清障车液压系统元件理论基础及相关故障的检修

清障车液压系统元件理论基础及相关故障的检修 一 液压传动概述 1 液压传动的工作原理是以油液作为工作介质 依靠密封容积的变化来传递运动 依 靠油液内部的压力来传递动力 2 液压传动装置实质上是一种能量的转换装置 它先将机械能转化成便于输送的液 压能 然后又将液压能转换成机械能 以驱动工作机构完成所要求的各种动作 二 液压系统的组成 液压系统由液压元件液压泵 液压缸 液压马达 液压控制阀及液压辅件等组成 这些元件被归纳为动力部分 执行部分 控制部分 辅助部分四大部分 1 油泵作为通过接合取力器获得机械能后 将机械能转化成液压能的能量输出动力 源 为液压传动的动力部分 2 油缸和液压马达为将液压能转换成机械能并分别输出直线运动和旋转运动的执 行部分 3 多路阀 溢流阀 双 单向 液控单向阀 双 单向 节流阀 双 单向 平衡阀 单向阀 梭阀 截止阀 电磁换向阀等 控制油液的压力 方向 流量 为液压 系统中的控制部分 4 管道 管接头 滤油器 空气滤清器 液压油箱 冷却器等为液压系统的辅助 部分 三 液压动力部分 执行部分 控制部分的基本原理概述 故障检修 1 动力部分 油泵和取力器 1 1 齿轮油泵 1 1 1 齿轮油泵的基本原理 泵体内装有一对啮合齿轮 齿轮两端靠端盖密封 泵体 端盖和齿轮的各齿间 组成密封容积 两齿轮顶和啮合线把密封容积分为两部分 即吸油腔和压油腔 当齿轮旋转时 泵的吸油腔由于齿轮脱开啮合 齿轮退出齿间 使密封容积逐渐 增大 形成局部真空 油液在大气压的作用下 由油箱径油管被吸入腔内 充满 齿间 完成吸油 随着齿轮的旋转 吸入齿间的油液被带到泵的压油腔 而压油腔由于齿轮逐渐 进入啮合 使密封容积不断减小 齿间的油液被压出泵外 完成压油 油泵不断的旋转使得这一工作状态周而复始的循环 从而使得液压系统获得稳 定的不间断的液压能 1 1 2 齿轮油泵的检修 油泵的标准检测需要专门的设备以及相关的仪器 仪表 以检测油泵在高压 油泵出厂时的最高额定压力 和零压状态下的流量以及其比值 也称为油泵的容 积效率 容积效率的计算公式为 容积效率 Q 高压 Q 零压 100 在现场修理清障车时 是不具备上述条件的 所以在现场油泵的检测方法如下 连接上压力表 观察系统压力值 采取检测取力器 溢流阀 多路阀是否有故障 检测油箱内油量 油箱与油泵连接进油管路是否通畅 进油管路截止阀是否开 启等去判断油泵是否有故障 简单的说 当排除所有与此故障相关联的其他部件 都无故障时 就能判定没有检测的油泵存在故障 可以松开多路阀与绞盘油马达相连接的油管 再操作多路阀 将压力油 P 换向 至松开的那条油管 通过观测油管的油液是否呈喷射状还是滴 流或者无油状态 如果是滴 流或者无油状态 基本就可以断定油泵故障 可是当观测到的油液 呈现喷射状态时 凭肉眼和经验都很难准确判断油泵是否就已经损坏 还得返回 去采用排除法 手动阀处于中位时的检测 确定油泵旋转的情况下 直接打开多路阀的总回油 手动阀此时处于中位 系统 的压力油通道和多路阀的回油通道处于贯通 观测回油口油液流量 流量很 小或没有流量 就可断定油泵损坏 如果流量较大或者有流量 单凭目测判断不 了流量的数值是否能满足溢流阀工作的额定流量时 需做进一步的检测 手动阀处于换向时的检测 连接压力表 将手动阀换向至顶缸 此时的系统压力值因系统故障而绝对低于溢 流阀最高调定值 那么就意味着油泵输出的压力 流量已经不够 或者溢流阀在 没有到达其调定值时就处于溢流 