VDK602頂掛車液壓系統(tǒng)故障分析

林賀章 羅志鋼 魏和文

摘 要：液壓頂掛車是航空勤務中使用的一種裝掛機械。由于其工況復雜，在作業(yè)中會出現各種故障，其中液壓故障最為常見。為了縮短故障診斷及排除時間，本文詳細介紹了頂掛車液壓系統(tǒng)的工作原理、故障分析方法、典型故障的危害及解決措施，為維修頂掛車提供技術指導。

關鍵詞：頂掛車;液壓系統(tǒng);故障分析

VDK602頂掛車是航空保障勤務部門專門給飛機掛載大型航空裝備的一種裝掛機械，其工作原理類似正向挖掘車。柴油發(fā)動機帶動液壓泵，把機械能轉化為液壓油的壓力來驅動液壓馬達使頂掛車行走，驅動油缸使頂掛臂和托盤舉升、偏擺、旋轉、滾動和前后移動等，把大型航空裝備掛載到飛機的外掛點上。液壓系統(tǒng)是頂掛車的主要組成部分，其發(fā)生故障不僅影響工作效率，同時對飛機和頂掛的大型航空裝備造成重大的安全隱患。因此，對頂掛車液壓系統(tǒng)的分析及故障診斷尤為重要。 1.液壓系統(tǒng)的基本組成和原理

頂掛車的液壓系統(tǒng)有兩部分，一部分是行走液壓子系統(tǒng)，柴油機帶動柱塞泵產生高壓液壓油，液壓油驅動液壓馬達，馬達驅動頂掛車行走;另一部分是頂掛作業(yè)液壓子系統(tǒng)，柴油機帶動雙聯齒輪泵產生高壓液壓油，經由多個電磁閥控制，最后驅動油缸工作。

1.1行走液壓子系統(tǒng)工作原理

圖1 行走工作原理圖

（1）主油箱 （2）吸油過濾器 （3）柱塞泵 （4）高壓過濾器 （5）左液壓馬達 （6）右液壓馬達 （7）行走電磁閥 （8）變速電磁閥 （9）回油過濾器 （10）雙聯齒輪泵 （11）蓄能器 （12）制動器 （13）測壓接頭

行走工作原理如圖1，柴油機啟動，帶動變量柱塞泵和雙聯齒輪泵轉動，行走控制系統(tǒng)工作，當踩下油門踏板，柴油機轉速升高，柱塞泵使液壓油產生高壓，液壓油通過管路A，正向進入液壓馬達，馬達帶動前輪一起旋轉。柴油機轉速越快，柱塞泵也轉得越快，產生的高壓油越多，進入液壓馬達的油量越多，馬達轉速越快，頂掛車行駛速度越快。液壓馬達采用雙排量馬達，可以雙排量檔位切換，當切換到高速行駛模式時，變速電磁閥工作，控制柱塞泵液壓油閥打開，經管路D進入液壓馬達，打開半排量液壓閥，液壓馬達在相同的工況下輸出的扭矩減少一半，而輸出的轉速卻提高一半，達到高速行駛的目的。當需要倒車時，撥動 “倒車檔”，換向電磁閥工作，液壓油經B路油管反向進入馬達，反向推動液壓馬達旋轉，從而達到倒車目的。

制動工作原理如圖1，當頂掛車需要行車制動時，踩下制動踏板，踏板帶動制動器工作，儲存在蓄能器中的高壓油經由管路C進入液壓馬達鼓式制動器內，驅動剎車片張開，實現行車制動。行車制動器具有比例增壓功能，剎車踏板踩下行程越大輸出的液壓油壓力越大，剎車效果越明顯。安裝在制動回路上的蓄能器能夠在柴油機停止的情況下仍然可以進行不少于10次有效制動。當蓄能器中的壓力低于設定的值時，雙聯齒輪泵中的小排量泵輸出的液壓油通過充液閥優(yōu)先供給蓄能器，當蓄能器中的壓力達到設定值時，蓄能器停止充油，液壓油通過充液閥后進入頂掛作業(yè)回路。

1.2頂掛作業(yè)液壓子系統(tǒng)工作原理

圖2 頂掛作業(yè)原理圖

（1）主油箱 （2）吸油過濾器 （3）回油過濾器 （4）雙聯齒輪泵 （5）優(yōu)先閥 （6）液壓轉向器 （7）溢流閥 （8）充液閥 （9）合流閥 （10）多路換向閥 （11）升降單向平衡閥 （12）偏擺雙向平衡閥 （13）縱移雙向液壓鎖 （14）旋轉雙向液壓鎖 （15）俯仰液壓鎖 （16）滾動液壓鎖 （17）左開合液壓鎖 （18）右開合液壓鎖 （19）散熱器 （20）手搖泵

