L2350裝載機(jī)大臂泄壓故障的處理

杜 瀟

（中國(guó)神華能源股份有限公司哈爾烏素露天煤礦設(shè)備維修中心，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

L2350裝載機(jī)大臂泄壓故障的處理

杜 瀟

（中國(guó)神華能源股份有限公司哈爾烏素露天煤礦設(shè)備維修中心，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

L2350裝載機(jī)，為主采設(shè)備之一，主要工作為剝離巖石、土方和原煤。裝載機(jī)大臂泄壓故障在裝車時(shí)存在砸卡車的安全隱患。故障處理采用逐級(jí)分析故障診斷法，確定故障區(qū)域，排除設(shè)備故障，提升裝載機(jī)的裝車效率。

裝載機(jī)；液壓系統(tǒng)；大臂；舉升控制

0 引 言

L2350裝載機(jī)是美國(guó)勒?qǐng)D爾勒公司生產(chǎn)的大型工礦企業(yè)用設(shè)備，斗容43 m3，空鏟斗加上大臂自重將近60 t。在引進(jìn)L2350裝載機(jī)后，作為主采設(shè)備之一，剝離巖石、土方和原煤。在使用過(guò)程中存在著比較頻發(fā)的液壓系統(tǒng)故障大臂泄壓，大臂泄壓故障裝車時(shí)有砸卡車的安全隱患，而且處理起來(lái)比較繁瑣耗時(shí)，舉升慢則影響到L2350裝載機(jī)的裝車效率。經(jīng)過(guò)修理后結(jié)合理論與實(shí)際狀況，將這一故障處理方法總結(jié)出來(lái)。

1 故障現(xiàn)象

L2350裝載機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)舉斗反應(yīng)緩慢，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)提高轉(zhuǎn)速時(shí)，上述現(xiàn)象減緩；在空鏟斗舉升時(shí)無(wú)泄壓現(xiàn)象，但是在鏟斗半載和滿載工況下，鏟斗有泄壓現(xiàn)象出現(xiàn)。詢問(wèn)當(dāng)班司機(jī)，了解近期除了日常保養(yǎng)，液壓系統(tǒng)沒(méi)做調(diào)整維修?，F(xiàn)場(chǎng)觀察，沒(méi)發(fā)現(xiàn)機(jī)械鉸接部位有變形、松曠、裂紋現(xiàn)象，大臂位置傳感器護(hù)罩完好，傳動(dòng)桿無(wú)變形，柱塞舉升泵、舉升缸等也沒(méi)有漏油現(xiàn)象。打開(kāi)油箱檢查液壓油，液位正常，油質(zhì)良好。著車也沒(méi)聽(tīng)到泵的吸空噪聲及異響。在沒(méi)有詳細(xì)分析之前對(duì)液壓系統(tǒng)元件盲目拆卸、調(diào)整是決不允許的。通過(guò)LETOURNEAU集成網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)（是一個(gè)完整的機(jī)器控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。管理裝載機(jī)所有的系統(tǒng)，包括液壓、電氣、發(fā)動(dòng)機(jī)等系統(tǒng)。特別是舉升系統(tǒng)，可以測(cè)量舉升控制系統(tǒng)的電控信號(hào)，以及液壓系統(tǒng)的先導(dǎo)壓力和主油路壓力)可以先期對(duì)故障進(jìn)行判斷。我們采用逐級(jí)分析故障診斷法。在弄清液壓系統(tǒng)的傳動(dòng)原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、各元件在系統(tǒng)中的作用、系統(tǒng)中的有關(guān)參數(shù)及實(shí)際液壓系統(tǒng)布置情況的基礎(chǔ)上，結(jié)合故障特點(diǎn)，用推理的方法合乎邏輯地分析、判斷，有目的、有方向縮小可疑范圍，排除可能的故障原因，確定故障區(qū)域，直至某個(gè)故障點(diǎn)元件及材料，加以排除[1]。

