机电专业平地机诊断检测方案与自诊断系统设计.doc

青岛恒星科技学院 1 想要想要 CAD 图纸图纸 DWG 格式格式请联请联系系 QQ1095414112 山东大学自考毕业设计论文山东大学自考毕业设计论文 题目：平地机诊断检测方案与自诊断系统设计平地机诊断检测方案与自诊断系统设计 专 业： 机电一体化工程 姓 名： 20142014 年年 0808 月月 2020 日日 青岛恒星科技学院 I 摘摘要要 本文主要介绍了液压平级机的常见故障，并对主要常见机型的平级机故障原因进 行了分析，制定了故障检测的总体方案，确定了自诊断项目。完成了液压平级机的状 态诊断监测与故障自诊断系统的设计。 液压平级机的状态诊断监测与故障自诊断系统是一个集信号采集、工况分析、状 态显示以及故障诊断为一体的多任务信息处理系统，状态监测与故障诊断是诊断技术 的两个过程，两者既有密切联系又有区别。状态监测是指对设备某些特征参数（如振 动、噪声、温度等）进行测取，将测定值与规定的正常值（门槛值）进行比较，以判 别设备的工作状态是否正常。若对设备进行定期或连续监测便可获得设备状态变化的 规律，进而对设备剩余的使用寿命作出估计，于是便可对设备状态进行预测、预报。 为解决状态监测和故障自诊断中多任务与实时性的矛盾，整个系统由状态监测与 故障诊断两个子系统组成，其中前一个子系统完成液压平级机状态实时监测功能，后 一个子系统完成液压平级机故障诊断功能。 关键词：液压传动系统，故障诊断，自诊断系统，电气系统 卢培军：平地机诊断检测方案与自诊断系统设计 II Abstract This paper mainly introduces the same level of hydraulic machine, and the common faults of main common type of machine break down reason level are analyzed, the overall scheme of fault detection and diagnosis, since the project. Complete the same level of hydraulic machine state diagnosis for monitoring and fault diagnosis system design. The same level of hydraulic machine state diagnosis for monitoring and fault diagnosis system is a collection of signal collection, analysis, working status display and fault diagnosis for the integration of multiple tasks information processing system, the condition monitoring and fault diagnosis is a diagnostic technique, the two processes both close relation and difference. State monitoring refers to some characteristic parameters (e.g. equipment vibration and noise, temperature, etc.) are measured, and the normal regulations (threshold), compared with discriminant equipment working condition is normal. If the equipment periodically or continuous monitoring and equipment state changes can be obtained, and the rest of the life of equipment, then can make estimates of equipment state and forecasting. To solve the condition monitoring and fault diagnosis of the real-time multitasking and contradiction, the whole system consists of condition monitoring and fault diagnosis of two sub-systems, which is a complete hydraulic subsystem before the same level machine condition monitoring function after a complete hydraulic subsystem, the same level machine fault diagnosis function.1 