當進行頂掛作業(yè)時，柴油機帶動雙聯齒輪泵中小排量泵輸出液壓油經過優(yōu)先閥、充液閥、合流閥、多路轉換閥、溢流閥后進入各個頂掛作業(yè)油缸，現實頂掛作業(yè)。其中滾動、俯仰、縱移和旋轉由于油缸的運行速度較低，采用小流量開關閥控制，而升降和偏擺運動油缸的運行速度變化范圍較大，采用比例閥來控制。

當需要進行快速頂掛作業(yè)時，按下“快速”按鈕，電磁閥控制雙聯齒輪泵中小泵和大泵輸出的液壓油經過合流閥后，共同進入作業(yè)油缸，實現快速頂掛作業(yè)。在升降回路上選擇比例控制閥，當需要中速升降時，液壓油經過多路換向閥進入升降油缸;當需要慢速升降時，液壓油進行比例節(jié)流后進入升降油缸，實現慢速頂掛作業(yè)。

當起升臂需要快速偏擺作業(yè)時，按下“快速”按鈕，液壓油經過多路換向閥中的比例換向閥片后進入偏擺油缸;當起升臂需要慢速偏擺作業(yè)時，按下“慢速”按鈕，這時的比例換向閥片在電磁閥控制器的作用下節(jié)流口開度變小，導致進入偏擺油缸的液壓油減少，起升臂實現“慢速”偏擺控制。

當頂掛車需要轉向時，方向盤與優(yōu)先閥的控制接口相連接，方向盤轉動帶動液壓轉向器一起轉動，雙聯齒輪泵中大排量泵輸出的液壓油經過優(yōu)先閥優(yōu)先供給液壓轉向器，根據轉向器的轉角確定進入轉向油缸液壓油的量，液壓油進入轉向油缸后推動活塞桿移動，實現頂掛車的左右轉向。在不轉向或轉向慢時多余的油經由優(yōu)先閥供給頂掛作業(yè)回路。

2.液壓系統(tǒng)故障分析檢查

為縮短故障診斷排除時間，維修人員應熟悉頂掛車液壓系統(tǒng)的結構，了解液壓系統(tǒng)的工作原理及故障產生機理。由于液壓系統(tǒng)故障較為復雜，維修人員需要根據頂掛車故障現象，結合自身的維修經驗，按照液壓油流向順序，對可疑部件逐一分析檢查，逐步診斷排除故障。

2.1 行車故障分析

頂掛車發(fā)生行走故障時依次分析檢查：主油箱—吸油過濾器—回油過濾器—柱塞泵—液壓馬達—行走電磁閥—換向電磁閥—管路—蓄能閥—制動器。具體方法按下列順序進行：（1）檢查液壓油油量。當液壓油箱油量不足時，柱塞泵吸空，導致整機無動作，此時應補充相同牌號液壓油至標準位置。檢查吸油管是否破裂，接頭是否有松動等，它們會造成柱塞泵吸空。（2）檢查吸油過濾器和回油過濾器。若異物或微小雜質進入液壓系統(tǒng)，它們會擦傷泵、卡住閥、阻塞油口從而造成故障。拆下過濾器濾芯，檢查濾芯是否有堵塞或吸扁等，檢查濾芯表面油污附著情況，清洗或更換濾芯。檢查濾芯底部是否有金屬顆?；蛩樾?，如果有銅或鐵屑表明液壓泵、液壓馬達或閥可能已經損壞或將要損壞，如有橡膠類則表示液壓油缸密封件損壞。（3）檢查柱塞泵與發(fā)動機連接。聽是否有異響，當連接柱塞泵與發(fā)動機聯軸器損壞時，導致動力不能輸出，此時應該修復或更換聯軸器，排除機械故障。（4）檢查變量柱塞泵。一看，在油泵測壓口（13）安裝油壓表，觀察測壓點的壓力值;二聽，聽柱塞泵噪聲是否過大;三摸，用手觸摸泵外殼，柱塞泵正常工作溫度在55℃左右，如果超過60℃以上就應檢查原因，另外用手觸摸運動部件和油管，感覺有無明顯振動;四聞，聞液壓油是否有異味。若為柱塞泵故障，應更換或維修柱塞泵。（5）檢查液壓管路。查看是否滲油，進氣，觀察管路和各個接頭，看是否有滲油，是否有氣泡，假如有，加固或者更換墊片或油管。（6）檢查控制電磁閥。先靠近聽或者用聽診器聽，看能否聽見有正常吸通的聲音，假如沒有，可以用萬用表測量電磁閥輸入電信號是否正常。假如故障，排除電路或者更換電磁閥。（7）檢查蓄能器。檢查蓄能器外觀是否變形損壞，是否滲油。如果緊固螺母松動，容易導致蓄能器向外漏油，檢查密封圈是否安裝到位，如果仍然漏油，則需更換相關零件。檢查蓄能器的膠囊是否有氣，假如沒氣，說明膠囊漏氣，則需要更換膠囊。（8）檢查液壓馬達?？词欠裼袧B油，碰撞損壞，假如只有一個馬達不動作，首先檢查該馬達是否存在故障。左右兩馬達同時故障的概率比較小，假如兩馬達同時無動作，應該首先排除前面的問題。