开启卸载 状态 这时将手动阀换向至顶缸 在监测到系统压力始终无法调高时 拧紧锁死溢流阀调压弹簧 打开总回油管 检测到的情况有两种 A 手动阀的回油循环通道因手动阀的换向而隔断 溢流阀的溢流通道因系统的故 障 压力达不到溢流阀溢流的开启值 此时观测到的总回油管应是无油或少油 为油泵故障 B 手动阀的回油通道因手动阀的换向而隔断 如溢流阀在系统因故障达不到其溢 流开启值时 溢流阀就已经开始开启溢流 此时观测到的总回油管应是有大量油 液 为溢流阀故障 C 当油泵和溢流阀同时出现故障 油泵的故障并不严重时 总回油管也会有油液 涌出 这个时候必须在修复 更换溢流阀后 再按 A 项叙述对油泵进行检查 1 1 3 现场更换新油泵时发生油泵炸裂的原因分析以及注意事项 A 现场油泵炸裂原因分析 在没有做出系统无压或压力很低故障是由油泵引起还 是溢流阀引起前 首先检查液压系统 这时常规的检查手法是调节溢流阀调压螺 杆 当拧紧调压弹簧系统压力并没有发生变化后 回头去检查油泵 这时却因为疏忽 没有去松开拧紧的调压弹簧 等确定油泵故障 公司将新油泵发到 装配到清障 车上 接合取力器 却在没有松开调压弹簧时直接换向手动阀 系统因溢流阀的 调定压力超高阀芯锁闭 系统内压力油没有回油通道而无限升高 直至回流的高 压造成油泵的炸裂 B 注意事项 现场检测液压系统时 只要拧紧了溢流阀调压弹簧 不管是否检测 到故障 都要随手将弹簧拧松 直到因再次检测的需要时再去拧紧 然后再行拧 松 在更换新的油泵时 一般都要进行系统压力的重新调校 小吨位的车要连接 上压力表 在手动阀换向前将调压弹簧略微松开 严密目测换向时系统压力值 有异常立即将换向阀复中位 在小吨位车出现系统故障 在现场不具备连接压力 表条件时 严禁随意拧紧调压弹簧 在没有连接压力表的情况更换新油泵 首先 略微松开调压弹时 但要牢记松开的圈数 以便在油泵试运行后将系统压力在没 有压力表的情况下恢复到其初始值 1 2 取力器的检修 1 2 1 清障车取力器故障的判断 大吨位的清障车取力器故障的判断 与油泵的连接采用的是万向连轴器 从车底观测连轴器是否旋转就能很容易的 判断取力器是否可靠接接合 小吨位的清障车取力器故障的判断 首先检查气路电磁阀 拆除电磁阀与取力器相连气管 电磁阀得电换向 检查 拆除的管路是否有气通出 如果没气 故障就是电磁气阀故障 如果有气 就表 示电磁气阀工作正常 再检测整车气路气压压力 也正常的话就只能拆除油泵 凭肉眼观测与油泵相连的取力器接合状态下轴是否正常旋转 检测油泵花键是否 拉花 平键是否磨平 如检测到取力器旋转不正常 就要拆除取力器 检查内部 轴上平键是否有拉花 磨平 脱落 离合拨叉是否断裂 1 2 2 底盘齿轮箱与取力器串气的检修 一种是因为气动活塞上 凹 槽内 O 型圈破损 更换新的密封圈就可以 要引起注意的是第二种 那是因为气动活塞 凹 槽槽底加工尺寸超差 导致 O 型圈压缩余量不够而无法密封 如果只是更换密封件并不能解决取力器于齿轮箱 串气 而因为这个故障而将此件发回公司三包的话 不但耽误了维修的时间 也 增加了运输的成本 具体而有效的解决办法是 按照 凹 槽槽底周长和宽度 剪一环形薄纸片填充 凹 槽内 以垫高密封圈增加 压缩量 再按正常方式更换密封圈 纸片应当选择不易被油液泡烂的表面带塑或 者牛皮纸等 1 2 3 取力器的安装 生产车间在清障车出厂时 对齿轮箱内与取力器相啮合的齿轮间的间距已经做 过测量和计算 齿轮箱与取力器之间的石棉垫的厚度也经过了测算 所以我们在 