KeywordsKeywords: Hydraulic transmission system, Fault diagnosis and the diagnosis system, Electrical system 青岛恒星科技学院 I 目 录 前 言.1 1 概述2 1.1 平地机的发展2 1.1.1 平地机生产与销售情况2 1.1.2 国内平地机的技术水平与差距2 1.1.3 国产平地机的发展方向3 1.2 平地机用途与分类.3 1.2.1 用途.3 1.2.2 分类.3 1.3 平地机工作装置4 1.3.1 刮土装置.4 1.3.2 松土装置.5 2 平地机的检测参数 7 2.1 发动机功率检测的种类7 2.2 气缸压缩压力的检测.8 2.2.1 气缸压力表检测法.8 2.2.2 测启动机电流法.10 2.2.3 测启动机电压法.10 2.3 底盘的检测.10 2.3.1 传动系机械效率的检测10 2.4 液压系统的诊断12 2.4.1 液压元件的故障分析.12 2.4.2 液压传动系统的故障分析13 （1）漏油13 （2）系统压力失常.13 3 PY160 平地机的故障与排除 .15 3.1 发动机故障与排除.15 3.2 变矩器变速箱系统故障与排除15 3.2.1 变矩器的故障与排除15 3.2.2 传动与行车制动系统.16 3.2.3 主离合器17 3.2.4 铲刀回转机构故障与排除17 卢培军：平地机诊断检测方案与自诊断系统设计 II 3.2.5 作业及转向液压系统故障与排除18 3.3 平地机主离合器的检修与调整.18 3.3.1 主要零件装配前的检修要点.18 3.3.2.离合器装配与调整的注意事项.19 3.4PY160B 平地机制动失灵的故障与排除20 3.4.1 故障分析与排除.20 3.4.2 空压机至储气筒间传动机构的故障21 3.4.3 脚制动阀至制动器间传动机构的故障22 3.4.4 使用维护保养中注意事项23 3.5 液压与液力传递故障诊断与排除23 3.5.1.作业装置液压系统的故障诊断与排除23 3.5.2 产生原因分析及排除.24 3.5.3.液力变矩器补油及冷却系统的故障诊断与排除.24 3.6 PY160 B 平地机变矩器故障的排除.26 3.6.1 PY160 平地机铲刀回转机构运动分析与故障排除27 3.6.2 回转机构的维修.31 3.6.3.回转节臂在焊接处断裂.32 4 平地机自诊断设计 .34 4.1 故障诊断的概述34 4.2 自诊断系统的总体设计.34 4.2.1 自诊断系统的工作原理34 4.2.2 自诊断系统的组成.35 4.3 各种电器元件的嘴自控系统35 结 论38 致 谢38 参考文献.38 青岛恒星科技学院 1 前 言 液压传动技术近年来发展很快，应用日益广泛。液压传动技术在日常维护和故障 诊断方面，不如机械传动那么直观。例如，运行时发现压力不足，拖不动负载，或者 速度不够，噪声振动大等故障，运行时不好好检查液压设备的各元件，停机检查时， 压力、流量、噪声、震动都没有了。所以液压系统的应用、维修比较困难。 目前国内平地机已初步形成一定生产规模,研制水平有了长足进步,尤其在液压传动 方面不仅基本上满足了国内市场的需要,而且已打入国际市场。与世界先进水平相比还 有较大差距,产品技术水平低、可靠性较差、规格偏小,多数在 200kW 以下。但国内在 平地机液压系统故障诊断及维修方面仍不能满足国内需求。 平地机的检测与维修技术是保证平地机正常运行的基本措施之一，它能对平地机 故障的发展作出早期预报，对出现故障的原因做出分析与判断，提出对策与建议，避 免或减少事故的发生。此外，平地机的检测与维修技术的普遍应用将促进工程机械维 修体制改进，产生巨大的社会效益和经济效益。 平地机的自诊断系统是平地机研究的一项，其目的就是为了维持平地机的正常工 作，是平地机有良好的工作环境，自诊断系统也是重要的组成部分 平地机的传动系统采用液压传动与控制方式。由于维修人员的液压技术知识普遍 比较薄弱，对液压系统维护、维修知识和技能掌握不足。本论文对平地机液压系统诊 断与维修做了初步分析，主要从以下方面入手： 1. 从我国平地机发展状况及未来的发展趋势做了初步的分析。 2. 对部分液压元件常见故障及使用时所注意的事项做出分析，出现故障时所发生 的现象予以列出。 3. 对液压系统的分析方法及步骤做出统计，以免有病乱投医。 4. 对平地机铲倒控制、提升缸及使用时所产生的油温过高现象作出诊断与分析 5. 对平地机转向系统、行走系统、制动系统所出现的常见故障现象做了分析 由于本人水平有限，论文中难免有不足之处，敬请各位老师平指正。 卢培军：平地机诊断检测方案与自诊断系统设计 2 第一章 概述 1.1 平地机的发展 近年来，随着国家基础设施建设力度的加大，特别是西部大开发建设项目的全面 开工，工程机械行业迎来了新的发展高峰。 1.1.1 平地机生产与销售情况 中国平地机制造业起始于上个世纪 60 年代初，经过 40 年艰难的发展历程，平地 机已拥有以天津中外建(原天津工程机械厂)为代表的包括徐州筑路、常林股份、成都 工程、三一重工、沈阳山河、黄河工程和哈尔滨四海等 10 多家平地机生产企业。