修機(jī)｜旋挖鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)提升無(wú)力故障排查

1 故障現(xiàn)象

1 臺(tái)徐工 XR460D 型旋挖鉆機(jī)作業(yè)過(guò)程中，當(dāng)鉆頭鉆滿泥土后執(zhí)行主卷?yè)P(yáng)提升動(dòng)作、并將鉆頭提升至孔口位置時(shí)，主卷?yè)P(yáng)偶爾發(fā)生提升無(wú)力故障，有時(shí)甚至不能提升。但是當(dāng)先導(dǎo)手柄松開三分之一行程時(shí)，主卷?yè)P(yáng)又能正常提升。

2 液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

XR460D 型旋挖鉆機(jī)主卷?yè)P(yáng)最大提升力為520kN，標(biāo)配 JS630 型機(jī)鎖鉆桿，最大鉆孔直徑為 3m，其升降采用液壓驅(qū)動(dòng)方式。工作泵為變量柱塞泵，用于給主卷?yè)P(yáng)升降液壓系統(tǒng)提供壓力油。主卷?yè)P(yáng)換向閥為液控負(fù)載敏感多路閥，裝有壓力傳感器。主卷?yè)P(yáng)提升油壓設(shè)定為32.0MPa，通過(guò)駕駛室內(nèi)的顯示器可隨時(shí)查看主卷?yè)P(yáng)提升、下放時(shí)的油壓值。主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)為力士樂(lè) A6VE160HD1D 型變量馬達(dá)，用于驅(qū)動(dòng)主卷?yè)P(yáng)減速器旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)主卷?yè)P(yáng)的提升、下放動(dòng)作。先導(dǎo)泵為齒輪泵，其輸出的先導(dǎo)壓力油通過(guò)先導(dǎo)手柄驅(qū)動(dòng)主卷?yè)P(yáng)換向閥閥芯移動(dòng)，并控制主卷?yè)P(yáng)變量馬達(dá)的排量。主卷?yè)P(yáng)制動(dòng)、浮動(dòng)的開啟和關(guān)閉均由控制電路的電磁開關(guān)閥控制。主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)原理如圖 1 所示。

3 故障原因分析

根據(jù)故障現(xiàn)象和主卷?yè)P(yáng)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分析故障原因可能有以下 3 個(gè)方面：

3.1 先導(dǎo)油路故障

先導(dǎo)油壓作用在主卷?yè)P(yáng)馬達(dá) X 口（見圖 1），先導(dǎo)手柄輸出的先導(dǎo)壓力油控制主卷?yè)P(yáng)換向閥閥芯動(dòng)作，同時(shí)控制主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)變量機(jī)構(gòu)動(dòng)作。若先導(dǎo)手柄出現(xiàn)故障，可造成先導(dǎo)油壓力異常，導(dǎo)致主卷?yè)P(yáng)換向閥閥芯時(shí)開時(shí)關(guān)、主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的排量不穩(wěn)定。

若先導(dǎo)壓力過(guò)低，主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的排量將變?yōu)樽畲螅鐖D 2 所示。根據(jù)松開先導(dǎo)手柄三分之一行程時(shí)，主卷?yè)P(yáng)又能正常提升的故障現(xiàn)象，該故障可能是先導(dǎo)壓力過(guò)低，造成主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量過(guò)大所致。

3.2 工作油路故障

一是反饋油路不暢。負(fù)載敏感系統(tǒng)中，工作泵輸出液壓油的壓力值等于負(fù)載反饋壓力值加上固定壓差，若反饋油路堵塞，就會(huì)造成工作泵輸出壓力不足。

二是主卷?yè)P(yáng)提升側(cè)的溢流閥卡滯。若主卷?yè)P(yáng)提升側(cè)的溢流閥卡滯，會(huì)造成主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)提升側(cè)的壓力達(dá)不到設(shè)定壓力，導(dǎo)致主卷?yè)P(yáng)提升無(wú)力。

三是主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)變量機(jī)構(gòu)故障。在同等壓力下，主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)輸出扭矩與排量成正比。若主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)變量機(jī)構(gòu)卡滯或內(nèi)部油路堵塞，會(huì)造成其處于最小排量位置。在最小排量時(shí)，主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)輸出扭矩過(guò)小，達(dá)不到主卷?yè)P(yáng)提升要求。

四是主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)切斷壓力過(guò)高。切斷壓力是指主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)最小排量與最大排量轉(zhuǎn)換的臨界壓力，如圖 2 所示。若負(fù)載壓力超過(guò)臨界壓力，主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)樽畲笈帕?；若?fù)載壓力低于臨界壓力，主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)就會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)樽钚∨帕?；若切斷壓力設(shè)定不當(dāng)，就會(huì)降低主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)的輸出扭矩。