2 故障分析及處理

1）首先參照L2350裝載機(jī)液壓舉升系統(tǒng)原理圖（如圖1所示）和液壓傳動(dòng)的工作原理進(jìn)行分析，升降和鏟掘回路概述先導(dǎo)供油壓力來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)泵或先導(dǎo)壓力調(diào)節(jié)器閥的輔助泵入口端“P”，并用于2個(gè)方面的功能。電磁閥21（SOL21）當(dāng)?shù)秒姷臅r(shí)候，使用這個(gè)壓力切換安裝在舉升液壓缸上的浮動(dòng)閥。于是用于先導(dǎo)閥流量的二級(jí)通路就派生出來(lái)了。先導(dǎo)供油壓力的另一功能就是先導(dǎo)供油壓力釋放閥（設(shè)置在5.17 MPa）。流體進(jìn)入先導(dǎo)壓力減壓閥。該閥的功能把先導(dǎo)壓力降低到4.14 MPa。一旦供油壓力流過(guò)壓力減壓筒，它就退出該閥，并進(jìn)入到先導(dǎo)控制閥的入口端“P”。電-液先導(dǎo)控制閥是一個(gè)并行的閥，封裝在4個(gè)正常關(guān)閉的比例壓力減壓方向閥中。這4個(gè)閥直接把先導(dǎo)流量流入舉升控制閥。該閥的功能受裝載機(jī)司機(jī)的操縱手柄控制。該閥接收到來(lái)自操縱手柄的，并正比例于操縱手柄位置的電信號(hào)。于是滑閥達(dá)的位置開(kāi)始根據(jù)電信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。這意味著較大的操縱手柄的作動(dòng)，則引起滑閥更遠(yuǎn)的切換，從而允許更少的壓力損失通過(guò)閥。這允許更大的先導(dǎo)壓力達(dá)到舉升控制閥端蓋，切換滑閥更遠(yuǎn)，導(dǎo)致循環(huán)周期更快。較小的操縱手柄作動(dòng)導(dǎo)致更小的滑閥位移，引起更慢的循環(huán)時(shí)間。隨著流體進(jìn)入端口“P”，則當(dāng)系統(tǒng)處于保持功能時(shí)，流體被阻塞。當(dāng)在保持功能時(shí)，先導(dǎo)管路直接把來(lái)自先導(dǎo)控制閥的流體導(dǎo)向到舉升控制閥標(biāo)記為“BR”,“BB”,“HR”和“HB”的閥中，這些端口連接到液壓箱上，允許舉升控制閥滑動(dòng)到中央位置。當(dāng)操縱手柄的運(yùn)動(dòng)或按鈕要求鏟掘和升降功能對(duì)應(yīng)于閥的切換。經(jīng)過(guò)檢查確認(rèn)操縱手柄電信號(hào)符合要求，信號(hào)良好，線路無(wú)短路或虛接，無(wú)需標(biāo)定或更換操縱手柄和大臂傳感器[2]。