产品 设计也从技术引进转向自主开发，品种有 PY 系列、PQ 系列、F 系列和 GR 系列等十几 种规格型号，市场竞争异常激烈。 国外平地机的技术水平与优势以美国、日本和欧洲为代表的工业发达国家，其平 地机融合了其他领域的先进成果：全轮驱动技术、自动找平装置、电子监控系统、液 压负荷传感系统及悬浮式座椅等已广泛采用，使其平地机作业性能和舒适性等方面得 到了很大提高。另外，在产品功能方面除平地、松土外也增加了装载、压实、破冰、 除冰和除雪等多种功能，使其应用范围得到很大拓展。在产品型号方面，在向大型化 发展的同时也向小型化发展，主要是为了以机械替代人工作业，在农田、水利基本建 设和边坡地带施工中，小型平地机有着非常重要的作用。 1.1.2 国内平地机的技术水平与差距 近年来，随着中国经济的快速发展，内需拉动以及国家重点工程项目的施工工期 和质量的要求越来越高，对平地机的技术水平和价位提出了新的课题。平地机在保持 原基本结构和价位的基础上，新技术的应用也越来越引起人们的关注。如出现静压传 动、六轮驱动、控制系统的电液比例系统的应用等。从基本结构上看，没有大的突破， 依然是绞接车架、动力换档、后桥带差速器和差速自锁，可加装自动找平设置。但自 动找平装置仍依靠进口，由于价位偏高，市场接受能力所限，一直未能普及。 国产平地机近年来通过技术创新和国际化配套，制造质量有了很大的提高，但与 国外产品相比，仍有较大差距。主要表现在工作的可靠性差和早期故障率偏高。由于 国产基础零部件的质量不能满足整机性能可靠性的要求，国产平地机无故障工作时间 为 200h400h，而国外平地机无故障工作时间为 600h1000h。 在制造工艺方面存在较大差距。我国平地机制造水平总体上落后于国外平地机制 造业。虽然一些大的企业集团在板材预处理、切割下料、弯型及数控机床加工等方面 与国外基本相同，但在其他方面仍有很大差距。如柔性制造系统、冲压成型技术、基 青岛恒星科技学院 3 础零部件的加工工艺和热处理技术以及整机的涂装等方面都只相当于国外上个世纪 70 年代末 80 年代初的水平，少数能达到 90 年代水平。在新产品开发、整机外型设计、 液压系统以及动力系统等关键部件的质量和工艺水平方面差距更大。 1.1.3 国产平地机的发展方向 随着高新技术的发展及在工程机械产品上的应用，以现代微电子技术为代表的高 科技正越来越普遍地用来改造工程机械产品的传统结构。新型的多功能机型不断出现。 但根据中国市场的特殊性，目前，在“十五”期间，平地机的发展方向还应充分考虑 其性能价格比，在满足新的要求前提下，选择合理的价位，既考虑高的可靠性和先进 性，又要考虑其价格优势。而从技术角度考虑，中国平地机的发展，依然要跟踪国际 领先水平。展望迅速发展的中国市场，加入 WTO 后国内市场国际化的趋势日趋明显。 参与国际交换和分工，充分利用国际先进的配套资源和科学技术，实现技术资源的优 化配置，发展中国平地机行业成为国内平地机制造业发展的必经之路。中国平地机技 术发展的基本特征应是：在加快产品更新换代的同时，发展多种作业装置，如挖沟刀、 扬雪、除雪、破冰、摊铺作业装置、装载压实作业装置以及自动找平作业装置等，实 现一机多用。用微电子技术提升产品的技术水平，对平地机产品进行安全、节能、工 作状态的智能化控制，进行故障自诊断和不解体检测，实现机电一体化以及广泛使用 新材料、新工艺，提高制造工艺水平，提高产品的可靠性和寿命。我们有理由相信， 在不远的将来，我国平地机制造业的发展一定能够迈上一个新的台阶。（国家工程机 械质检中心史文辉） 1.2 平地机用途与分类 1.2.1 用途 平地机是一种装有以铲土为主、配有其它多种辅助作业装置，进行土壤的切削、 刮送和平整等作业的铲土运输的机械，可进行路基、路面的整形；砾石或沙石的路面 的维修；挖沟、草皮或表从图的剥离；修刮边坡；材料的推移、拌合、回填、铺平； 配置推土铲、土耙、松土器、除雪犁、压路棍等附属装置、作业机具时可扩大使用范 围，提高工作能力或完成特殊要求的作业。平地机是一种生产效率高、作业精度高和 用途广泛的土方工程机械，多用于公路、机场、停车场等大面积场地的平整作业，也 被用于路堤整形及林区道路整修等作业。 1.2.2 分类 平地机可以按行走方式，操纵方式，车轮数、驱动轮轮数和转向轮对数，刮刀长 度和发动机功率，机架结构型式等进行分类。 卢培军：平地机诊断检测方案与自诊断系统设计 4 （1）按行走方式 按行走方式可分为托式和自行式两种，其中的自行式平地机由于其机动灵活、生 产率及作业精度高、便于实现自动控制而被广泛应用。 （2）按操纵方式 平地机按工作装置（刮刀）和行走系的操纵方式可分为机械操纵式和液压操纵式 两种，由于液压操纵使平地机具有结构简单、总体布置方便、便于实现自动控制等优 点，因此目前平地机多采用液压操纵。 （3）按车轮对数、驱动轮对数和转向轮对数 目前使用中的平地机均为轮胎式，按其车轮对数、驱动轮对数和转向轮对数的分 类 四轮平地机有：221 型前轮转向，后轮驱动；222 型全轮转向 并驱动。 六轮平地机有：321 型前轮转向，中、后轮驱动；331 型前轮 转向，全轮驱动；333 型全轮转向并驱动。 （4）按刮刀长度和发动机功率 按刮刀长度和发动机功率可分为轻、中、重型三种见表 1.1 表 1.1 分类 Tab.1.1 classification 类型刮刀长度m发动机功率kw质量kg车轮数 轻 3 444650009000 4 中33.766110900014000 6 重3.74.21102201400019000 6 （5） 按机架结构型式平地机分为整体机架式和铰接式机架两种 1.3 平地机工作装置 1.3.1 刮土装置 刮土装置主要有：刮刀 9、回转圈 12、回转驱动装置 4、牵引架 5、角位器 1 和几 个液压缸组成。其中牵引架的前端与机架铰接，可在任意方向转动和摆动；回转圈支 撑在牵引架上，在回转驱动装置的驱动下绕牵引架转动并带动刮刀回转；刮刀背面上 的两条滑轨支撑在两侧角位器的滑槽上，可以在刮刀侧移油缸 11 的推动下侧向滑动； 青岛恒星科技学院 5 角位器与回转圈耳板下端铰接，上端用螺母 2 固定，松开螺母使角位器可以摆动并带 动刮刀改变切削角。 图 1.1 刮刀装置图 Fig.1.1 Scraper device figure 1 角位器 2 螺母 3 切削角调节油缸 4 回转驱动装置 5 牵引架 6、7 右左升降油缸 8 牵引架引出 油缸 9 刮刀 10 油缸头铰接支座 11 刮刀侧移油缸 12 回转圈 1.3.2 松土装置 松土装置按作业载荷可分为耙土器和松土器，其中的耙土器载荷较小一般采用前 置式，即布置在前轮与刮刀之间；松土器载荷较大，采用后置方式，即布置在平地机 尾部。因安装位置靠近驱动轮，并且机架刚度大，以便松土器进行重载荷的松土作业 （见图 1.2） 2 卢培军：平地机诊断检测方案与自诊断系统设计 6 图 1.2 耙土器原理图 Fig.1.2 Raked the soil is principle figure 1松土齿 2 齿套 3 松土齿架 4 油缸 5 上连杆 6 下连杆 青岛恒星科技学院 7 第二章平地机的检测参数 2.1 发动机功率检测的种类 (1)稳态测功 稳态测功是指发动机在油门拉杆（柴油机）或节气门开度（汽油机）一定，转速 一定和其他参数保持不变的稳定状态下，在水力测功器或电涡流测功器上给发动机施 加一定负荷，测出其转速及相应扭矩，从而计算出功率的一种方法。发动机有效功率 Pe,扭矩 Te和转速 n 具有下列关系： Pe=Ten9550（kw） （2.1） 稳态测功的结果比较准确可靠，在发动机设计、制造、院校和科研部门做性能试 验采用较多，在一些大的机械修理厂用来检测发动机大修后的动力性能。稳态测功较 费时费力，检测成本较高，需要大型且固定安装的测功器，被检测的发动机需与测功 器实现同心度精度较高的机械连接，不适应在机械上的发动机的不解体检测。稳态测 功，必须对发动机施加外部负荷，因而也成为有负荷测功或有外载测功 (2)动态测功 动态测功也叫无负荷测功，他是指发动机在供油拉杆（或节气门开度）和转速为 变动的状态下，测定其功率的一种方法。 角加速度、加速时间与发动机有效功率的关系如下： 扭矩与角加速度的关系： (Nm) （2.2） 30 e dwdn TJJ dtdt Te发动机有效扭矩（Nm) J发动机运动部件对曲轴中心线的当量转动惯量（Nms2） n发动机转速（rmin） 曲轴的角加速度（1s2） dw dt 曲轴的加速度（rs2） dn dt 卢培军：平地机诊断检测方案与自诊断系统设计 8 把 Te 带入上式得： （kw） (2.3) 30 9549.3 e Indn P dt 令： （2.4） 1 30 9549.3 n C 则： （2.5） 1e dn PC n dt 由于加速过程是稳定工况，因而测得的功率值小于同一转速下的稳态测功值，所 以上式应乘以修正系数 K 即 (2.6) 1e dn PKC n dt 令： （2.7） 21 CKC 则 （2.8） 2e dn PC n dt 上式表明，发动机加速过程中，在某一转速下的有效功率与该转速下的瞬时加速 度成正比，因此只要测得加速过程中的这一转速和对应的加速度，即可求出该转速下 的有效功率 2.2 气缸压缩压力的检测 检测活塞到达压缩终了上止点时气缸压缩压力的大小，可以表明气缸的密封性。 检测方法有以下几种。 2.2.1 气缸压力表检测法 气缸压力表是一种专用的压力表。它由压力表头、导管、单向阀和接头等组成。 压力表头多为鲍登管式，其驱动元件是一根扁平的圆圈的管子，一端为固定端，另一 端为活动端。活动端通过杠杆、齿轮机构与指针相连。当压力进入弯管时弯管伸直， 于是通过杠杆、齿轮机构带动指针动作，在表盘上指示出压力的大小其结构如图 2.1 所示 青岛恒星科技学院 9 图 2.1 压力表示意图 Fig2.1 Gauge schemes figure 检测条件 发动机应运转至正常热状态，此时冷却水温度应达到 8595机油温 度应达到 7090 检测方法 测量前应将喷油器安装孔周围清洗干净吗，避免异物落入气缸。然后 拆下全部喷油器，把专用气缸压力表的锥形橡皮头插入被测缸的喷油器孔内，扶正压 紧。将供油拉杆放置在停供的位置，用起动机带动发动机运转 35s 其转速应在 100150rmin 之内。待气缸压力表指针指示并保持最大压力读书后停止转动。取下 压力表，记下读数。按下单向阀，使压力表回零。按此法一次测量各缸，每缸测量不 少于 2 次 检测标准 气缸压缩压力标准一般由制造厂提供。