神华黄骅港四期工程取料机由日本三菱设计天津新港船厂制造安装, 取料机的俯仰系统由力士乐设计, 北京迈克公司安装。对于取料机俯仰液压系统各个执行动作回路的原理进行分析, 并对取料机俯仰液压系统常见故障的原因进行了分析, 并提出了相应的排除方法。
取料机采用斗轮连续取料, 并采用皮带机连续装卸的有轨式装卸机械。它是一种专门用于散货堆场内的特殊机械, 是在斗轮挖掘机的基础上演变而来的, 并与卸船机、卸料机、带式输送机、装船机、装车机等组成的机械化运输物料系统, 生产能力每小时可达一万多吨。斗轮取料机的操作性强, 易实现自动化。控制方式有手动、半自动和自动等。取料机按结构型式分为臂架型和桥架型两类。
神华黄骅港务公司采用的是斗轮臂架型取料机, 它由行走部分、俯仰部分、臂架部分、斗轮部分、回转部分构成。
取料机俯仰液压系统的组成包括【1】:动力元件 (柱塞泵、齿轮泵) 、执行元件 (俯仰油缸) 、控制元件 (比例放大阀、电磁换向阀、压力开关、比例溢流阀、液控单向阀、减压阀、溢流阀等) 、辅助元件 (油箱、过滤器、液压硬管、密封胶圈、转换接头、液压胶管、测压接头、压力表、油位计等) 。
取料机俯仰液压系统的动作包括俯仰上升和俯仰下降动作:当操作司机在司机室给出俯仰上升或下降指令后, 俯仰液压站电机立即启动, 带动电机连接的柱塞泵和齿轮泵一起运转。齿轮泵为控制油路供油, 柱塞泵为主油路供油。液压油首先在齿轮泵的作用下, 开始进入控制油路, 五秒后先由控制油路电磁换向阀线圈得电 (上升为S1端得电, 下降为S2端得电) 动作使油流能够到达主油路液控单向阀使液控单向阀处于打开状态, 随后中控系统检测控制油路压力开关是否存在压力, 判定控制油路中是否形成有效的控制油流。当检测到控制油路压力开关有压力时, 中控系统会对主油路比例溢流阀的输入端输入2.485伏的电压值, 比例溢流阀初始状态为打开状态, 主油路油流从此阀块流回油箱, 在获得电压后截止。使液压系统主油路建立起压力, 此时中控系统检测主油路压力开关中是否存在压力, 检测到压力后, 中控系统会在三秒后对主油路比例放大阀的输入端输送一个0到N伏 (上升动作时0大于N小于等于10伏, 下降动作时-7大于等于N小于0伏) 的线性电压值变化, 驱动比例换向阀慢慢打开, 其俯仰上升或下降速率的大小与中控系统给出电压最终值的绝对值成正比。主油路的油流通过比例放大阀、节流阀、液控单向阀、防爆阀、进入无杆腔或有杆腔, 实现油缸伸长或收缩, 达到取料机俯仰上升或下降动作。当司机控制档位归零时, 中控系统给出俯仰动作停止命令时, 中控系统在两秒后会在主油路比例放大阀的输入端输送一个N (上升动作时0大于N小于等于10伏, 下降动作时-7大于等于N小于0伏) 到0伏的线性电压值变化, 使比例放大阀的电压值变化为0伏, 控制比例放大阀截止, 在比例放大阀电压变化为0伏的同时, 中控系统对控制油路电磁换向阀的输入电压变化为0伏, 使电磁换向阀截止, 导致主油路液控单向阀截止, 使有杆腔或无杆腔的油流不能回流到油箱当中, 实现俯仰上升或下降停止, 经过1秒后, 中控系统检测主油路压力开关和控制油路压力开关。当主油路压力开关、控制油路压力开关检测的压力为0伏时, 中控系统给比例溢流阀电压调整至0伏, 使比例溢流阀完全放开, 导致主油路中的油流回流至油箱中, 再经过5秒后液压站驱动电机停止供电, 柱塞泵、齿轮泵停止工作, 这时俯仰上升或下降停止命令全部结束。
故障分析:在取料机作业运行期间, 出现一次无论给出上升还是下降命令式都会出现下降动作, 按照取料机俯仰液压原理分析, 首先观察电机是否动作, 经运行测试后发现电机动作正常, 由取料机俯仰液压系统原理, 可知下一动作单元为控制油路电磁换向阀, 使用电磁笔检测, S1端S2端均正常得电, 排除控制油路电磁换向阀故障。下一动作单元为控制油路压力开关, 使用压力表检测控制油路压力开关处存在压力。下一步动作单元为主油路压力开关, 经压力表检测主油路压力开关处没有建立压力。初步判断取料机俯仰系统无论给出上升命令还是下降命令都会出现下降动作的原因为由于控制油路动作正常控制油路电磁换向阀动作导致当给出上升命令时主油路液控单向阀打开, 但是主油路未建立起压力不会实现上升动作, 当给出下降命令时主油路液控单向阀动作, 此时虽然主油路未建立起压力, 但在重力的作用下导致无杆腔的油回流至油箱, 实现下降动作。造成该现象的原因有一下几点:
(1) 控制油路压力开关的检测信号未正常传输至中控系统导致主油路比例溢流阀未动作。
(2) 中控系统传输至主油路比例溢流阀的信号不正常, 导致主油路比例溢流阀不动作。
(3) 主油路压力开关检测信号不正常导致主油路比例放大阀未动作。
经排查原因为中控传输至主油路比例溢流阀的信号线不正常, 更换信号线后能够实现正常动作。
故障分析:取料机未给出动作命令出现自落现象, 由于未给出中控系统命令, 排除电路及信号问题, 初步判断为纯机械问题, 由油缸沿油路往电机方向判断问题单元。首先关闭液压缸上的球阀判断是否是液压油缸出现问题, 如未发现问题继续沿油路向下判断, 关闭液压缸及及其单元块后的球阀后观察是否是液压缸上的单元块出现问题。未发现问题沿油路向下排查, 检查主油路液控单向阀, 经检查发现液控单向阀的回油油管Y有压力, 因此, 判断是液控单向阀的封堵球体未能全部闭合油路, 导致由部分液压油沿缝隙处经Y管回流至油箱, 导致俯仰系统出现自落现象。更换液控单向阀后, 无自落现象。
故障分析:由于未给出中控命令, 继续判断为纯机械故障, 检查主油路液控单向阀后, 发现无异常, 更换新阀块后, 继续出现自落现象。排除液控单向阀故障, 根据俯仰液压系统原理分析, 造成该现象的原因有一下几点:
(1) 液压缸阀块上的两个单向阀和两个溢流阀出现泄漏, 造成无杆腔与油箱相通, 使得无杆腔泄压, 臂架自落。
(2) 手动回路发生泄漏导致臂架自落。
(3) 液压缸出现内泄现象。
解决方法:1、对这四个阀进行了检查更换继续出现自落现象。
2、将手动回路的球阀关闭, 并将手动换向阀调换到闭合位。臂架继续出现自落现象。排除手动回路泄漏的可能性。
3、将液压站出口的三个主管路上的三个球阀关闭, 这样使得液压缸有杆腔和无杆腔的出于保压状态。关闭三个球阀后, 臂架出现以下现象:继续自落但自落速度缓慢, 等待一段时间后, 臂架自落停止。初步判断为一根油缸存在内泄, 原因为关闭上述三个球阀后, 如果一根缸存在内泄情况, 开始的时候臂架自落, 当臂架自落到另外一根无内泄的缸的压力能够完全支撑臂架时, 自落就会停止。随后将两根液压缸阀块上的球阀分别单独关闭, 均出现上述现象, 对两根油缸的无杆腔进行压力检测, 左侧油缸无杆腔压力大, 且是右侧油缸无杆腔压力的两倍。结合以上分析, 判断右侧油杆存在内泄。
当主电机泵运转正常但是某个动作回路没有压力, 常见原因:
(1) 系统回路中的溢流阀损坏或者设定压力不正确, 造成系统回路压力不足溢流阀打开, 检查溢流阀是否损坏进行更换或者重新设定溢流阀的开启压力。
(2) 由于油液污染存在杂质, 换向阀的控制阀芯堵塞, 不能正常开启, 对阀门进行拆解并清洗。
(3) 检查回路中每个电磁换向阀线圈是否正常, 造成换向阀不能使用。
(1) 机械系统的振动, 可能是电机、泵安装不同心造成系统震动, 产生噪声, 需要调整泵和电机的同轴度来达到达安装要求[2]。
(2) 液压泵的流体噪声主要是由泵的压力、流量的周期性变动导致的, 这种噪音产生的振动无法完全消除, 可以采用增设软管或使用弹性联轴节来减少振动和噪声。
通过对取料机俯仰液压系统原理的分析, 得出了动作中回路中液压阀的控制情况。并对取料机常见故障进行分析, 为以后快速排除液压系统故障保障生产正常运行提供了保障。
摘要：针对黄骅港取料机俯仰液压系统原理进行了分析, 并对取料机液压液压系统的常见故障进行了分析, 为以后解决液压系统故障提出了相应方法。
关键词：取料机,液压系统,故障分析
[1] 卢长耿, 李金良.液压控制系统的分析于设计[M]北京:煤炭工业出版社, 1991:40-45.
[2] 李云涛.工程机械液压故障分析探讨[J]机械, 2010:15-23.
推荐阅读：
黄骅市教育局教研室2012年工作计划07-02