圖1 液壓舉升系統(tǒng)原理圖

2）其次檢查液壓先導(dǎo)系統(tǒng)。負(fù)載的大小決定了系統(tǒng)的壓力，負(fù)載的運(yùn)動(dòng)速度與流量有關(guān)而與壓力無(wú)關(guān)。液壓舉升緩慢，是由于流量不足，而舉升慢則是由于流量不夠。所以液壓系統(tǒng)出現(xiàn)舉升沉重，多數(shù)是由于溢流閥調(diào)定壓力低，柱塞舉升泵、舉升閥、舉升缸等內(nèi)漏引起。由于內(nèi)漏使壓力達(dá)不到額定值或壓力建立遲緩，內(nèi)漏使流量減小，表現(xiàn)為空負(fù)載或輕負(fù)載時(shí)舉升輕，重負(fù)載時(shí)沉重。液壓系統(tǒng)先導(dǎo)回路的供油來(lái)自一個(gè)9.46 L/min的流量控制器。回路中的壓力被釋放法限制在3.10 MPa。知道其中的一個(gè)比例電磁閥得電激活。相對(duì)應(yīng)的舉升控制閥兒主系統(tǒng)的油路才會(huì)接通。但是如果先導(dǎo)壓力有如果有泄漏的地方，就會(huì)導(dǎo)致舉升無(wú)力和大臂泄壓。所以首先排查先到系統(tǒng)壓力是否足夠流量是否足夠。重新試車,在輕重不同負(fù)載下，發(fā)動(dòng)機(jī)低速與高速時(shí)慢舉升比快舉升壓力值略高一點(diǎn)。由此作出初步判斷，舉升缸無(wú)內(nèi)泄。故障的主要原因之一是由于發(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)流量小引起的。拆卸3.10 MPa先導(dǎo)舉升控制壓力釋放閥后，發(fā)現(xiàn)閥芯密封老化性能下降、彈簧彈力不夠，對(duì)其進(jìn)行更換[3]。

在更換先導(dǎo)舉升控制壓力釋放閥的密封件后，舉升慢故障現(xiàn)象從舉升循環(huán)時(shí)間28 s以上變?yōu)榻咏?biāo)準(zhǔn)的17 s，但是L2350裝載機(jī)大臂泄壓故障還是存在。而此時(shí)的故障現(xiàn)象與以往不同。所以接下來(lái)檢查起重和鏟裝作業(yè)使用的是4臺(tái)柱塞舉升泵。L2350裝載機(jī)起重和鏟裝作業(yè)使用柱塞舉升泵的流量472 L/min，壓力為27.58 MPa。經(jīng)過(guò)檢查確認(rèn)柱塞舉升泵壓力正常。繼續(xù)檢查舉升系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)舉升控制閥溫升變化比平時(shí)快，說(shuō)明舉升控制閥內(nèi)部有泄漏的故障點(diǎn)。

圖2 舉升控制閥

3）舉升控制閥如圖2。查舉升控制閥Huscos的各個(gè)工位工作情況。舉升控制閥Huscos的作用是當(dāng)升降操縱手柄控制器在中間位置或保持位置時(shí)，來(lái)自滑閥兩側(cè)的先導(dǎo)油排放回液壓箱中，允許滑閥處于舉升控制閥Huscos的中心。舉升控制閥Huscos#1和#2對(duì)于每項(xiàng)操作具有附加的回路釋放功能，比如升降、向下進(jìn)給、后卷和傾倒等操作。傾倒回路具有二級(jí)的操作壓力設(shè)置，這由一個(gè)電磁閥（SOL4）控制，并且一個(gè)5.25 MPa的釋放閥安裝在外部，所有這些外部釋放閥都是外部可調(diào)的。舉升控制閥Huscos#1和#2也具有4個(gè)抗真空單向閥，每個(gè)回路一個(gè)?？拐婵諉蜗蜷y集成在釋放閥中。如果真空發(fā)生，單向閥允許流體返回到液壓箱中，用于填充真空。經(jīng)過(guò)檢查，單向閥正常，無(wú)磨損及麻點(diǎn)，回位彈簧彈力足夠[4]。

