220 t 卡車“451”液壓故障診斷法的應(yīng)用

單小丹，范 超

（神華北電勝利能源有限公司，內(nèi)蒙古錫林浩特 026000）

0 引言

隨著露天煤炭剝離技術(shù)的不斷革新，機(jī)械設(shè)備向人性化、大型化方向發(fā)展，對(duì)設(shè)備的操作技術(shù)和維護(hù)技能提出更高要求。220 t 運(yùn)輸設(shè)備在神華北電勝利能源公司露天開采中占據(jù)著重要地位，隨著其使用年限的延長(zhǎng)，設(shè)備液壓系統(tǒng)性能逐年衰退，故障率呈階梯式上升，生產(chǎn)效率逐年下降。多數(shù)與液壓系統(tǒng)閥件老化有密切關(guān)系，若不能及時(shí)確定故障點(diǎn)會(huì)造成反復(fù)故障，成為設(shè)備故障率攀升的重要因素。因此，摸索一種220 t 卡車液壓故障快速診斷方法對(duì)促進(jìn)卡車高效、安全生產(chǎn)有著重大意義。

“451”是指“4 區(qū)5 看1 斷”，“4 區(qū)”即將220 t 卡車液壓系統(tǒng)劃分為轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)、舉升控制系統(tǒng)、制動(dòng)控制系統(tǒng)、壓力循環(huán)系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)劃分為一個(gè)區(qū)域；“5 看”即泵看加壓、循環(huán)系統(tǒng)看保壓、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)看動(dòng)壓、舉升系統(tǒng)看下降壓、制動(dòng)系統(tǒng)看對(duì)比壓；“1 斷”即將每個(gè)區(qū)域內(nèi)的單向閥、溢流閥、減壓閥單獨(dú)劃分為一段，從而與其他部位分隔、斷開。

1 220 t 卡車液壓系統(tǒng)的構(gòu)成及作用

完整的220 t 礦用運(yùn)輸卡車液壓系統(tǒng)由五大元件組成，即動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油；根據(jù)使用功能通常將其劃分為四大系統(tǒng)，轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)、舉升控制系統(tǒng)、制動(dòng)控制系統(tǒng)、壓力循環(huán)系統(tǒng)。

1.1 液壓系統(tǒng)5 個(gè)組成元件

動(dòng)力元件的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。執(zhí)行元件（如液壓缸和液壓馬達(dá)）的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。控制元件（即各種液壓閥）在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥（安全閥）、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計(jì)等。液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等。

1.2 220 t 卡車液壓四大系統(tǒng)

壓力循環(huán)系統(tǒng)是液壓系統(tǒng)的供調(diào)壓機(jī)構(gòu)部分，由動(dòng)力機(jī)、液壓柱塞泵、轉(zhuǎn)向能量?jī)?chǔ)存器、調(diào)壓機(jī)構(gòu)、排放歧管閥、壓力傳感器等（220 t 卡車泵到排放歧管閥部分）組成。轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)由流量放大閥、方向閥、供油歧管閥、轉(zhuǎn)向油缸及管路（流量放大閥至轉(zhuǎn)向缸）組成，通過輔助汽車駕駛員的操作控制轉(zhuǎn)向油缸的伸縮拉動(dòng)轉(zhuǎn)向臂，根據(jù)需要改變汽車行駛的方向。制動(dòng)控制系統(tǒng)是由制動(dòng)歧管閥、制動(dòng)能量?jī)?chǔ)存器、壓力傳感器、制動(dòng)先導(dǎo)閥、制動(dòng)雙路控制閥、制動(dòng)器、文氏里閥和流量控制總成、裝載制動(dòng)閥、桿和拉索等組成，通過車輛駕駛?cè)藛T對(duì)雙路制動(dòng)控制閥的操作將系統(tǒng)壓力油導(dǎo)通至制動(dòng)器，將壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能實(shí)現(xiàn)卡車制動(dòng)，達(dá)到將行駛中的卡車按照駕駛員的要求進(jìn)行強(qiáng)制減速甚至停車的目的。舉升控制系統(tǒng)是由雙聯(lián)齒輪泵、定量泵、舉升油缸、多級(jí)、舉升先導(dǎo)閥、舉升滑閥、2 個(gè)耐壓濾芯、限位閥、救援舉升接頭等組成，通過司機(jī)操作舉升先導(dǎo)控制閥導(dǎo)通系統(tǒng)壓力油至舉升油缸，將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，獲得需要的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)卡車廂斗舉升達(dá)到排卸物料的目的。