现场更换取力器时 要注意原石棉垫的厚度 同一厂家的取力器可以依照原石棉 垫的厚度 如现场能使用的石棉垫较薄 可以采取两片或者几片叠加 石棉垫和 石棉垫之间 石棉垫与齿轮箱之间 石棉垫与取力器端面之间涂抹密封胶 如新的取力器与损坏的取力器不是同一厂家 那么新的取力器和齿轮箱之间石 棉垫的厚度就需要重新测算才能安装 2 执行部分 油缸和液压马达 2 1 油缸 油缸分为有杆腔和无杆腔 油缸的推力分为有杆腔推力和无杆腔推力 2 1 1 油缸推力计算公式 油缸推力 系统压力 活塞有效工作面积 无杆腔推力计算公式 无杆腔推力 系统压力 无杆腔有效工作面积 有杆腔推力计算公式 有杆腔推力 系统压力 有杆腔有效工作面积 无杆腔有效工作面积 3 14 活塞头半径的平方 有杆腔有效工作面积 3 14 活塞头半径的平方 3 14 活塞杆半径的平方 计算单位 油缸推力单位 公斤力 kgf 系统压力 压力表所表现的数值 单位 兆帕 MPa 公斤力 平方厘米 kgf cm2 1MPa 10kgf cm2 活塞面积单位 平方厘米 cm2 清障车托臂最大托举能力计算公式 结合油缸在清障车上的工作状况 公司把清障车上托臂高低油缸的无杆腔的最 大推力称为托臂的最大额定托举能力 托臂最大托举能力 系统调定最高压力 无杆腔有效工作面积 活塞头的底部横 切面积 简明的说 因为公司出厂时清障车液压系统的最高额定压力值调定为 160kgf cm 2 计算出清障车上各油缸的活塞头的底面积 就能推算出各个油缸最大推力 计 算出活塞杆的横切面积 套用公式就能计算出各油缸各腔的推力 2 1 2 油缸的检修 主要检查油缸内 外漏 活塞杆 缸筒内部的光洁度 有无刮花 划痕 凸起 凹陷 以及注意密封套件的装配手法 密封套件装配时的方向性 下面主要阐述油缸内漏的现场检测方法 在清障车上的系统中 有的油缸直接连接多路阀 有的需要保压 连接的是液控 单向阀或平衡阀 油缸内漏的检测 A 无 有 杆腔顶压至顶缸 松开有 无 杆腔回油管 观测有泄漏 则为油缸 内泄 B 油缸连接平衡阀或液控单向阀的则操作多路阀相应手柄将压力油输送至油缸直 至顶缸 松开平衡阀或液控单向阀与多路阀相连接的另外一端回油管路 观测平 衡阀与液控单向阀阀口有泄漏则为油缸内泄 因考虑到回油背压 回油反窜污染 清障车 有条件的话应将与回油箱一端的管路用堵头堵住 无条件的用手指堵住 也行 用此方法还可以间接以排除法的方式去判别平衡阀或液控单向阀是否有故障 当油缸出现不保压 只要检测了油缸没有内泄 排除掉油缸没有故障 从而确定 油缸不保压的故障是由平衡阀或液控单向阀引起 2 2 油马达的现场检测 2 2 1 油马达的标准检测方法和油泵一样 需要检测容积效率 油马达的故障一般是当旋转机构 绞盘马达在起吊重物时不能旋转 收绳时滚筒 不收绳或者速度很慢 2 2 2 现场的检测 A 将压力油始终输送至马达 在旋转机构起吊重物后不能旋转 绞盘马达收绳时 滚筒不能旋转状态下进行以下检测 在此状态下拆除油马达的外泄油口 观测泄漏量 在此状态下打开马达通往回油箱的油口 观测泄漏量 B 当旋转机构 绞盘马达在起吊重物时 收绳时速度很慢时 在此状态下拆除油马达的外泄油口 观测泄漏量 C 当以上两种方法都无法确定马达故障时 采取排除其他相关零部件 液压元件有无故障的排除法 3 控制部分 控制部分的控制阀主要分三大类 方向控制筏 单向阀 换向阀等 压力控制阀 溢流阀 减压阀 平衡阀 顺序阀等 流量控制阀 节流阀 调速阀等 3 1 方向控制阀 