3.3 其他故障

一是主卷?yè)P(yáng)浮動(dòng)電磁閥線路接觸不良，造成主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)提升側(cè)壓力油通過(guò)浮動(dòng)電磁閥卸荷；二是主卷?yè)P(yáng)制動(dòng)油路堵塞或制動(dòng)電磁閥線路接觸不良，造成制動(dòng)器抱死。三是鉆具超載，造成主卷?yè)P(yáng)提升困難。

4 故障排查

根據(jù)故障原因分析，我們由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，按照以下順序逐步進(jìn)行了排查，如下所述。檢查該旋挖鉆機(jī)所用鉆桿為 JS630 機(jī)鎖鉆桿，鉆頭為直徑 2m 的撈沙斗，符合使用要求。檢查先導(dǎo)手柄開度正常，在主卷?yè)P(yáng)提升時(shí)檢測(cè)主卷?yè)P(yáng)換向閥液控端口先導(dǎo)油壓在 0 ～3.5MPa 之間，并與手柄開度同步變化，這說(shuō)明先導(dǎo)手柄正常。

在鉆頭滿土后執(zhí)行主卷?yè)P(yáng)提升動(dòng)作，觀察工作泵壓力穩(wěn)定在 21.0 ～ 22.0MPa 范圍，且鉆頭提升速度正常。但是當(dāng)鉆頭提升至孔口位置時(shí)，速度突然變慢并逐漸停止上升，此時(shí)觀察工作泵壓力為 31.5 ～ 32.0MPa，為憋壓溢流狀態(tài)。當(dāng)先導(dǎo)手柄稍微松開一些后，主泵壓力又變回 21.0MPa，速度又恢復(fù)正常。通過(guò)此項(xiàng)排查，可排除反饋油路不暢、浮動(dòng)電磁閥故障和溢流閥卡滯的可能。

檢查主卷?yè)P(yáng)制動(dòng)是否正常。將控制制動(dòng)的管路拆除并封堵，檢查主卷?yè)P(yáng)設(shè)定溢流壓力，發(fā)現(xiàn)提升壓力為 31.5 ～ 32.0MPa，屬于正常。將制動(dòng)管路復(fù)原，用油壓表測(cè)量制動(dòng)口壓力，在執(zhí)行主卷?yè)P(yáng)提升動(dòng)作時(shí)，在主卷?yè)P(yáng)速度變慢或停止時(shí)，制動(dòng)壓力始終是正常值。由此排除制動(dòng)異常的可能。

主 卷 揚(yáng) 馬 達(dá) 為 變 量 馬 達(dá)， 最 大 排 量 為160mL/r，最小排量為 110mL/r。分析認(rèn)為，主 卷 揚(yáng) 馬 達(dá) 正 常 提 升 時(shí) 工 作 壓 力 為 21.0 ～22.0MPa，其排量應(yīng)為最大狀態(tài)；此時(shí)若主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)排量為最小狀態(tài)，主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)輸出扭矩達(dá)不到主卷?yè)P(yáng)所需提升力，使工作壓力上升到31.5 ～ 32.0MPa，其主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)在最小排量時(shí)工作壓力基本上處于溢流狀態(tài)，使速度變慢至停止。

為驗(yàn)證上述分析結(jié)果，我們將控制主卷?yè)P(yáng)馬達(dá)變量的管路拆除并封堵，使馬達(dá)始終處于最大排量。經(jīng)反復(fù)進(jìn)行主卷?yè)P(yáng)提升測(cè)試，檢測(cè)主泵壓力保持在 21.0 ～ 22.0MPa，故障現(xiàn)象消失，這說(shuō)明上述分析結(jié)果正確，應(yīng)重點(diǎn)檢查導(dǎo)致馬達(dá)變量異常的原因。

壓力切斷閥是控制馬達(dá)變量的關(guān)鍵元件，對(duì)馬達(dá)輸出扭矩的影響最為直接。因此，我們將壓力切斷閥調(diào)節(jié)彈簧擰松 2 圈，降低其切斷壓力值，然后反復(fù)進(jìn)行主卷?yè)P(yáng)提升測(cè)試，此時(shí)檢測(cè)工作泵壓力為 21.0 ～ 22.0MPa，故障現(xiàn)象完全消失。至此得出結(jié)論：該故障原因?yàn)橹骶頁(yè)P(yáng)馬達(dá)切斷壓力值設(shè)定過(guò)高，造成其排量突變?yōu)樽钚≈担瑢?dǎo)致其扭矩不足、出現(xiàn)該故障。

此次故障排查說(shuō)明，當(dāng)出現(xiàn)主卷?yè)P(yáng)提升無(wú)力故障時(shí)，應(yīng)結(jié)合故障現(xiàn)象和液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，仔細(xì)觀察相關(guān)參數(shù)變化情況，排除不相關(guān)因素，然后由簡(jiǎn)單到復(fù)雜進(jìn)行逐步排查，便可最終找出主卷?yè)P(yáng)提升困難的原因。

作者：劉志剛 孫超 王轉(zhuǎn)來(lái)

來(lái)源：《工程機(jī)械與維修》2018年第5期