黃驊港取料機俯仰液壓系統原理及故障分析

李澤明（神華黃驊港務有限責任公司，河北滄州061100）

黃驊港取料機俯仰液壓系統原理及故障分析

李澤明（神華黃驊港務有限責任公司，河北滄州061100）

針對黃驊港取料機俯仰液壓系統原理進行了分析，并對取料機液壓液壓系統的常見故障進行了分析，為以后解決液壓系統故障提出了相應方法。

取料機；液壓系統；故障分析

神華黃驊港四期工程取料機由日本三菱設計天津新港船廠制造安裝，取料機的俯仰系統由力士樂設計，北京邁克公司安裝。對于取料機俯仰液壓系統各個執行動作回路的原理進行分析，并對取料機俯仰液壓系統常見故障的原因進行了分析，并提出了相應的排除方法。

1 取料機簡介

取料機采用斗輪連續取料，并采用皮帶機連續裝卸的有軌式裝卸機械。它是一種專門用于散貨堆場內的特殊機械，是在斗輪挖掘機的基礎上演變而來的，并與卸船機、卸料機、帶式輸送機、裝船機、裝車機等組成的機械化運輸物料系統,生產能力每小時可達一萬多噸。斗輪取料機的操作性強，易實現自動化。控制方式有手動、半自動和自動等。取料機按結構型式分為臂架型和橋架型兩類。

神華黃驊港務公司采用的是斗輪臂架型取料機，它由行走部分、俯仰部分、臂架部分、斗輪部分、回轉部分構成。

2 取料機俯仰液壓系統組成

取料機俯仰液壓系統的組成包括【1】：動力元件（柱塞泵、齒輪泵）、執行元件（俯仰油缸）、控制元件（比例放大閥、電磁換向閥、壓力開關、比例溢流閥、液控單向閥、減壓閥、溢流閥等）、輔助元件（油箱、過濾器、液壓硬管、密封膠圈、轉換接頭、液壓膠管、測壓接頭、壓力表、油位計等）。

3 取料機俯仰液壓系統執行元件動作原理分析

取料機俯仰液壓系統的動作包括俯仰上升和俯仰下降動作：當操作司機在司機室給出俯仰上升或下降指令后，俯仰液壓站電機立即啟動，帶動電機連接的柱塞泵和齒輪泵一起運轉。齒輪泵為控制油路供油，柱塞泵為主油路供油。液壓油首先在齒輪泵的作用下，開始進入控制油路，五秒后先由控制油路電磁換向閥線圈得電（上升為S1端得電，下降為S2端得電）動作使油流能夠到達主油路液控單向閥使液控單向閥處于打開狀態，隨后中控系統檢測控制油路壓力開關是否存在壓力，判定控制油路中是否形成有效的控制油流。當檢測到控制油路壓力開關有壓力時，中控系統會對主油路比例溢流閥的輸入端輸入2.485伏的電壓值，比例溢流閥初始狀態為打開狀態，主油路油流從此閥塊流回油箱，在獲得電壓后截止。使液壓系統主油路建立起壓力，此時中控系統檢測主油路壓力開關中是否存在壓力，檢測到壓力后，中控系統會在三秒后對主油路比例放大閥的輸入端輸送一個0到N伏（上升動作時0大于N小于等于10伏，下降動作時-7大于等于N小于0伏）的線性電壓值變化，驅動比例換向閥慢慢打開，其俯仰上升或下降速率的大小與中控系統給出電壓最終值的絕對值成正比。主油路的油流通過比例放大閥、節流閥、液控單向閥、防爆閥、進入無桿腔或有桿腔，實現油缸伸長或收縮，達到取料機俯仰上升或下降動作。當司機控制檔位歸零時，中控系統給出俯仰動作停止命令時，中控系統在兩秒后會在主油路比例放大閥的輸入端輸送一個N（上升動作時0大于N小于等于10伏，下降動作時-7大于等于N小于0伏）到0伏的線性電壓值變化，使比例放大閥的電壓值變化為0伏，控制比例放大閥截止，在比例放大閥電壓變化為0伏的同時，中控系統對控制油路電磁換向閥的輸入電壓變化為0伏，使電磁換向閥截止，導致主油路液控單向閥截止，使有桿腔或無桿腔的油流不能回流到油箱當中，實現俯仰上升或下降停止，經過1秒后，中控系統檢測主油路壓力開關和控制油路壓力開關。當主油路壓力開關、控制油路壓力開關檢測的壓力為0伏時，中控系統給比例溢流閥電壓調整至0伏，使比例溢流閥完全放開，導致主油路中的油流回流至油箱中，再經過5秒后液壓站驅動電機停止供電，柱塞泵、齒輪泵停止工作，這時俯仰上升或下降停止命令全部結束。

4 取料機俯仰液壓系統故障案例分析

4.1 取料機俯仰系統給出上升命令時無動作，給出下降命令時，出現下降動作

故障分析：在取料機作業運行期間，出現一次無論給出上升還是下降命令式都會出現下降動作，按照取料機俯仰液壓原理分析，首先觀察電機是否動作，經運行測試后發現電機動作正常，由取料機俯仰液壓系統原理，可知下一動作單元為控制油路電磁換向閥，使用電磁筆檢測，S1端S2端均正常得電，排除控制油路電磁換向閥故障。下一動作單元為控制油路壓力開關，使用壓力表檢測控制油路壓力開關處存在壓力。下一步動作單元為主油路壓力開關，經壓力表檢測主油路壓力開關處沒有建立壓力。初步判斷取料機俯仰系統無論給出上升命令還是下降命令都會出現下降動作的原因為由于控制油路動作正常控制油路電磁換向閥動作導致當給出上升命令時主油路液控單向閥打開，但是主油路未建立起壓力不會實現上升動作，當給出下降命令時主油路液控單向閥動作，此時雖然主油路未建立起壓力，但在重力的作用下導致無桿腔的油回流至油箱，實現下降動作。造成該現象的原因有一下幾點：