也可以根据下述公式进行推算 P=0.150.22(MPa) (2.9) 气缸压缩比 测量气缸压缩压力不低于标准的 30%。同一发动机各缸压力差应不大于 0.1MPa。 结果分析 ：测得压力如果超过原厂的规定标准，说明燃烧室内积炭过多，气缸垫 过薄或气缸体与缸盖结合平面经过多次修磨磨削过多；测得的压力如果低于原厂规定 标准，可向该缸喷油器孔内注入 2030ml 机油，然后重新用气缸压力表测量气缸压力 值，并记录。 如果第二次测得的压力值比第一次高，接近于标准压力值，表明气缸、活塞环、 活塞磨损大或活塞环对口、卡死断裂及缸壁拉上等原因造成气缸不密封 如果第二次测得的结果相差不大，并且相邻缸都比较低，说明两缸汽缸垫烧损 窜气 第二次测得的压力与第一次略同，即仍比标准压力值低，说明进、排气门或汽 卢培军：平地机诊断检测方案与自诊断系统设计 10 缸垫不密封 2.2.2 测启动机电流法 利用测量起动机的电流来检测气缸压缩压力依据的是：起动机带动机带动发动机 曲轴所需的扭矩（Te）时启动电流（I）的函数，并与气缸压缩压力成正比。发动机启 动时的阻力有：曲柄连杆机构产生的摩擦力矩（近似看做时稳定的常数）、 压缩阻力 （随压缩的进程而改变）和惯性阻力。起动机电流的变化与气缸压缩压力的变化见存 在着相对应得关系。从启动电流图可以看出，波动曲线类似一个正弦曲线，其峰值与 各缸的压缩压力最大值有关，按工作顺序找出各缸的对应的启动电流峰值，并通过一 定的标定，即可表示出该缸压缩压力的大小。 用上述原理制作的测试仪，如在检测时显示出的电流变化曲线幅度一致，电流峰 值在规定范围内，说明各缸压缩压力负荷要求且压力均衡；如果启动电流变化曲线幅 度不一致，对应某缸的电流峰值低于规定范围，则说明该缸压缩压力不足 2.2.3 测启动机电压法 测启动机电压检测与电流检测气缸压缩压力相同。它是通过起动机在发动机启动 时遇到的阻力不一样，引起起动机电压变化来反映各缸压缩时气缸内的实际密封状况。 检测仪器测量并显示起动机电压的变化，如果各缸引起的电压变化曲线幅度一致，又 处在规定范围内，说明各缸压缩压力符合要求且压力均衡；反之，若某缸对应的电压 变化曲线低于规定范围内，则说明该缸压缩压力不足。 目前，测启动电流、启动电压法来检测气缸压缩压力的仪器较多，尤其是在一些 发动机综合测试仪上，主要采用这两种方法 2.3 底盘的检测 2.3.1 传动系机械效率的检测 发动机所发出的功率 Pe 经过传动系传至驱动轮的过程中，为了克服传动系个部件 中的摩擦，消耗了一部分功率。如以 Pt 表示传动系中损失的功率，则传动系的机械效 率为： T=（PePt）Pe (3.1) 传动系的功率损失由传动系中的部件液力机械变速箱、传动轴万向节、中央 传动等的功率损失所组成。其中液力机械变速箱和中央传动的功率损失占比重较大， 其余部件的功率损失较小。 传动系的功率损失可分为机械损失和液力损失两大类，机械损失是指齿轮传动副、 青岛恒星科技学院 11 轴承、油封、摩擦离合器等处的摩擦损失，机械损失与啮合齿轮的对数、传递的扭矩 等因素有关。液力损失是指消耗与变矩器、润滑油的搅动、润滑油与旋转零件之间的 表面摩擦等功率损失。液力损失与变矩器的速比、润滑油的品种、温度、箱体内的油 面高度以及齿轮等旋转零件的转速有关 可用五轮定位仪检测传动系的效率 检测原理：机械的行程方程可表示为 =Ft-( Ff + Fw + Fi ) (3.2) dv m dt 式中：旋转质量换算系数 m机械质量 直线行驶的加速度 dv dt Ft驱动力 Ff滚动阻力 Fw空气阻力 Fi坡度阻力 滚动阻力、空气阻力、坡度阻力可以分别表示为: Ff=Gf Fw=0.6129CDAv2 Fi=Gi (3.3) G机械的重力 CD空气阻力系数； A机械迎风面积 V机械行驶速度 I道路的坡度 工程机械的行驶速度一般较低，因此 Fw 一般忽略不计。 式两端乘以速度 v 并将式（3.2）、（3.3）带入式得到： Pt=Gfv+Giv+0.6129CDAv2+ (3.4) dv m dt 卢培军：平地机诊断检测方案与自诊断系统设计 12 式 3.4 右端第一项是机械在行驶过程中克服滚动阻力消耗的功率，第二项是克服 坡度阻力消耗的功率，第四项是克服惯性阻力消耗的功率。对于某一具体机型和实验 道路来说，参数 G、f、i、CD、A、 都是定植。因此，只要测量机械在加速度过程中 速度 v 及加速度，便可以根据式(3.4)计算底盘输出功率。 在油门全开的情况下，柴油机功率 Pe是转速 n 的函数，即： Pe=f(n) （3.5） 在机械加速过程中，同时记录行驶速度 v 和柴油机转速 n，根据上式计算底盘输出 效率 Pt 和柴油机输出功率 Pe便可计算底盘传动效率 T (3.6) t T e P P 传动系的机械效率是由两大部分组成的，可以表示为： (3.7) 12T 1液力变矩器的效率，2是液力变矩器器后的动力变速箱、中央传动、轮边减速 等机械变速装置的传动效率，1取决于变矩器涡轮与泵轮的转速比 i TP而： (3.8) t TP p n i n 泵轮的转速 np与柴油机转速相同，涡轮的转速 nT为： (3.9) 1 6.653 Tg oa i iv r 式中变速箱的传动比 g i 主传动和轮边减速的传动比； o i r驱动轮滚动半径 行驶速度 a v 五轮定位仪的构造 数字式五轮定位仪常用来记机械加速或滑行距离。