2.2 頂掛作業(yè)故障分析

頂掛作業(yè)液壓系統(tǒng)故障一般分為兩種類型，即“全身癱瘓”、“個別失靈”。 “全身癱瘓”型故障頂掛作業(yè)所有動作均不能工作，故障點應處于主油箱至多向轉換閥之間公共部分。還有另外一個判斷方法：手動操作手搖泵和其他一個作業(yè)手柄，看是否有動作，假如有動作則屬于公共部分故障;換另外一個作業(yè)手柄看，假如有動作，則之前的一個作業(yè)回路發(fā)生“個別失靈”。

“全身癱瘓”故障時依次檢查：主油箱 -吸油過濾器 -回油過濾器-雙聯齒輪泵-溢流閥-充液閥-合流閥-散熱器 -手搖泵。具體方法如下：（1）檢查雙聯齒輪泵。齒輪泵嚴重磨損或損壞，造成泵的輸出流量、壓力不足，從而引起整機動作遲緩無力或完全不動作;齒輪泵與發(fā)動機之間的傳動連接損壞，這時柴油機不能帶動齒輪泵，泵口也就沒有壓力油輸出，故整機不動作。（2）檢查溢流閥。溢流閥是壓力控制閥，在液壓回路中起到定壓溢流，穩(wěn)壓，系統(tǒng)卸荷和安全保護作用。錐閥的錐面磨損，閥芯阻尼孔堵塞，壓力調節(jié)不正常、彈簧折斷等。這些均會造成整個作業(yè)子系統(tǒng)壓力不足，引起動作遲緩無力，甚至不能動作。（3）檢查充液閥、合流閥。檢查閥體的外觀，看是否有滲油的情況？假如有，拆下查看橡膠墊是否老化失效，視情更換，假如還不能解決問題，更換整個閥體。（4）檢查散熱器。液壓系統(tǒng)中高溫油在換熱器中與流動空氣進行熱交換，使油溫降至工作溫度以內確保主機可以連續(xù)正常運轉。由于長時間的散熱可能密封圈老化需要更換，或者油路有堵塞造成流油不通等。

“個別失靈”故障時分析?！皞€別失靈”故障是指單個動作喪失或工作不正常。從液壓系統(tǒng)結構上分析，可能的故障點就在該動作的操縱控制部分與執(zhí)行元件之間。具體包括：優(yōu)先閥、液壓轉向器、多路換向閥、升降、偏擺、縱移、旋轉、俯仰、滾動、左開合、右開合等執(zhí)行元件以及其他相關部分。具體故障，需要具體分析。我們以頂掛車轉向故障來舉例分析。

轉向故障以油液流向進行分析檢查如下：（1）檢查方向盤。方向盤為機械式，外觀查看有沒有變形、斷裂情況。有的話則修復或更換。（2）檢查轉向器。轉向器的雙向過載閥失效會造成轉向失靈，跑偏等故障，安全閥失效造成轉向沉重等故障。轉向器進、回油的鋼球單向閥失效會造成轉向沉重。轉子，定子徑向或軸向磨損，造成間隙過大，使內泄漏增大，計量失準，表現為慢轉時轉向沉重而快轉時轉向較輕。此時應該更換轉向器。（3）檢查轉向油缸。轉向缸活塞密封的失效或局部失效，同樣會造成轉向沉重。此時應該更換密封圈。（4）檢查液壓管路及接頭。外觀檢查液壓管路是否有漏油或者變形，接頭是否漏油等，如果有則更換或擰緊加固。