2 液壓系統(tǒng)常見故障

2.1 進(jìn)入油液介質(zhì)中的污染雜質(zhì)、污染源

（1）液壓系統(tǒng)外部不清潔。污染雜質(zhì)在加油或維修時(shí)被帶入系統(tǒng)，通過更換管路或破損的油箱呼吸器進(jìn)入液壓系統(tǒng)。

（2）內(nèi)部清洗不徹底。更換油箱濾芯時(shí)清洗油箱不徹底，或更換系統(tǒng)閥件時(shí)內(nèi)留下少量污染物質(zhì)。

（3）加油容器或用具不潔。

（4）更換長(zhǎng)時(shí)間存放的金屬制品，管路受潮而在管內(nèi)產(chǎn)生銹皮。

（5）加注的油液在注入液壓系統(tǒng)前人為污染或超出保質(zhì)期。

（6）變質(zhì)油液潤(rùn)滑不良造成閥件磨損或變質(zhì)，油液腐蝕系統(tǒng)閥件產(chǎn)生細(xì)小的金屬顆粒，懸浮在油中并隨油液流動(dòng)。

2.2 系統(tǒng)高溫

液壓系統(tǒng)高溫主要有以下5 種因素：

（1）油液中混入氣體或水分，當(dāng)液壓泵對(duì)油液進(jìn)行加壓時(shí)，氣體和水分會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)持續(xù)加熱造成高溫。

（2）油箱內(nèi)的油超過標(biāo)準(zhǔn)高度，油液攪動(dòng)過大、摩擦系數(shù)增大，不斷產(chǎn)生熱量引起高溫。

（3）加注黏度無法滿足技術(shù)要求的油液，黏度過高或過低，都會(huì)引起系統(tǒng)高溫。

（4）野蠻操作未遵守液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)，因而產(chǎn)生高溫。

（5）閥件老化或回油通道受阻，也是產(chǎn)生高溫的因素。

高溫將導(dǎo)致油液氧化，氧化的油液會(huì)產(chǎn)生樹脂、酸類物質(zhì)和污泥等，這些物質(zhì)會(huì)造成閥件的加速磨損和老化，且它們粘附在閥芯光潔面上還會(huì)導(dǎo)致閥件出現(xiàn)間歇性故障。油液因高溫變稀會(huì)使系統(tǒng)動(dòng)作變遲緩，常反映在操作時(shí)部件動(dòng)作遲緩和閥件被卡死。

2.3 油液中進(jìn)入氣體

油液中進(jìn)入氣體的原因有以下3 種：①加油時(shí)泵在盛油器皿中吸空，致使氣泡混入油箱或管路中；②吸油管道或油封破損，氣體被吸入；③系統(tǒng)氮?dú)鈨?chǔ)氣筒活塞密封老化，氣體竄入液壓系統(tǒng)。

空氣進(jìn)入油液中會(huì)導(dǎo)致高溫，并在壓力下溶于油液內(nèi)。當(dāng)受壓溶解的氣體占總體積約10%，壓力降低時(shí)便會(huì)形成大量帶有氣體的泡沫，而工作中液壓油缸回油時(shí)，泡沫會(huì)形成“彈簧”的作用。此外，油中含有泡沫會(huì)使體積增大，出現(xiàn)油箱或儲(chǔ)油器皿的溢油現(xiàn)象。含有氣體的油液介質(zhì)，在傳遞動(dòng)力時(shí)會(huì)產(chǎn)生間歇性停頓現(xiàn)象，使動(dòng)力傳遞產(chǎn)生波動(dòng)，由此產(chǎn)生的沖擊會(huì)導(dǎo)致部件損壞，偶爾會(huì)出現(xiàn)較大的系統(tǒng)故障。此外，還會(huì)發(fā)生氣穴，造成液壓泵產(chǎn)生更大的吸力，把更多的氣體連同其他物質(zhì)帶入系統(tǒng)內(nèi)。