五轮定位 仪由电子电路显示和机械部分两部分组成。 数字式五轮定位仪由电感式行程传感器发出机械行程的信号，一般一个信号等于 机械行驶 1cm，石英晶体振荡器发出时间信号，作为采样时标，控制门腔；由计数译码 器计数，用数码管显示出一定时间间隔内机械的行程，即该段时间中的平均速度，时 间间隔一般为 36ms。机械速度除可用数码管显示外，也能经过数模转换，变为模拟量 青岛恒星科技学院 13 输出至磁带记录仪、录入磁带。同样，加速过程中的行程、时间也能用数字显示或输 入磁带记录仪。 2.4 液压系统的诊断 2.4.1 液压元件的故障分析 在各类液压元件中，故障情况非常庞杂。液压元件主要分为动力元件（液压泵）、 执行元件（液压马达和液压缸）、控制元件（阀）和液压辅助元件（蓄能器、滤油器 等），液压元件的故障判断定是建立在对其原理和结构了解的基础上的。同时，液压 元件的故障判断又是液压传动系统故障判断的出发点。 2.4.2 液压传动系统的故障分析 在使用液压设备时，液压系统可能出现的故障是多种多样的。即使是同一个故障 现象，产生故障的原因也不一样，它是许多因素综合影响的结果。例如液压系统完全 打不上压力时，故障并不限于溢流阀、液压泵、方向控制阀、流量控制阀、管路等液 压系统的组成元件，就连驱动电磁阀和比例阀的电控线路应予以检查。特别是在设备 试车时，产生故障的原因更是多方面的，更应全面分析产生故障的原因。因此，在排 除故障时，对引起故障的因素逐一分析，注意到其内在联系，找出主要矛盾，这样才 能比较容易解决。但是，液压系统中，各元件和辅助装置的机构以及油液大都在封闭 的壳体和管道内，不能像机械传动那样直接从外部观察而且寻找故障原因。且排出故 障也比较困难。一般情况下，任何故障在演变为大故障之前都会伴随有种种不正常的 征兆，可归纳为以下几个方面：出现不正常的声音，例如泵、马达、溢流阀等部为声 音不正常；出现回转、想走等，马达以及各工作装置油缸作业速度下降及无力现象； 出现油箱液位下降，油液变质等现象；反复检查直到找出产生故障的原因为止 液压系统的常见几种故障现象： （1）漏油 液压系统的漏油分为内漏和外漏，通常说的漏油一般是外部泄露。漏油最常见的 是管接头出故障，此时拆开并重新拧紧即可治愈。元件漏油常常是由于密封元件损坏， 虽对某些元件来说少量漏油是正常的，如果密封过早损坏，应全力找出损坏的原因， 因为换一种密封形式可能延长寿命。当密封件损坏而得不到不拆卸元件时，还应检查 元件摩擦表面的状态。变质或生锈这些原因也许是构成密封损坏的主要原因。内部泄 露更难发觉，问题应有条例的加以解决，每次解决一个元件。在多数场合下可由回路 图确定在给定的条件下哪些口应和压力源脱开。如果拆掉与油口连接的管子把这个油 口敞开，从油口流出的流量是明显的，必有内部泄露到这个油口。 卢培军：平地机诊断检测方案与自诊断系统设计 14 （2）系统压力失常 在工作着的系统中不可避免地有压力变化，例如蓄能器有效压缩比的变化及被压 效应在双作用油缸里造成的压力冲击。因此，在系统中某一特定点的实际压力只能凭 经验验定。此时压力变化在整个工作循环里最好不超过 3%5%。压力不足是漏油或泵 的某些故障的一般迹象，有时也可能是由于溢流阀或旁通阀得故障所致。一个旁路打 开的坐式阀也会使具体的管路缺油，因为阀芯有一种在液流中漂浮的趋势，这种阀在 预定的压力下开启后，要在一个低的多的压力下才能复位。系统压力过高可能是由于 部分堵塞所致。虽通常可由系统中的溢流阀来卸荷，但是过多的流量通过溢流阀会使 供给执行元件的流量不足，造成运动速度降低。系统压力过高也会增加发热量并导致 油温过高。系统中压力显著变化的最常见原因有以下几点： 不带阻尼的旁通阀，这种情况的处理时换一个带阻尼的旁通阀或恒压式阀。 阀堵塞，需要清洗,必要时换成带有防堵塞运动的更合用的阀 泵的压力脉动，这种阀压力脉动通常可用蓄能器阻尼来减缓。或者可采用不同类型 的压力输出特性比较稳定的泵 由于混入空气而使油箱中气泡太多，这可能是由于油箱设计不当，系统漏气或类似 的设计过失，使得空气混入油液中. 青岛恒星科技学院 15 第三章 PY160 平地机的故障与排除 PY160 平地机可完成大面积地面的平整、推土及松土等工作,在公路建设中发挥了 重要作用。由于公路施工环境恶劣或使用不,平地机易发生故障。 3.1 发动机故障与排除 (1)发动机不能起动时,一般是由于燃油系统中有空气或燃油滤清器堵塞、电源电 量不足或电线松动以及启动马达损坏等原因造成的,应分别采用放净空气,清洗油管或 滤清器,充电,拧紧电线,更换启动马达等方法将故障排除。 (2)发动机机油压力失常时,应首先检查油底壳机油量是否合适,再检查机油滤清器 是否堵塞,油泵是否损坏,然后视情况进行清洗或更换。 (3)发动机水温过高时,应首先检查冷却水是否加足,其次检查节温器是否损坏,发 动机水路是否堵塞,然后根据情况采用更换或清洗等方法排除故障。 3.2 变矩器变速箱系统故障与排除 3.2.1 变矩器的故障与排除 (1)当变矩器操纵压力及出口压力过低或为零时,应检查油位是否过低,操纵压力阀 或出口压力阀是否在打开位置上卡住了,液压泵是否损坏等,然后针对故障情况予以排 除。 (2)当变矩器油温过高时,故障原因有两种:一是变矩器主要部件加工尺寸误差超差,使 泵轮、涡轮和导轮三者之间发生干涉而引起温升。这种情况下变速油中通常伴有少量 铝末。排除这种故障时,应拆检变矩器,修复或更换故障元件;二是变矩器个别零件损坏 引起油温升高故障。由于在变矩器内高速旋转的泵轮、涡轮等部件的偏心力,或者是离 心力作用下中心轴承润滑不良使轴承损坏,涡轮、泵轮等摩擦生热使油温升高。这时油 液中有铝末存在且量稍多,油温急升,驱动无力和速度下降等故障也会随之发生。出现 卢培军：平地机诊断检测方案与自诊断系统设计 16 这种故障后,应检修变矩器,更换损坏的零部件。 （3）当某档位无压力或压力低时 检查操纵阀和纸垫，清洗或更换；检查该档位相应的两个离合器，更换相应损坏 的零件 （4）操纵压力正常但平地机不行走 检查档位选择器保险，并安装保险管；检查档位选择器和相应的电路，并更换损 坏的零件 （5）操纵压力正常，但档位混乱 检查电磁阀，并更换新件。 （6）变矩器油温升高过快 除检查油位外，还需检查变速泵及进、出口压力是否正常，冷却系统的散热情况 是否良好，必要时调整进、出口压力及三角带，并清洗散热器 3.2.2 传动与行车制动系统 （1）控制左侧升降缸的多路阀全部无动作，并且制动失灵（无压力） 检查工作泵，必要时更换新泵 （2）控制左侧升降油缸的多路阀全部无动作，但制动系统工作正常 清洗组合阀上的相应的安全阀，必要时将系统工作压力调整至 13MPa （3）控制左侧升降缸的多路阀全部无动作， 清洗组合阀上相应的两个安全阀，必要时将系统工作压力调整至 13MPa 或 18MPa （4）左、右升降缸运动时抖动 清洗液压锁；更换密封件；检查节流阀 （5）回转圈转动困难 检查马达、蜗轮箱工作是否正常，回转圈轴向、径向间隙是否合理，并在导轨上 添加润滑油 （6）前轮自动倾斜 清洗液压锁，更换损坏零件 （7）升降油缸下沉 检查液压锁和液压缸，并更换损坏的零件 （8）制动器抱死，不能行走 清洗制动阀 （9）制动失灵但工作系统不正常 清洗制动阀、限压阀，并调整系统压力至正常 （10）转向时自动跑偏 青岛恒星科技学院 17 清洗补油阀或更换新件 （11）变矩器操纵压力及出口压力较低 应检查油位是否过低；操纵压力阀或出口压力阀是否在打开的位置上卡住了；操纵 泵是否损坏等。然后针对故障情况给以排除 （12）变速器换挡困难 一般是由于主变速箱中制动器间隙不合适而造成的，应重新加以调整。要注意：分 离盘平面到离合器摩擦盘的距离为 52mm 左右，且分离盘平面的端面跳动量不得超过 0.2mm，单向推力轴承到分离盘之间的距离为 2.5mm （13）系统的气压不足 一般由于气泵损坏、调压阀调整螺栓松动或气路漏气等原因造成的，应视情况给 以排除 （14）系统气压正常但制动失灵 应检查看油是否加足在检查制动油中是否混入空 气、制动蹄片表面是否有油污，然后根据情况进行排除。如制动蹄片与制动毂之间间 隙太大也能造成制动失灵，此时可将调整螺栓拧紧，然后再松 3/41 圈即可 3.2.3 主离合器 当 PY160 平地机变速箱出现换档困难,主离合器分离不彻底,换档产生较大的齿轮 冲击(尤其是在重新安装的离合器上),或者发生打滑等现象,一般是由于主离合器的分 离盘与分离轴承之间的间隙不合适造成的。主离合器故障往往是由于调整不当引起的。 在调整主离合器过程中,除保证单向推力轴承到分离盘之间距离为 215 mm 外,还应 注意以下几点: (1)在测量主离合器分离盘的外端面与摩擦盘毂的外端面间的距离 L 时,应同时测 量分离盘的端面摆差,其摆差应控制在 0.150.20 mm 之间。最好用百分表测量。如没 有百分表,可用一段较细的铁丝,一端固定在变矩器的外壳上,另一端磨尖,并使其指向 靠近分离盘外端面的最大直径处,然后旋转主动盘观察分离盘的端面摆差,如超差,则应 与 L 相互配合调整,使 L 和端面摆差都在规定值之内。 (2)由于该车主离合器由 4 个分离爪支撑分离盘,在调整过程中就有可能出现 1 个 或 2 个分离爪与分离盘之间存在间隙,即“缺腿”现象。因此在调整完 L 和端面摆差后,应 用手在各个方向上按压分离盘,如发现有“缺腿”现象应及时消除。既使手压无“缺腿” 现象,也要用木棒或手锤轻轻敲击分离盘,再用手作手压检查看其有无“缺腿”现象,最 后再测量一次 L 和端面摆差,如无变化,即可安装离合器外壳及附件。这样做的目的是 为了使分离杆受力均匀,避免摩擦盘翘曲变形或早期磨损。 (3)该机摩擦盘由钢片芯板在其两面浇结铜基粉末冶金材料制成,如摩擦盘发生烧 卢培军：平地机诊断检测方案与自诊断系统设计 18 损需更换新品时,必须将主动盘和压盘上摩擦表面粘着的铜基粉末冶金打磨干净,以防 止与新盘的摩擦材料产生粘着现象。 3.2.4 铲刀回转机构故障与排除 (1) 驱动齿轮与回转大齿圈的啮合间隙变大 检修时,应首先检查、调整齿轮间的啮合间隙。如果间隙过大,则应通过调整螺栓 来调整回转大齿圈的位置或更换齿轮,使啮合间隙符合使用标准。 (2) 回转节臂在焊接处断裂 应先调整好齿轮间隙,再按下述步骤进行修复: 先找准两回转节臂的相对位置 如果用原件修复,并且能找准原来的焊接位置,则按原来的焊接位置更新焊接好即可。 