3.液壓系統(tǒng)典型故障的危害及解決措施 3.1油過熱

液壓油過熱的危害主要有：（1） 液壓系統(tǒng)的零件因過熱而膨脹，破壞了零件原來正常的配合間隙。導致摩擦阻力增加、液壓閥容易卡死，并可能加速橡膠密封件老化、變質、破壞，使液壓系統(tǒng)嚴重泄漏。（2） 液壓油粘度、液壓系統(tǒng)工作效率均下降，嚴重時甚至使液壓泵無法正常工作。（3）油液汽化、水分蒸發(fā)，使液壓元件產生穴蝕。（4）油液氧化形成膠狀沉積物，易堵塞濾油器，使液壓系統(tǒng)不能正常工作。

液壓油過熱的原因及解決措施主要有：（1）因散熱器性能差，致使油溫過高。應增大散熱面積，或安裝散熱風扇。（2）正確選用液壓油。油的質量和粘度等級不符合要求，或不同牌號的液壓油混用，造成液壓油粘度過低或過高。（3）避免惡劣環(huán)境中作業(yè)。作業(yè)環(huán)境惡劣，油中易混入雜質和污物。受污染的液壓油進入泵、馬達和閥的配合問隙中，會劃傷和破壞配合表面的精度和粗糙度，使泄漏增加、油溫升高。

3.2進空氣

空氣對液壓油的危害主要有：（1）產生空穴、氣蝕作用，導致金屬和密封材料的破壞;產生噪音、振動，降低液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。（2）使液壓泵的容積效率下降，能量損失增大，液壓系統(tǒng)不能發(fā)揮應有的效能。（3）液壓油導熱性變差，油溫升高，引起化學變化。

進空氣的原因及解決措施主要有：（1）接頭松動或油封、密封環(huán)損壞而吸入空氣。液壓系統(tǒng)應有良好的密封性，各接頭應牢靠固定，并確保油箱密封完好。（2）吸油管路及連接系統(tǒng)的管路被磨穿、擦破或腐蝕而使空氣進入。檢查管路走向及布局，加固各個管路，防止因振動發(fā)生損傷，保持管路的清潔，減少外界腐蝕。（3）加油時由于不注意而產生的氣泡被帶入油箱內并混入系統(tǒng)中。

3.3泄漏

泄漏的危害主要有：（1）液壓系統(tǒng)一旦發(fā)生泄漏，將會使系統(tǒng)壓力建立不起來。（2）液壓油泄漏還會造成停機坪或滑行道污染，對飛機滑行安全產生影響。

泄漏產生的原因及解決措施主要有： （1）設計因素。由于設計中密封結構選用不合理，密封件的選用不合乎規(guī)范。（2）制造和裝配因素。所有的液壓元件及密封部件都有嚴格的尺寸公差、表面處理、表面光潔度及形位公差等要求。由于在制造過程中超差，使得密封件就會有變形、劃傷、壓死或壓不實等現象發(fā)生，使其失去密封功能;液壓元件在裝配中的野蠻操作，過度用力將使零件產生變形，特別是用銅棒等敲打缸體、密封法蘭等。

3.4污染

液壓油受污染的危害主要有：（1）堵塞液壓元件，污染物會堵塞液壓元件進出油，引起動作失靈，還可能引起濾網堵塞，并使濾網完全喪失過濾作用，造成液壓系統(tǒng)的惡性循環(huán)。（2）加速元件磨損，污染顆粒在液壓缸內會刮傷缸筒內表面，加速密封件的損壞，使泄漏增大，引起壓力不足或者動作不穩(wěn)定、速度下降、異常噪聲等故障現象，嚴重影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。（3）加速油液性能的劣化，液壓油中的污染顆粒長期存在，會與油液發(fā)生一些反應，反應生成物會腐蝕元件。

液壓油被污染的主要原因及解決措施：（1）作業(yè)環(huán)境灰塵多，系統(tǒng)外部不清潔。液壓系統(tǒng)長期在灰塵污染嚴重的場地作業(yè)時，最好每季過濾一次油液，每半年更換一次進油濾油器。（2）在加油、檢查油面和檢修作業(yè)時，雜質被帶入系統(tǒng)，通過被損壞的油封、密封環(huán)進入系統(tǒng)。

4.結語

在實際作業(yè)中，為快速地排除故障，應該對操作人員進行專業(yè)培訓，使其對液壓系統(tǒng)的結構及工作原理充分了解，然后根據系統(tǒng)結構，結合自身作業(yè)經驗，分析可能引起故障的原因，逐一排查故障原因。除此之外，操作人員更應該注重在使用過程中對液壓系統(tǒng)的各個部件進行定期檢查、維護和保養(yǎng)，以減少頂掛車液壓系統(tǒng)故障的發(fā)生。

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