3 液壓故障成因分析

3.1 人員的不規(guī)范操作

（1）人員違規(guī)操作。大型運(yùn)輸自卸卡車作為大型露天煤礦最便捷的運(yùn)輸方式，有效率高、機(jī)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)。為發(fā)揮卡車的生產(chǎn)效能編制有設(shè)備操作手冊(cè)，確保操作人員按章使用好設(shè)備。但部分操作人員存在簡(jiǎn)化及違反設(shè)備操作程序的現(xiàn)象，不僅對(duì)設(shè)備的結(jié)構(gòu)部件發(fā)起挑戰(zhàn)，同時(shí)也加大了卡車液壓系統(tǒng)的負(fù)載，加快了液壓部件的磨損，造成故障高發(fā)、作業(yè)效率低下。

（2）人員操作技能不足。運(yùn)輸設(shè)備的智能化、大型化對(duì)設(shè)備的使用操作和維護(hù)技能提出了更高要求，職業(yè)培訓(xùn)成為提升操作人員運(yùn)用設(shè)備能力的手段，但由于學(xué)習(xí)能力的差異，人員技能參差不齊。在設(shè)備操作過程中對(duì)各部件的結(jié)構(gòu)、原理不夠了解，導(dǎo)致卡車運(yùn)行過程中部件及液壓系統(tǒng)工作異?；蚬收喜荒芗皶r(shí)被發(fā)現(xiàn)并反饋信息，導(dǎo)致液壓故障擴(kuò)大，損壞其他部件。

3.2 設(shè)備的狀態(tài)老化

隨著設(shè)備使用年限的增長(zhǎng)，卡車液壓系統(tǒng)閥件由于頻繁做工出現(xiàn)不同程度磨損，導(dǎo)致閥件逐步老化，出現(xiàn)閥件卡滯、內(nèi)泄、密封失效、彈簧斷裂、疲軟等功能失效故障，造成卡車液壓故障逐年攀升，影響使用效率。

3.3 環(huán)境溫度對(duì)液壓系統(tǒng)的影響

錫林浩特氣候較極端，春秋兩季氣候變化劇烈，夏季短促而炎熱，冬季不僅晝夜溫差大而且惡劣時(shí)段溫度可達(dá)-40 ℃左右，閥芯與閥體的收縮率不同，有導(dǎo)致卡滯的可能；夏季氣溫較高，地表溫度達(dá)到60 ℃左右，卡車液壓系統(tǒng)散熱能力降低，過熱將使油液迅速氧化、功能失效，如產(chǎn)生雜質(zhì)、潤(rùn)滑不良造成閥件的加速磨損和腐蝕，產(chǎn)生的雜質(zhì)使零件失去自身功能，油液因過熱變稀還會(huì)使系統(tǒng)工作速度放緩。設(shè)備液壓系統(tǒng)高溫，導(dǎo)致閥內(nèi)密封管路內(nèi)膠層高溫硬化后脫落，污染系統(tǒng)，卡滯、堵塞閥件及濾網(wǎng)，造成流量下降、壓力異常。

3.4 管理不到位

（1）人為對(duì)液壓系統(tǒng)的污染。維修人員在維修設(shè)備時(shí)拆卸閥件、替換管路，將泥土及沙塵顆粒帶入系統(tǒng)。雜物進(jìn)入液壓系統(tǒng)后會(huì)導(dǎo)致閥件的磨損、老化甚至損壞，或者導(dǎo)致閥的功能失效、噪聲增大；污染物會(huì)堵塞閥件的細(xì)孔或閥芯與閥體間隙，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)的功能失效，引起間歇性動(dòng)作失靈，產(chǎn)生錯(cuò)誤動(dòng)作而導(dǎo)致故障；顆粒物在液壓缸內(nèi)會(huì)破壞密封件的性能，拉傷油缸內(nèi)壁，使壓力油液發(fā)生泄漏，導(dǎo)致推力下降或者間歇性動(dòng)作、爬行、慢速，產(chǎn)生氣穴與振動(dòng)；同時(shí)導(dǎo)致濾網(wǎng)堵塞，液壓泵吸油不暢，回油受阻而產(chǎn)生氣蝕、抖動(dòng)和異響，堵塞嚴(yán)重時(shí)會(huì)因阻力過大而將濾網(wǎng)破壞，徹底失去過濾功能，導(dǎo)致液壓系統(tǒng)故障不斷。