控制油液流动方向的阀称方向控制阀 简称方向阀 它分为单向阀和换向阀两大 类 3 1 1 单向阀 单向阀概述 A 单向阀的作用是只许油液按一个方向流动 不能反向流动 它又分为单向阀和 双向 液控单向阀 B 清障车上主要采用的是 双向 液控单向阀 用于前 后支腿的地撑 前支腿 内 外摆动 摩托车升降平台 高空作业车等 作用是在液压系统不工作或无动 力状态下 利用油夜不能反向流动进行所控制机构的保压 液控单向阀的现场检测 液控单向阀的故障主要体现为所控制的油缸不保压 现场一般采用排除油缸无故障 去判定液控单向阀有故障的排除法 较为直观的检测方法是 以清障车吊臂高低油缸为例 在吊臂有负载的情况下 拆除 多路阀与掖控单向阀的正向进油口 观测此油口从反向保压油口内是否有泄漏 只要 等待管内 阀内余油滴尽 此油口仍然有油液滴出 就可视为阀已经损坏 结合清障车上液控单向阀与平衡阀功用 概述其性能差异 特性 a 液控单向阀的保压能力理论上是从零压至无限 是没有限定的 直至无限上升的 负载导致铸造或锻造的阀体 锥阀和锥阀座碎裂等其他结构件损坏 b 而平衡阀的保压能力只能在零公斤力至它的调定力 当负载超过它的调定力时 平衡阀将自动开启卸载 c 单向阀的保压是依靠反向回流的油液压力施于阀芯自锁 保压 所以回流压 力越高 自锁 保压 性能越好 d 平衡阀的保压是依靠弹簧的调定力锁闭 保压 所以当回流的压力克服弹簧 的调定力时 平衡阀开启卸载 e 所以单向阀的性能在低压 负载较轻 保压状态下不如平衡阀稳定 但是负载 不象平衡阀有调定的范围 f 因为平衡阀遇到过载能自动卸载 所以对所控结构件具有一定的保护性和安全性 g 平衡阀和液控单向阀在油缸运动时 都是依靠控制油推动阀芯内部的控制活塞 顶开阀芯回油 控制油的控制形式分内控 外控 清障车上的平衡阀和液控单向阀采用的都是内控 公司出厂时平衡阀的控制活塞开启阀芯的压力值调定在 6 3MPa 63kgf cm2 液 控单向阀的控制活塞开启阀芯的压力值一般为系统最高调定压力值的 30 到 40 h 在清障车上 两阀都是在为其所控件实施锁闭保压 但正因为平衡阀和单向阀 的功用 原理 性能等的差异 液压上把平衡阀归纳在压力阀 单向阀归纳在方 向阀的范畴 液控单向阀的现场维修 影响液控单向阀保压性能的主要是液压油的清洁度 锥阀和锥阀座之间的密合部 位夹杂的污物 锈迹 以及锥阀和锥阀座之间的密合部的磨损等 观测锥阀和锥 阀座之间的密合线是否完整 锥阀芯和锥阀座调质硬度不够锥阀芯出现凹痕 锥 阀座出现倒角 维修主要是去除阀内污物 让控制活塞 锥阀芯等灵活自如 取 出锥阀芯上弹簧 利用工具敲打锥阀芯 使锥阀芯和锥阀座之间形成新的密合线 3 1 2 多路换向阀 多路换向阀概述 A 换向阀的作用是利用阀芯和阀体间相对位置的改变 来控制油夜的流动方向 接通或关闭油路 从而改变液压系统的工作状态 按阀芯运动方式被分为滑阀 转阀 按滑阀机能分 P M N O Y 型等 阀 在中位时各油口的连接关系称为滑阀机能 清障车上主要采用 O Y 型 按阀的位置数和通路数被分为几位几通 如三位四通 两位三通 两位两通等 清障车上的多路阀一般为三位六通 按操纵方式被分为手动 手动换向阀又分为钢球定位和弹簧复位 清障车上两 种方式的阀都有 机动 电磁 液动 电液动等 清障车上主要采用手动 电 磁铁电控 以气缸的往复运动带动换向阀操纵杆联动 按安装和连接方式分为管式 板式 法兰式或者是三种方式中的任意两种方式 的组合 B 多路阀其实是由一个溢流阀和若干个手动阀组合而成的组合阀 