4）檢查中間（保持）操作時(shí)候舉升控制閥的動(dòng)作。來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)泵或先導(dǎo)壓力調(diào)節(jié)器閥的輔助泵入口端“P”的先導(dǎo)供油壓力具有2個(gè)方面的功能。電磁閥21（SOL21）得電的時(shí)候，使用該壓力切換安裝在每個(gè)舉升液壓缸中的浮動(dòng)閥。于是用于先導(dǎo)閥的二級(jí)流體通路便被派生出來(lái)。先導(dǎo)供油壓力的另外一個(gè)功能就是先導(dǎo)供油壓力釋放閥（設(shè)置在5.17 MPa）流體進(jìn)入壓力減壓閥。該閥的功能是把先導(dǎo)壓力降低到4.14 MPa。一旦供油壓力流過(guò)壓力減壓筒，它就退出該閥而進(jìn)入先導(dǎo)控制閥的入口端“P”。隨著升降和鏟掘操縱手柄在中間位置。先導(dǎo)流被阻塞。這發(fā)生的原因是先導(dǎo)控制閥中的閥是帶有正常的入口阻塞關(guān)閉功能，而且到液壓箱的工作端口打開(kāi)。這允許舉升控制閥的滑閥保留在彈簧對(duì)中的位置。于是允許流體通過(guò)3個(gè)鏟掘和升降泵，進(jìn)入舉升控制閥的端口“P”，穿過(guò)打開(kāi)的中央滑閥，流體通過(guò)返回過(guò)濾器返回到液壓箱中。操作后，功能正常，無(wú)內(nèi)部泄漏[5]。

圖3 浮動(dòng)閥動(dòng)作狀況

5）再檢查浮動(dòng)操作時(shí)候舉升控制閥的浮動(dòng)閥動(dòng)作狀況如圖3所示。鼓風(fēng)機(jī)泵產(chǎn)生恒定的先導(dǎo)供應(yīng)壓力。來(lái)自鼓風(fēng)機(jī)泵的先導(dǎo)供應(yīng)壓力從安裝在泵的出口處的測(cè)試塊中排泄。來(lái)自測(cè)試塊的流體連接到先導(dǎo)供應(yīng)閥的端口T“P”，具有2方面的功能。電磁閥（SOL21）得電的時(shí)候，該壓力切換安裝在每個(gè)舉升液壓缸上的浮動(dòng)閥。這個(gè)供應(yīng)壓力也可以流過(guò)與電磁閥平行的內(nèi)置單向閥，這為先導(dǎo)閥流體提供了二級(jí)的通路。這些流體在端口“PVS”退出，流過(guò)壓力減壓閥，并進(jìn)入先導(dǎo)控制閥的端口“P”。隨著安裝在右操縱手柄中的中間(浮動(dòng))按鈕壓下，從操作桿產(chǎn)生一個(gè)電信號(hào)。這個(gè)電信號(hào)發(fā)送到先導(dǎo)控制閥中，這里標(biāo)記為HR。在浮動(dòng)指令開(kāi)始的250 μs，閥處于動(dòng)力下降位置。這將確保液壓缸活塞桿側(cè)具有足夠的流量來(lái)阻止氣穴現(xiàn)象[6]。在250 s之后，“HR”完全打開(kāi)允許滿的先導(dǎo)壓力。隨著滑閥打開(kāi)，流體直接通過(guò)滑閥，并在端口“HR”輸出到安裝在舉升控制閥#1和#2中舉升液壓缸活塞桿先導(dǎo)端口。流體產(chǎn)生的壓力切換滑閥。隨著滑閥移動(dòng)遠(yuǎn)離中間位置到浮動(dòng)位置，兩個(gè)液壓缸端口打開(kāi)始流體流入液壓箱。流體進(jìn)入到柱塞舉升泵上的舉升控制閥的端口“P”，限制流體通過(guò)中間位置，這個(gè)受限制的流體改變方向通過(guò)載荷單向閥，連接泵送流量到端口“2A”和端口“2B”，端口中連接的流體直接流回到液壓箱中。活塞桿和液壓缸的基座端在浮動(dòng)期間也進(jìn)行相連，允許流體在它們之間進(jìn)行傳輸。重力將引起液壓缸收回，并且由于限制流體功過(guò)舉升控制閥，基座中一定量的流體將輸送到液壓缸的活塞桿端，填補(bǔ)任何的孔隙，平衡壓力穿過(guò)舉升控制閥，并流回到液壓箱中。檢查舉升液壓缸上的浮動(dòng)閥后一切參數(shù)正常。