（2）未按標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)。大型220 t 卡車擁有一套科學(xué)的維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，但在日常維護(hù)保養(yǎng)過程中由于人的技能、責(zé)任心差異造成相應(yīng)的工藝流程在維修過程中未能得到嚴(yán)格落實(shí)，存在簡(jiǎn)化維修工藝、蠻干的現(xiàn)象，長(zhǎng)久下去將使液壓系統(tǒng)低標(biāo)準(zhǔn)維修造成卡車的整體性能不斷下降，最終故障由量變到質(zhì)變，卡車液壓系統(tǒng)狀態(tài)失控，故障率攀升。

（3）計(jì)劃執(zhí)行監(jiān)管不到位。設(shè)備管理人員在設(shè)備計(jì)劃維修、現(xiàn)場(chǎng)過程檢查、設(shè)備維修質(zhì)量驗(yàn)收等工作中未有效履行檢查驗(yàn)收職責(zé)，不能發(fā)現(xiàn)問題，采取相應(yīng)措施，致使相關(guān)人員責(zé)任心不斷下降。

4 220 t 卡車液壓故障預(yù)防措施

（1）強(qiáng)化人員責(zé)任心。制定相應(yīng)的維修質(zhì)量監(jiān)督檢查獎(jiǎng)懲細(xì)則，對(duì)人員責(zé)任心不強(qiáng)造成的故障嚴(yán)格進(jìn)行考核；對(duì)發(fā)現(xiàn)問題、避免出現(xiàn)重大機(jī)械故障的人員則進(jìn)行獎(jiǎng)勵(lì)。提高員工責(zé)任心，調(diào)動(dòng)員工積極性，避免出現(xiàn)“該修不修”“該換的不換”的現(xiàn)象。

（2）強(qiáng)化技能培訓(xùn)。通過走出去和請(qǐng)進(jìn)來相結(jié)合的方式強(qiáng)化技能培訓(xùn)，如邀請(qǐng)廠家技術(shù)人員對(duì)員工進(jìn)行專業(yè)技能培訓(xùn)，外派人員到各兄弟單位及廠家進(jìn)行學(xué)習(xí)交流等；對(duì)遇到的液壓系統(tǒng)故障分析總結(jié)并知識(shí)共享，長(zhǎng)此以往可有效提升全員技術(shù)水平。對(duì)故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析、總結(jié)的過程中，能夠摸清其脾性、對(duì)癥下藥，打破制約卡車出動(dòng)的瓶頸，提高卡車的整體出動(dòng)率。

（3）強(qiáng)化計(jì)劃與執(zhí)行。保障設(shè)備高效運(yùn)轉(zhuǎn)降低液壓故障的必要保障措施就是建立一套詳細(xì)的設(shè)備部件跟蹤記錄并制定配件壽命統(tǒng)計(jì)表對(duì)各種閥件及配件進(jìn)行有計(jì)劃的更換，避免故障擴(kuò)大。利用科學(xué)的檢測(cè)分析手段，加強(qiáng)對(duì)油樣品質(zhì)的監(jiān)測(cè)、系統(tǒng)壓力檢查將設(shè)備隱患消滅在萌芽狀態(tài)。

（4）強(qiáng)化設(shè)備維修質(zhì)量驗(yàn)收。相關(guān)管理人員加強(qiáng)設(shè)備液壓系統(tǒng)換油維護(hù)過程及維修細(xì)節(jié)的檢查：是否有污染雜質(zhì)在加油或維修時(shí)被帶入系統(tǒng)，有無通過更換管路或破損的油箱呼吸器進(jìn)入液壓系統(tǒng)；內(nèi)部雜質(zhì)清洗是否達(dá)標(biāo)；更換油箱濾芯、清洗油箱是否徹底或更換系統(tǒng)閥件時(shí)內(nèi)部是否留有少量污染物質(zhì)；是否有顆粒物；加油容器或用具有無被污染；發(fā)現(xiàn)作業(yè)不規(guī)范，不清潔的行為及時(shí)進(jìn)行糾正整改，確保維護(hù)保養(yǎng)質(zhì)量。對(duì)卡車液壓系統(tǒng)維護(hù)保養(yǎng)完畢后，相關(guān)管理人員要及時(shí)進(jìn)行外觀及性能驗(yàn)收，對(duì)相關(guān)區(qū)域進(jìn)行壓力測(cè)試，確保達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