（1）控制油路壓力開關的檢測信號未正常傳輸至中控系統導致主油路比例溢流閥未動作。

（2）中控系統傳輸至主油路比例溢流閥的信號不正常，導致主油路比例溢流閥不動作。

（3）主油路壓力開關檢測信號不正常導致主油路比例放大閥未動作。

經排查原因為中控傳輸至主油路比例溢流閥的信號線不正常，更換信號線后能夠實現正常動作。

4.2 取料機俯仰系統未給出動作命令出現自落現象

故障分析：取料機未給出動作命令出現自落現象，由于未給出中控系統命令，排除電路及信號問題，初步判斷為純機械問題，由油缸沿油路往電機方向判斷問題單元。首先關閉液壓缸上的球閥判斷是否是液壓油缸出現問題，如未發現問題繼續沿油路向下判斷，關閉液壓缸及及其單元塊后的球閥后觀察是否是液壓缸上的單元塊出現問題。未發現問題沿油路向下排查，檢查主油路液控單向閥，經檢查發現液控單向閥的回油油管Y有壓力，因此，判斷是液控單向閥的封堵球體未能全部閉合油路，導致由部分液壓油沿縫隙處經Y管回流至油箱，導致俯仰系統出現自落現象。更換液控單向閥后，無自落現象。

4.3 取料機俯仰系統未給出動作命令出現自落現象

故障分析：由于未給出中控命令，繼續判斷為純機械故障，檢查主油路液控單向閥后，發現無異常，更換新閥塊后，繼續出現自落現象。排除液控單向閥故障，根據俯仰液壓系統原理分析，造成該現象的原因有一下幾點：

(1)液壓缸閥塊上的兩個單向閥和兩個溢流閥出現泄漏，造成無桿腔與油箱相通，使得無桿腔泄壓，臂架自落。

(2)手動回路發生泄漏導致臂架自落。

(3)液壓缸出現內泄現象。

解決方法：1、對這四個閥進行了檢查更換繼續出現自落現象。

2、將手動回路的球閥關閉，并將手動換向閥調換到閉合位。臂架繼續出現自落現象。排除手動回路泄漏的可能性。

3、將液壓站出口的三個主管路上的三個球閥關閉，這樣使得液壓缸有桿腔和無桿腔的出于保壓狀態。關閉三個球閥后，臂架出現以下現象：繼續自落但自落速度緩慢，等待一段時間后，臂架自落停止。初步判斷為一根油缸存在內泄，原因為關閉上述三個球閥后，如果一根缸存在內泄情況，開始的時候臂架自落，當臂架自落到另外一根無內泄的缸的壓力能夠完全支撐臂架時，自落就會停止。隨后將兩根液壓缸閥塊上的球閥分別單獨關閉，均出現上述現象，對兩根油缸的無桿腔進行壓力檢測，左側油缸無桿腔壓力大，且是右側油缸無桿腔壓力的兩倍。結合以上分析，判斷右側油桿存在內泄。

4.4 動作回路沒有壓力，造成油缸不動作

當主電機泵運轉正常但是某個動作回路沒有壓力，常見原因：

(1)系統回路中的溢流閥損壞或者設定壓力不正確，造成系統回路壓力不足溢流閥打開，檢查溢流閥是否損壞進行更換或者重新設定溢流閥的開啟壓力。

(2)由于油液污染存在雜質，換向閥的控制閥芯堵塞，不能正常開啟，對閥門進行拆解并清洗。

(3)檢查回路中每個電磁換向閥線圈是否正常，造成換向閥不能使用。

4.5 液壓系統發生噪聲故障

(1)機械系統的振動，可能是電機、泵安裝不同心造成系統震動，產生噪聲，需要調整泵和電機的同軸度來達到達安裝要求[2]。

(2)液壓泵的流體噪聲主要是由泵的壓力、流量的周期性變動導致的，這種噪音產生的振動無法完全消除，可以采用增設軟管或使用彈性聯軸節來減少振動和噪聲。

5 結語

通過對取料機俯仰液壓系統原理的分析，得出了動作中回路中液壓閥的控制情況。并對取料機常見故障進行分析，為以后快速排除液壓系統故障保障生產正常運行提供了保障。

[1]盧長耿，李金良．液壓控制系統的分析于設計[M]北京：煤炭工業出版社，1991：40－45．

[2]李云濤．工程機械液壓故障分析探討[J]機械，2010：15－23.

Analysis of Huang hua port reclaimer pitching hydraulic system principle and fault

Li zeming（Huanghua port，Cangzhou Hebei 061113）

According the pitching hydraulic system principle of huang hua port reclaimer is analyzed,and common faults of re?claimer pitching hydraulic system is analyzed,the corresponding method is put forward to solve the hydraulic system fault in the fu?ture.

reclaimer,Hydraulic system,Fault analysis

李澤明(1990-)，男(漢族)，河北滄州人，學士，神華黃驊港務有限責任公司，職稱助理工程師。