【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 定的轉(zhuǎn)向速度（即要求進(jìn)入轉(zhuǎn)向液壓缸的 油液流量恒定）。轉(zhuǎn)向液壓缸的油液主要來(lái)自轉(zhuǎn)向液壓泵 4，在發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速（ 1600r/min）下轉(zhuǎn)向液ZL30裝載機(jī)液壓系統(tǒng)的可靠性分析及改造設(shè)計(jì) 第 12 頁(yè) 共 69 頁(yè) 壓泵的流量為 77L/min 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)受其他負(fù)荷影響而轉(zhuǎn)速下降時(shí)，就會(huì)影響轉(zhuǎn)向速度的穩(wěn)定性。這時(shí)就需要從輔助液壓泵 6通過(guò)流量換向閥 5補(bǔ)入轉(zhuǎn)向泵 4所減少的流量，以保證轉(zhuǎn)向油路的流量穩(wěn)定。當(dāng)流量換向閥 5 在相應(yīng)位置時(shí)，也可將輔助液壓泵多余的或全部液壓油共給工作裝置油路，以加快動(dòng)臂升降液壓缸和鏟斗液壓缸的動(dòng)作速度，縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間和提高生產(chǎn)效率。 裝載機(jī)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)要求轉(zhuǎn)向靈活，因此，轉(zhuǎn)向隨動(dòng)閥 16 采取負(fù)封閉式的轉(zhuǎn)向過(guò)渡形式 ，這樣還能防止突然轉(zhuǎn)向時(shí)使系統(tǒng)壓力突然升高。同時(shí)還設(shè)置了一個(gè)緊鎖閥 17 來(lái)防止轉(zhuǎn)向液壓缸發(fā)生竄動(dòng)。若操縱轉(zhuǎn)向盤(pán)使轉(zhuǎn)向隨動(dòng)閥 16工作在左為和右為時(shí)，系統(tǒng)的壓力升高，立即打開(kāi)緊鎖閥 17，使油液進(jìn)入轉(zhuǎn)向液壓缸以驅(qū)動(dòng)活塞伸縮，使車(chē)輛轉(zhuǎn)向。同時(shí)，前車(chē)架上的反饋桿隨著前，后車(chē)架的相對(duì)偏轉(zhuǎn)而通過(guò)出齒輪齒條傳動(dòng)使轉(zhuǎn)向隨動(dòng)閥的閥體同時(shí)移動(dòng)并關(guān)閉閥口，使轉(zhuǎn)向動(dòng)作停止。當(dāng)轉(zhuǎn)向盤(pán)停止在某一角度上時(shí)，轉(zhuǎn)向液壓缸也停止在相應(yīng)位置上，裝載機(jī)便動(dòng)作沿著相應(yīng)的轉(zhuǎn)向半徑運(yùn)動(dòng)。若繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)向盤(pán)，隨動(dòng)閥的閥口將始終打開(kāi)，轉(zhuǎn)向過(guò)程也將繼續(xù)進(jìn)行。因此， 前，后車(chē)架的相對(duì)轉(zhuǎn)角始終隨著轉(zhuǎn)向盤(pán)的轉(zhuǎn)角。鎖緊閥 17 的作用是在裝載機(jī)直線行駛時(shí)防止轉(zhuǎn)向液壓缸竄動(dòng)時(shí)產(chǎn)生液壓沖擊，造成管路系統(tǒng)損壞。另外，當(dāng)轉(zhuǎn)向液壓泵 4和輔助液壓泵 6出現(xiàn)故障或管路發(fā)生損壞時(shí)，鎖緊閥 17 將復(fù)位并關(guān)閉轉(zhuǎn)向液壓缸的油路，從而保證裝載機(jī)不擺頭。 換擋 換擋的工作原理：蓄能器端部的活塞裝在活塞缸內(nèi)，右端頂在彈簧上，大小彈簧右端分別頂在主壓力閥和殼體的凸臺(tái)上?；钊蠖伺c端部的螺塞間形成油室，并通過(guò)油道與換向閥的連通油道相通。在這段油道上裝有單向閥和節(jié)流孔。換擋時(shí)油路的液壓流入換擋離合器的油 缸，從而使油路中油壓降低，蓄能器油室的油室經(jīng)單向閥補(bǔ)充油液，使制動(dòng)器或離合器迅速結(jié)合。