如果更换新回转节臂(或驱动轴)或者用原件修复但不易找准原来的焊接位置,此时须重 新找准两回转节臂的相对位置,再进行焊接修复工作。 调整回转随动阀与两回转节臂的相对位置 3 3.2.5 作业及转向液压系统故障与排除 (1)当发现平地机的作业和转向系统都不工作时,则应先检查液压油位是否在油尺 的中位偏上,如果液压油位正常,应考虑液压泵是否损坏。 (2)当多路阀有动作而平地机无转向动作时,可能是优先阀堵塞,清洗后一般可排除 故障。 (3)当操纵阀中任意一个阀上所有动作都慢时,可能是过载阀堵塞或液压系统内部 泄漏,应清洗过载阀或更换损坏的密封圈。 (4)当铲刀升降液压缸提升慢或自动下降时,故障原因是:双向液压锁失效,液压缸 内部泄漏。更换双向液压锁或液压缸内的密封件即可排除故障。 (5)如平地机转向沉重,应先检查优先阀是否堵塞,如清洗后故障仍不能排除,则应 考虑更换转向器。 3.3 平地机主离合器的检修与调整 3.3.1 主要零件装配前的检修要点 离合器摩擦盘 1(见图 3.1)表面的油污应用碱水或洗涤剂水清洗干净,用锉刀或砂 布除去摩擦盘上的污垢及轻微烧蚀和硬化点等。检查粉末冶金衬片有无龟裂及剥落现 象,若粉末冶金衬片磨损接近沟槽底部时,应予以更新。 青岛恒星科技学院 19 图 3.1 离合器示意图 Fig.3.1 The clutch armature figure 1.摩擦盘.2.弹性连接片.3.压盘.4.弹簧.5.风叶变.6.分离盘.7.推力轴承.8.滑套.9.分离叉. 10.弹簧.11.分离爪.12.分离杆.13.螺母.14.轴.15.弹簧座盘.16.主动器.17.变矩器壳体.18.胶管 (1)若摩擦盘的翘曲变形量小于 1mm,可用冷压方法校正。对校正后的摩擦盘,应检 查其与主动器的接触面积,即在主动器上涂上一层白粉,放上摩擦盘,施加压力并使之转 动,若接触面积不小于 75%,则可继续使用。 (2)离合器压盘 3 工作面上的不平和毛糙处可用油石或砂布磨光。其翘曲量如超过 0.5mm,应在机床上车平或磨平,加工后的粗糙度 R。应不大于 3.2um。 (3)对压盘上的 12 组施压弹簧 4,装配前应仔细检查。若大小弹簧经长期使用后自 由高度变小时,可在弹簧座上加适当厚度的垫圈进行调整,但在安装时必须将加有垫圈 的弹簧分隔放置,以保持其压力平衡。当大弹簧的自由高度小于 90mm、小弹簧的自由高 度小于 85mm 时,应更换新件。 (4)对连接压盘与弹簧座盘的弹性连接片及分离盘与分离爪上的连接弹簧应仔细检 查,一旦发现有永久变形、断裂等缺陷则必须更新。 (5)离合器轴 14 与摩擦盘连接的花键不应有扭曲、变形及裂纹等缺陷。与摩擦盘 内花键套在一起检查时,其齿侧间隙不得大于 0.5mm。 (6)检查黄油胶管 18、油封和轴承等零件,发现失效或损坏应予以更新。 3.3.2.离合器装配与调整的注意事项 (1)分离盘外端面与摩擦盘外端面的理论安装尺寸 Y=51.5mm(见图 3.2)实践证明, 此尺寸可酌情加大至 53.5mm,以压盘分离自如为原则。同时,分离盘外端面跳动应不大 于 0.2mm 分离盘调好后应将调整螺母 13 嵌死防松。 (2)分离盘外端面与推力轴承间应留有间隙,以保证离合器踏板有 1/3 的空行程,其 间隙值 X=2.5 士 0.2mm。对离合器操纵装置的调整,可改变值的大小,方法如下拔下销轴 (见图 3.2), 卢培军：平地机诊断检测方案与自诊断系统设计 20 图 3.2 离合器操纵装置示意图 Fig3.2 The clutch control devices figure 1.踏板 2.复位弹簧 3.推杆 4.、11 摇臂 5、12 销轴 6、13 接叉 7、14、18 螺母 8 滑套 9 分 离叉 10 轴 15 拉杆 16 套杆 17 弹簧 19 螺栓 20 曲柄 21 制动闸 22 制动闸盘 转动接叉 6,以改变推杆长度,从而使 X 值得到调整调好后紧固螺母 7。 (3)在调整离合器操纵机构的同时,对变速器制动闸的间隙也要检查调整,以保证换 挡顺利。当踏下离合器踏板 1(见图 3.2)时,通过连杆机构驱动制动闸 21 压向制动闸盘 22,使变速器传动齿轮减速,便于换挡。经验证明,若迅速踏下离合器踏板,离合器轴约 在 3s 内停转,说明制动闸间隙合适。 (4)在离合器装配过程中,对各轴承、花键等应加注润滑脂,确保各部润滑良好。 3.4PY160 平地机制动失灵的故障与排除 3.4.1 故障分析与排除 PY160 平地机的脚制动系统采用气液传动机构、蹄式制动器，使用中常见的故障是 制动失灵。其制动传动系统简图(如图 3.3)所示。 青岛恒星科技学院 21 图 3.3 制动系统简图 Fig3.3 Braking system figure 1 空气压缩机 2.油水分离器 3.压力控制阀 4.储气筒 5.气压表 6.脚制动阀 7.助力器 8.储 油罐 9.主缸 10、11 制动分泵 在分析与判断故障之前先要作外观检查，在确保零部件正常并目储油罐内制动液 充足的前提下按照如下方法与步骤分析。 首先观察气压表的读数，如果读数正常（正常值为 0.5 0.6MPa)，根据(图 3.3) 可以判断从空压机至储气筒的