组合形式有分片 联 式和整体式 整体式是指在铸造 锻造时就将一个溢流阀和数量固定的若干个手动阀铸造 锻 造成一个整体 手动阀的数量固定不能增减 分片 联 式是指一个溢流阀和若干个单片 联 手动阀的组合 根据工作需要 可以任意增减手动阀的片 联 数 多路手动换向阀的故障 A 铸件 锻件缺陷造成的内 外泄漏 B 阀体端盖密封件的破损 老化 分片 联 式多路阀片和片结合部密封件的破 损 老化造成的外漏 C 加装气缸之联动机构的不灵活 油液的不清洁使阀芯 阀体形成刮花 毛刺 阀体端盖安装螺钉的松动 松脱造成阀芯相对运动不对中等 使得阀芯卡死或行 程不到位 D 阀芯 阀体因异物 污物形成严重拉花 划痕造成密封间隙过大而引起的内泄 E 溢流阀故障 多路手动换向阀的故障现场维修 阀芯卡死和行程不到位 A 清洁阀芯 阀体 检查阀芯 阀体表面光洁度 B 检查联动机构 C 检查阀体端盖螺钉是否松脱 对中 D 实际中还可能遇到阀体因热胀冷缩产生的变形 造成阀芯和阀体配合间隙变化 将阀芯或阀体内涂抹研磨砂直接配研至灵活 利用车床低速转动用细砂纸或水砂纸对阀芯进行磨削 磨削量控制在原阀芯尺 寸的 4 至 8 个秒 注意磨削时的量具必须是千分尺而非游标卡尺 阀芯与阀体间隙配合的尺寸 小通径为 6 至 10 秒 大通径为 8 至 16 秒 1 毫米 100 丝 1000 秒 E 阀芯与操纵杆相连接的连接杆变形 连接杆与阀芯连接处球头严重磨损造成间 隙 使阀芯行程不够 3 2 压力控制阀 控制工作液体的压力的筏称压力控制阀 简称压力阀 常用的压力阀有溢流阀 减压阀 顺序阀 平衡阀等 3 2 1 溢流阀 在系统中主要是起溢流和稳压 限压保护的作用 现场检修 在系统上接上压力表 手动阀换向至顶缸 在零压和 160kgf cm2 之间调节调 压螺杆 观测压力表指针是否有爬行 颤动 发现异常做以下检测 检查锥阀芯和锥阀座的密合线 主阀芯和阀座的密合面是否完整无明显缺陷 检查锥阀芯和锥阀座的密合线 主阀芯和阀座的密合面是否有污物 异物 检查锥阀芯和主阀芯是否灵活自如 检查主阀芯阻力小孔是否通畅无阻塞 检查调压螺杆等有无外漏 以上方法都确定不了溢流阀有故障时 采取排除油泵 多路阀中手动阀等无故 障去确定溢流阀有故障的排除法 3 2 2 阐述多个多路阀串联方法 手动阀 P 0 通道置换关系 溢流阀的调节 公司的大吨位的清障车一般装有三个不同通径的多路阀 连接双联泵不同的压力 油输出口 以满足各个油缸的不同运动速度 A 手动阀和溢流阀有各自的独立的回油通道 两回油通道之间有个油堵 油堵可以 加装和拆卸 根据工作状态的需要 可以通过加装和拆卸油堵实现两通道的贯穿和 阻隔 手动阀的回油通道在手动阀没有换向以前处于畅通状态 作用是在手动阀没有 换向前 油泵的压力油通过这个回油通道直接到达油箱 形成油液的循环 液压 系统处于无负荷状态 也是为了让油泵在无负荷状态下启动旋转 保护和延长油 泵的使用寿命 手动阀的回油通道在手动阀换向后关闭 系统的回油只能依靠系统压力冲开溢流 阀主阀芯 借助溢流阀的回油通道回油 实现油液的循环 溢流阀的回油通道在压力没有达到它的调定值时 处于相对关闭状态 B 系统中只有一个多路阀时 一般将此油堵拆除 两回油通过一条回油总管回油 如不拆除 就必须在两回油口都连接上各自的回油管 否则在系统上的体现就 是在结合取力的时 系统在瞬间升至溢流阀调定最高压力 油泵在带负荷状态下 损坏 C 系统中有两个多路阀时 第一个多路阀的溢流阀和手动阀回油通