷舵機(jī)是否出現(xiàn)故障:觀察撞桿6移動(dòng)的速度是否有變化，因?yàn)槎鏅C(jī)撞桿6的速度快慢取決于進(jìn)出油缸5的油流量，如果撞桿6速度有變化，則證明油流量不穩(wěn)定，油缸5部位發(fā)生故障，具體故障可能為油缸漏泄，油缸混入空氣;觀察液壓系統(tǒng)各測壓點(diǎn)的壓力值是否正常，有無波動(dòng)現(xiàn)象，壓力大小主要取決于負(fù)載;觀察油液是否清潔，是否變質(zhì)，油位是否夠高，油粘度是否符合要求，油的表面是否有泡沫，油液出現(xiàn)問題會(huì)引起舵機(jī)很多故障;觀察各管接頭，閥板結(jié)合處，油缸端蓋處，液壓泵2軸封處等是否有滲漏，滴漏和油垢;觀察撞桿6有無振動(dòng)與爬行現(xiàn)象;觀察操舵裝置各儀器表指針是否運(yùn)轉(zhuǎn)正常，調(diào)零是否對位。

視覺檢查過后再通過聽覺檢查，根據(jù)聲音判斷系統(tǒng)的故障部位及具體故障種類:聽舵機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)噪音是否正常，液壓泵2和系統(tǒng)噪音是否過大，溢流閥16等各部件是否有尖叫聲，調(diào)動(dòng)換向閥12，聽換向閥換向時(shí)是否有沖擊聲，撞桿是否有撞缸聲，液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)是否有敲擊聲，聽油路板內(nèi)部是否有細(xì)微而連續(xù)的聲音。通過以上聽覺檢查可以判斷舵機(jī)故障是否由混入空氣，對中不良或者閥件損壞、彎曲等引起。

圖1 川崎R170A(泵控)型舵機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖

接下來通過觸覺判斷故障類型:用手摸泵體外殼，油箱外壁和閥體外殼的溫度，若接觸1～2 s感到燙手，說明此處發(fā)生故障，應(yīng)立即檢查原因，可能的原因有內(nèi)部油液泄漏、內(nèi)部通道堵塞等;用手觸摸各運(yùn)動(dòng)部件和油管，感覺有無振動(dòng);用手摸撞桿，感覺是否有爬行現(xiàn)象與抖動(dòng);用手檢查一下限位開關(guān)、緊固螺釘、插銷的松緊程度，檢查相關(guān)閥門如旁通閥等工作狀態(tài)是否正確，檢查各連接處松緊度，閥門開關(guān)是否正確。

最后利用嗅覺，用鼻子聞?dòng)拖渲械挠鸵菏欠裼挟愇丁?/p>

3 常見故障圖表分析

1)無舵故障。該故障的根本原因是主泵未向轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)供油或轉(zhuǎn)舵機(jī)構(gòu)不能回油，撞桿無往復(fù)運(yùn)動(dòng)。繪成魚刺圖，如圖2所示。

圖2 無舵故障魚刺圖

解決無舵故障的方法:檢查各連接件的連接情 況，對出現(xiàn)問題的地方進(jìn)行重新安裝，關(guān)閉應(yīng)關(guān)閉的旁通閥，調(diào)整液壓系統(tǒng)，修復(fù)或更換損壞的液壓元件，仔細(xì)檢查電路，調(diào)整彈簧預(yù)緊力，對出現(xiàn)問題的彈簧進(jìn)行及時(shí)更換。

2)左、右舵轉(zhuǎn)向時(shí)間不一樣。在日常操作中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)左右舵轉(zhuǎn)向時(shí)間不一樣的故障，此類故障原因大致有3點(diǎn)，以下是根據(jù)系統(tǒng)分析法分析后繪制的故障流程圖，如圖3所示。

圖3 左右舵轉(zhuǎn)向時(shí)間不一樣故障流程圖

3)回轉(zhuǎn)故障。如果出現(xiàn)回舵困難，甚至出現(xiàn)“憋死”現(xiàn)象、難以回舵，即舵機(jī)液壓缸的工作壓力在向正舵回舵時(shí)大大超過額定值。故障發(fā)生以后要根據(jù)故障表面現(xiàn)象，逐步地采取一些措施，一步一步排除疑點(diǎn)。首先拆檢2只電液換向閥，清洗閥芯，清通平衡孔，檢查回中彈簧，并對所有懷疑有問題的回中彈簧換上備用彈簧。如果采取上述措施后結(jié)果仍無改觀，則考慮操舵系統(tǒng)的電氣線路有問題。如果檢查電氣線路后也未發(fā)現(xiàn)異常，再考慮舵機(jī)機(jī)組中機(jī)械結(jié)構(gòu)件之間的不正常運(yùn)行，而導(dǎo)致消耗大量的功。如果發(fā)現(xiàn)中間立柱根部的加強(qiáng)筋有裂紋，應(yīng)該先將裂紋進(jìn)行表面處理，加強(qiáng)焊接，對液壓油缸軸線進(jìn)行校對、調(diào)整，用塞尺測量是否有單偏現(xiàn)象，調(diào)整底腳墊片厚薄。查找資料后得知，可能造成回舵困難以及工作液壓缸工作壓力過高的原因有:①液壓缸回油管道不暢通，造成液壓缸回油壓力過高 (電液閥換向不到位，節(jié)流現(xiàn)象，油管中有堵塞現(xiàn)象);②液壓缸抽密封壓蓋壓緊力過大，造成柱塞與密封填料間的摩擦過大;③液壓缸密封填料損壞，嵌入間隙中或發(fā)生密封被“搓”現(xiàn)象。

觀察回油缸壓力表有無壓力值顯示，如果有，可以排除回油管路不暢造成回油壓力大而產(chǎn)生反作用力的可能性;松緊緊固螺栓以調(diào)節(jié)壓緊力。

4)異常振動(dòng)和噪音。異常振動(dòng)和噪音如圖4所示。

圖4 異常振動(dòng)和噪音魚刺圖

5)單方向轉(zhuǎn)舵。單方向轉(zhuǎn)舵產(chǎn)生原因及排除方法如表1所示。

表1 單方向轉(zhuǎn)舵產(chǎn)生原因及排除方法

4 總結(jié)

舵機(jī)在船舶中的作用非同小可，不可避免的會(huì)發(fā)生各種各樣的故障，一旦舵機(jī)發(fā)生故障，對于船舶航行造成的損失將不可估計(jì)，這就要求在日常操作中要細(xì)心管理，對可能產(chǎn)生的故障進(jìn)行有效的判斷及預(yù)防，對發(fā)生的故障以最佳的途徑和最快的速度解決，把損失降到最小。

［1］陳進(jìn).機(jī)械設(shè)備振動(dòng)監(jiān)測與故障診斷［M］.上海:上海交通大學(xué)出版社，1999.

［2］費(fèi)千.船舶輔機(jī)［M］.大連:大連海事大學(xué)出版社，2008.

［3］許賢良.液壓傳動(dòng)系統(tǒng) ［M］.北京:國防工業(yè)出版社，2008.