同時(shí)由于油室的油流出，在主壓力閥控制油道的作用下，閥桿左移使系統(tǒng)的油壓下降，當(dāng)主、從動(dòng)盤(pán)貼緊時(shí)，油缸停止移動(dòng)，油壓上升，一部分油液經(jīng)節(jié)流孔流向油室，油室的壓力逐漸升高，推動(dòng)活塞右移，壓縮彈簧，主壓力閥的閥桿右移，這樣系統(tǒng)的油壓便逐漸升高，使主、從動(dòng)部件結(jié)合平穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)換擋。 單向閥的作用在于及時(shí)向換擋制動(dòng)器或離合器的油缸補(bǔ)油，使換擋迅速。同華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 13 頁(yè) 共 69 頁(yè) 時(shí)在補(bǔ)油后，使主壓力閥的閥桿左移，降低換擋開(kāi)始時(shí)系統(tǒng)的壓力。節(jié)流孔的作用在 于換擋后使系統(tǒng)的壓力逐漸地上升，從而換擋制動(dòng)器或離合器的主、從動(dòng)摩擦片逐漸壓緊，使換擋柔和無(wú)沖擊。 自動(dòng)限位裝置 為了提高生產(chǎn)效率和避免液壓缸活塞達(dá)到極限位置而造成安全閥的頻繁啟閉，在工作裝置和換向閥上裝有自動(dòng)限位裝置，以實(shí)現(xiàn)工作中鏟斗的自動(dòng)放平。在動(dòng)臂后鉸點(diǎn)和轉(zhuǎn)斗液壓缸處裝有自動(dòng)限位行程開(kāi)關(guān)。當(dāng)動(dòng)臂舉升到高位置或鏟斗隨動(dòng)臂下降到與停機(jī)面最好水平的位置時(shí)，觸點(diǎn)碰到行程開(kāi)關(guān)，發(fā)出信號(hào)使電磁換向閥 11動(dòng)作，使其右位工作。這時(shí)，氣動(dòng)系統(tǒng)接通氣路，儲(chǔ)氣筒內(nèi)的壓縮空氣進(jìn)入換向閥 14 或 8的端部，松開(kāi)彈跳定位 鋼球。閥心便在彈簧的作用下回到中位，液壓缸停止動(dòng)作。當(dāng)行程開(kāi)關(guān)脫開(kāi)觸點(diǎn)時(shí)，電磁換向閥斷電而使其回到常位，這時(shí)進(jìn)氣通道被關(guān)閉，閥體內(nèi)的壓縮空氣從放氣孔排出。 ZL30裝載機(jī)液壓系統(tǒng)的可靠性分析及改造設(shè)計(jì) 第 14 頁(yè) 共 69 頁(yè) 第 3 章 ZL30 裝載機(jī)液壓系統(tǒng)常見(jiàn)故障分析 裝載機(jī) 液壓系統(tǒng)故障的定義及特點(diǎn) 在對(duì)產(chǎn)品的可靠性評(píng)價(jià)與分析中，明確故障的定義是十分重要的。它是可靠性分析和設(shè)計(jì)的前提，又是可靠性評(píng)價(jià)的依據(jù)。這是因?yàn)?，?duì)故障的含義理解不同，其可靠特征量指標(biāo) (如故障概率、故障率等 )、數(shù)據(jù)處理及其評(píng)估結(jié)果可能不同。液壓故障是指液壓元件和液壓系統(tǒng)不符合原規(guī)定條 件下所發(fā)生的故障。因此，故障與人們預(yù)先對(duì)產(chǎn)品規(guī)定的要求、任務(wù)密切相關(guān)。判斷產(chǎn)品是不是發(fā)生故障，必須由業(yè)務(wù)主管部門(mén) (或用戶與生產(chǎn)廠預(yù)先商定 )制定出具體的產(chǎn)品的故障判別標(biāo)準(zhǔn)，即故障判據(jù)。 裝載機(jī) 液壓系統(tǒng)的故障既不像機(jī)械傳動(dòng)那樣顯而易見(jiàn)，又不如電氣傳動(dòng)那樣易于檢測(cè)，它與其相比具有以下特點(diǎn)： ①故障的多樣性和復(fù)雜性 液壓系統(tǒng)出現(xiàn)的故障可能是多種多樣的，而且在大多數(shù)情況下是幾個(gè)故障同時(shí)出現(xiàn)。例如：系統(tǒng)的壓力不穩(wěn)定，常和振動(dòng)噪聲故障同時(shí)出現(xiàn)，而系統(tǒng)壓力達(dá)不到要求經(jīng)常又和動(dòng)作故障聯(lián)系起來(lái)；甚至機(jī)械、電氣部分的弊病也會(huì)與液 壓系統(tǒng)的故障交織在一起，使得故障變得復(fù)雜、新系統(tǒng)的調(diào)試更是如此。 ②故障的隱蔽性 液壓系統(tǒng)是依靠在密閉管道內(nèi)并具有一定壓力能的油液來(lái)傳遞動(dòng)力的，系統(tǒng)所采用的元件內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作狀況不能從外表進(jìn)行直接觀察。