10 000 kN液壓機液壓系統故障分析

(南通中遠川崎船舶工程有限公司,江蘇 南通 226005)

10 000 kN液壓機可實現對板材、型材及構件的彎曲成形、折彎、校正，主要用來加工船艏和船艉的雙曲率外板、單曲率外板及波狀壁等船用冷彎工件。因此，只有保證液壓機的正常運行，才能確保生產正常進行。針對液壓系統加壓無壓力的故障，對系統原理及故障現象展開分析。

1 10 000 kN液壓機液壓系統原理

為滿足加工工藝要求，要求主缸(柱塞缸)能夠完成空程下行-慢速加壓-卸壓-快速返回的工作循環。

10 000 kN液壓機液壓系統原理見圖1。

圖1 10 000 kN液壓機液壓原理

空程下降時電磁鐵DT1、DT2得電，回程缸上腔(無桿腔)進油，下腔油液經閥9、閥4返回油箱；加壓時，電磁鐵DT1、DT2 、DT4同時得電，油液進主油缸和回程缸，并使充液閥關閉，實現加壓功能；卸壓時，電磁鐵DT4、DT6得電，使閥10打開，主缸內及回程缸上腔油液經閥10、閥4返回油箱；快速返回時，DT3 、DT7同時得電，油液經閥4、閥9、回程缸返回油箱，同時油液打開充液閥(液控單向閥)，主缸內油液經充液閥返回上油箱。

2 故障檢查的思路和方法

在液壓系統中，故障的現象與故障源并不是一一對應的關系。某一故障現象可能有多個不同的原因；一個故障源也會引起多種故障現象。并且液壓系統內部情況“看不見，摸不著”，這些都給故障的診斷、分析帶來了難度[1]。在日常設備維修中，筆者總結出故障診斷總的指導思想是先易后難，逐步排除。即從簡單、易操作方面入手，向維修難度較大、維修不便的方面逐步排除，最后找到故障點，加以排除。本文運用故障樹分析法對10 000 kN液壓機液壓系統的故障進行分析。

3 故障原因分析

導致10 000 kN液壓機不能加壓的原因可能是多種。分析故障現象，可能存在以下原因。

1)液壓泵故障。泵不出油的主要原因有：①油箱內油位過低；②吸油管漏氣；③油液粘度過大；④過濾網堵塞；⑤油泵泄漏；⑥油液污染；⑦油泵電機反轉等。

2)溢流閥故障。若溢流閥出現故障，使通往主油缸的油從溢流閥泄漏，也會出現不能加壓的現象。溢流閥的故障主要有：①主閥芯阻尼孔堵塞； ②主閥芯卡死在開口位置，油液未經調壓直接回油箱； ③主閥芯磨損嚴重，起不到密封作用。

3)主換向閥(圖1所示閥4)故障。當閥4無法正常換向時，會使油液無法到達主缸，引起加不上壓。主換向閥故障的主要原因有：① 閥4是二位四通電液換向閥，當先導閥芯或主閥芯卡死在中位，會出現不換向的故障；②輔助油泵損壞，使液控回路無法推開閥4的先導閥而不能換向；③輔助油泵出口的溢流閥13故障，使油液從溢流閥泄走，達不到推開先導閥的壓力而使閥4無法換向。④閥芯的復位彈簧折斷。

4)電磁換向閥6故障。當閥6無法正常換向時，會使油液無法到達主缸，引起加不上壓。主換向閥故障的主要原因有：①閥6是二位四通電液換向閥，當先導閥芯或主閥芯卡死在中位，會出現不換向的故障；②輔助油泵損壞，使液控回路無法推開閥6的先導閥而不能換向；③輔助油泵出口的溢流閥13故障，使油液從溢流閥泄走，達不到推開先導閥的壓力而使閥6無法換向。④閥芯的復位彈簧折斷。

5)充液閥故障。充液閥密封損壞、彈簧斷裂、主閥芯磨損或卡死、充液閥不能關閉等都可能導致不能加壓[2]。

4 建立故障樹

把加不上壓力作為故障樹的第一級事件，找出該事件發生的所有直接原因，前面所列的5方面原因作為第二級事件。找出第二級事件發生的全部直接原因和可能原因，再逐級查找下去，最終找到故障發生的根本原因。故障樹見圖2。

圖2 液壓系統故障樹

5 利用故障樹查找故障原因

根據故障現象，在相關故障原因中，利用排除液壓故障的“先易后難”原則，依次進行檢查[3]。第一，排除液壓泵故障和主換向閥故障，因為液壓缸能實現上升和下降運動，就不可能是泵和主換向閥的問題；第二，同理排除電液換向閥6的故障；第三，當主換向閥處于中位時，液壓泵處于卸荷狀態，此時將單向閥3的進油口用堵頭堵住，看到泵出口的壓力表能上升到加壓所需壓力，因此排除溢流閥故障。檢查以上幾項，均未發現問題，則將故障原因鎖定在充液閥上。

圖3為充液閥的結構原理圖。當主閥芯、卸荷閥芯關閉時，系統完成加壓；當控制閥進油時，控制閥桿下移，首先打開卸荷閥，再打開主閥芯，油液進入油箱，實現回程上升功能。

根據圖2進行充液閥拆檢，步驟和結果如下。

①卸荷閥及控制閥的彈簧完好，無折斷及疲勞現象；

②主閥芯、卸荷閥芯的錐面磨損量不大，磨損量僅為0.01 mm,確認正常；

圖3 充液閥結構

③卸荷閥閥芯彈簧鎖緊螺母緊固正常，無松動，排除此原因；

④充液閥的密封完好；

⑤確認主閥芯彈簧斷裂是該故障的根本原因。

更換主閥芯彈簧，恢復系統，試車加壓正常，最終完成維修工作。

6 結論

運用故障樹分析法思路清晰，可避免盲目拆換液壓元件，節約維修時間，提高生產效率。在今后的設備維修中，特別是對液壓系統進行的維修，要盡可能多地運用此法處理問題。

[1] 楊國平.現代工程機械故障診斷與排除大全[M].北京：機械工業出版社，2006.

[2] 陸望龍.液壓維修工速查手冊[M]．北京：化學工業出版社，2008.

[3] 章宏甲，黃 宜．液壓傳動[M]．北京：機械工業出版社，2000.