6）最后檢查舉升控制閥升降操作，主要檢查舉升控制閥的升降基座端口釋放閥。舉升控制閥如圖4所示。

圖4 舉升控制閥

機(jī)泵產(chǎn)生的恒定的供壓流體，從鼓風(fēng)機(jī)泵，從安裝在泵出口處的測(cè)試塊排泄。來(lái)自測(cè)試塊的流體連接到供油壓力閥的端口“P”，并用于兩個(gè)方面的功能。電磁閥21（SOL21）得電的時(shí)候，使用該壓力切換安裝在每個(gè)舉升液壓缸上的浮動(dòng)閥。供壓流體也可以通過(guò)和電磁閥平行的內(nèi)置單向閥。這位先導(dǎo)閥的流體提供了一個(gè)二級(jí)通路。在端口“PVS”退出的流體流過(guò)壓力減壓閥和先導(dǎo)控制閥的端口“P”。隨著右手操縱手柄后拉或頂部（升降）按鈕壓下，操縱手柄產(chǎn)生一個(gè)正比例于裝載機(jī)司機(jī)輸入（移動(dòng)）量的電信號(hào)，這個(gè)電信號(hào)發(fā)動(dòng)到標(biāo)為為“HB”的先導(dǎo)控制閥。由于電信號(hào)的作用，閥的滑動(dòng)位置相應(yīng)于電信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于滑閥的打開(kāi)，流體直接通過(guò)滑閥，并從端口“HB”輸出到升降先導(dǎo)端口，這個(gè)端口定位在舉升控制閥Huscos#1,#2和#3的端蓋中。流體創(chuàng)建了可以切換滑閥的壓力。隨著滑閥移動(dòng)遠(yuǎn)離中間位置，來(lái)自柱塞舉升泵并進(jìn)入到舉升控制閥的端口“P”流體限制流通到中間端口，于是受限的流體流過(guò)載荷單向閥，連接泵送的流體到端口“2A”。離開(kāi)端口“2A”的流體直接達(dá)到舉升液壓缸的基座中，移動(dòng)活塞到液壓缸的活塞桿端部。在達(dá)到滿行程時(shí)，舉升液壓缸是受保護(hù)的，保護(hù)系統(tǒng)抵抗多大的壓力脈沖，并維持結(jié)構(gòu)的完整性。有兩種不同的控制條件控制舉升液壓缸達(dá)到上限制值的速率。當(dāng)升降要求大于液壓缸伸展范圍時(shí)，液壓缸開(kāi)始在接近滿行程處開(kāi)始減速，并在接近最大行程處開(kāi)始關(guān)閉。在接近滿行程時(shí)，安裝在先導(dǎo)控制閥中的“HB”閥緩慢關(guān)閉。這在閥上產(chǎn)生一個(gè)大的壓力降，升降控制滑閥獲得了降低的壓力。先導(dǎo)壓力的下降，引起升降控制滑閥開(kāi)始切換到中間位置，這有效地減低了液壓缸的速度。在接近最大行程的處“HB”閥失電。這阻塞了先導(dǎo)流，并從舉升控制閥排泄端口排出到液壓箱中，這時(shí)滑閥居中，并且升降停止。當(dāng)升降指令小于液壓缸的完全伸出量時(shí)，液壓缸在完全行程的處開(kāi)始減速，并在接近最大行程的處關(guān)閉。活塞桿的伸展驅(qū)逐來(lái)自液壓缸活塞桿端的流體[7]，向后通過(guò)切換的升降控制滑閥，并從舉升控制閥的端口“T”返回到液壓箱中。泵上的補(bǔ)償器壓力設(shè)置限制了最大的升降力。補(bǔ)償器是這個(gè)回路中的初級(jí)釋放閥，并設(shè)置在27.58 MPa.然而，有2種其它的釋放閥安裝在回路中，防止系統(tǒng)過(guò)載。第1種安裝在每個(gè)舉升控制閥的入口回路中并和端口“P”平行，它涉及到主釋放閥，并設(shè)置釋放壓力在31.03 MPa。第2種釋放閥是升降基座端口釋放閥，該閥和端口“2A”平行，并設(shè)置在31.03 MPa，用于液壓缸的行程保護(hù)。在這時(shí)候，發(fā)現(xiàn)舉升控制閥的升降基座端口釋放閥壓力達(dá)不到要求，并且在鏟斗半載和滿載工況下有高壓液流泄漏的現(xiàn)象。下一步拆解舉升控制閥的升降基座端口釋放閥，檢查它的工作狀況。經(jīng)過(guò)對(duì)舉升控制閥的升降基座端口釋放閥拆解發(fā)現(xiàn)，負(fù)責(zé)先導(dǎo)控制的閥杯外表磨損出現(xiàn)麻點(diǎn)，并且先導(dǎo)控制閥芯密封環(huán)已經(jīng)老化被高溫高壓的油液沖毀。對(duì)舉升控制閥的升降基座端口釋放閥的先導(dǎo)控制閥芯密封環(huán)及先導(dǎo)控制的閥杯更換后試車，L2350裝載機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)低速時(shí)舉斗反應(yīng)緩慢現(xiàn)象；在空鏟斗舉升時(shí)無(wú)泄壓，在鏟斗半載和滿載工況下鏟斗泄壓現(xiàn)象均消失。L2350裝載機(jī)又恢復(fù)到往日的工作狀況。