5 “451”液壓故障快速診斷法的應(yīng)用與成效

5.1 “451”故障診斷法的具體應(yīng)用

根據(jù)操作人員對(duì)故障現(xiàn)象的描述，維修人員確定故障出現(xiàn)在4 大區(qū)域的某一區(qū)域（大致故障區(qū)域），利用檢查儀表對(duì)相關(guān)區(qū)域進(jìn)行壓力檢測(cè)：①泵檢測(cè)看卡車怠速加壓的壓力值是否達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定值3500 psi（24.132 MPa）；②循環(huán)系統(tǒng)檢測(cè)看卡車液壓系統(tǒng)的循環(huán)保壓時(shí)間是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求2.5～5 min，一般達(dá)到60 s 以上即可滿足系統(tǒng)工作需要；③轉(zhuǎn)向系統(tǒng)檢測(cè)看卡車轉(zhuǎn)向時(shí)油缸伸縮達(dá)到極限時(shí)，產(chǎn)生的最大壓力值與設(shè)計(jì)壓力進(jìn)行對(duì)比2500 psi1（7.237 MPa）；④舉升系統(tǒng)檢測(cè)看卡車發(fā)動(dòng)機(jī)怠速1900 r/min 舉升操作手柄在下降位時(shí)下降壓是否達(dá)到設(shè)計(jì)壓力1900 psi（13.100 MPa）；⑤制動(dòng)系統(tǒng)檢測(cè)看對(duì)比壓將駐車制動(dòng)、工作制動(dòng)、輪制動(dòng)測(cè)試得到的壓力與卡車制動(dòng)設(shè)計(jì)壓力進(jìn)行對(duì)比（駐車制動(dòng)2500 psi、工作制動(dòng)1500 psi（10.342 MPa）、輪制動(dòng)1580 psi（10.893 MPa）某一區(qū)域壓力比對(duì)異常即可斷定該系統(tǒng)出現(xiàn)故障，此時(shí)維修人員要根據(jù)該部位的閥件組成進(jìn)行分段，通常將液壓系統(tǒng)中支路上的單向閥、減壓閥、限壓閥、溢流閥等作為一段功能油路進(jìn)行斷開，通過分析各閥件在相關(guān)油路中的作用判斷故障點(diǎn)（例如使用儀表測(cè)試駐車制動(dòng)壓力＜2500 psi 或壓力不穩(wěn)定即可斷定駐車制動(dòng)減壓閥故障）。

5.2 “451”故障診斷法取得的成效

“451”液壓故障診斷法的應(yīng)用使卡車液壓故障排除速度提升50%以上，有效消除了制約220 t 卡車使用效率的一大不利因素，車間所承修的設(shè)備在逐年老化的情況下出動(dòng)率不斷攀升，同時(shí)也為維修人員到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)快速排除故障提供了指導(dǎo)思路。使維修人員在液壓故障處理過程中準(zhǔn)確找到故障點(diǎn)，提高維修人員工作效率，消除了廣大員工處理故障時(shí)的技術(shù)難點(diǎn)，避免重復(fù)故障的出現(xiàn)，確保液壓故障不過夜，當(dāng)日出現(xiàn)當(dāng)日排除。同時(shí)避免故障擴(kuò)大、造成相關(guān)部件的損壞，降低維修成本，該診斷法現(xiàn)已在汽修車間范圍內(nèi)全面推廣應(yīng)用。

6 結(jié)束語(yǔ)

汽修車間一直將創(chuàng)新維修方式及理念作為車間發(fā)展的動(dòng)力，“451”液壓故障診斷法的應(yīng)用得到了鉗工班組的一致認(rèn)可，攻克了制約卡車液壓故障維修工作效率與維修質(zhì)量的技術(shù)難點(diǎn)，確?？ㄜ嚢踩咝н\(yùn)行。