3 結(jié) 語(yǔ)

排除故障要先判斷故障現(xiàn)象，運(yùn)用科學(xué)的方法，理論知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)相結(jié)合，通過(guò)望、問(wèn)、查方法解決遇到的故障，逐級(jí)分析故障診斷法比較適合這種多故障點(diǎn)液壓故障的處理。

［1］勒?qǐng)D爾勒公司.L-2350前裝式輪式裝載機(jī)維修手冊(cè)［S］.勒?qǐng)D爾勒公司，2007.

［2］勒?qǐng)D爾勒公司.L-2350前裝式輪式裝載培訓(xùn)導(dǎo)航手冊(cè)［S］.勒?qǐng)D爾勒公司，2009.

［3］勒?qǐng)D爾勒公司.L-2350前裝式輪式裝載配件手冊(cè)［S］.勒?qǐng)D爾勒公司，2009.

［4］孫桓，陳作模.機(jī)械原理［M］.北京：高等教育出版社，2000.

［5］王積偉．液壓傳動(dòng)［M］.第2版．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007．

［6］陸望龍．液壓維修工工作手冊(cè)［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012．

［7］王德濤，林亨耀．設(shè)備潤(rùn)滑手冊(cè)［M］．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009．

Handling of L2350 loader large arm relief failure

DU Xiao

(Equipment Maintenance Center of Ha'erwusu Open-pit Mine,China Shenhua Energy Co.,Ltd.,Ordos 010300,China)

L2350 loader,one of the main equipments,mainly peels off rocks,earth and coal.When loading,loader large arm relief failure has safety hidden trouble.Fault diagnosis method adopts step by step analyze fault diagnosis method,which determine fault areas,eliminate equipment failure,and improve loading efficiency of loader.

loader;hydraulic system;large arm;lifting control

TD562+.1

B

1671－9816（2017）11－0060－05

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.11.017

杜瀟.L2350 裝載機(jī)大臂泄壓故障的處理［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（11）：60-63.

2017-06-28

杜 瀟（1981—），男，工程師，學(xué)士，2004年畢業(yè)于內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)能動(dòng)學(xué)院交通運(yùn)輸專業(yè)，現(xiàn)任中國(guó)神華能源股份有限公司哈爾烏素露天煤礦設(shè)備維修中心汽修車間副主任。

【責(zé)任編輯：張 夙】