因此，它的故障具有隱蔽性，不如機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)故障那樣直觀，而又不如電氣傳動(dòng)系統(tǒng)那樣易于檢測(cè)。 ③引起同一故障原因和同一原因引起故障的多樣性 液壓系統(tǒng)同一故障引起的原因可能有多個(gè)，而且這些原因常常是互相交織在一起互相影響。如：系統(tǒng)壓力達(dá)不到要求，其產(chǎn)生原因可能是泵引起的，也可能是溢流閥引起的，也可能是兩者同時(shí)作用 的結(jié)果。此外，油的粘度是否合適，以及系統(tǒng)的泄漏等都可能引起系統(tǒng)壓力不足。 另一方面，液壓系統(tǒng)中往往是同一原因，但因其程度不同、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不同以及與它配合的機(jī)械機(jī)構(gòu)的不同，所引起故障現(xiàn)象也可以是多種多樣的。如同樣華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 15 頁(yè) 共 69 頁(yè) 是系 統(tǒng)吸入空氣，嚴(yán)重時(shí)能使泵吸不進(jìn)油；輕者會(huì)引起流量、壓力的波動(dòng)， 輕微時(shí) 會(huì) 產(chǎn)生噪聲，造成機(jī)械部件運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的爬行。 ④故障產(chǎn)生的偶然性與必然性 液壓系統(tǒng)中的故障有時(shí)是偶然發(fā)生的，有時(shí)是必然發(fā)生的。故障偶然發(fā)生的情況如：油液中的污物偶然卡死溢流閥的阻尼孔或換向閥的閥芯，使系統(tǒng)突然失壓或不能換向；電網(wǎng)電壓 的驟然變化，使電磁鐵吸合不正常而引起電磁閥不能正常工作。這些故障不是經(jīng)常發(fā)生的，也沒(méi)有一定的規(guī)律。故障必然發(fā)生的情況是指那些持續(xù)不斷經(jīng)常發(fā)生，并具有一定規(guī)律的原因引起的故障。如油液粘度低引起的系統(tǒng)泄漏、液壓泵內(nèi)部間隙大內(nèi)泄漏增加導(dǎo)致泵的容積效率下降等。 ⑤故障的產(chǎn)生與使用條件的密切相關(guān)性 同一系統(tǒng)往往隨著使用條件的不同，而產(chǎn)生不同的故障。例如環(huán)境溫度低，使油液粘度增大引起液壓泵吸油困難；環(huán)境溫度高，油液粘度下降引起系統(tǒng)泄漏和壓力不足等故障。系統(tǒng)在不干凈的環(huán)境工作時(shí)，往往會(huì)引起油的嚴(yán)重污染，并導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)故障 。另外，操作維護(hù)人員的技術(shù)水平也會(huì)影響到系統(tǒng)的正常工作。 ⑥故障難于分析判斷而易于處理 由于液壓系統(tǒng)故障具有上述特性，所以當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障后，要想很快確定故障部位及產(chǎn)生的原因是比較困難的。必須對(duì)故障進(jìn)行認(rèn)真地檢查、分析、判斷，才能找出其故障部位及其原因。然而，一旦找出原因后，往往處理卻比較容易，有的甚至稍加調(diào)節(jié)或清洗即可。 裝載機(jī) 液壓系統(tǒng)故障的判定依據(jù)及分類(lèi) 裝載機(jī) 液壓系統(tǒng)故障的判定依據(jù) 按定義判定液壓系統(tǒng)故障類(lèi)別時(shí)，各類(lèi)故障是互不相容的。即對(duì)某一故障，只能判定為某一分類(lèi)方法中的一種。制定產(chǎn)品 的故障判據(jù)時(shí)，一般應(yīng)遵循的原則是： ①不能在規(guī)定條件下喪失功能。 ②故障判據(jù)的界限值根據(jù)可接受的性能來(lái)確定。 ③不同產(chǎn)品可按該產(chǎn)品的主要性能指標(biāo)來(lái)衡量。 判定基本故障的類(lèi)別時(shí)，應(yīng)以其最終的后果作為分類(lèi)的依據(jù)。判定故障類(lèi)別時(shí)，可參考一 裝載機(jī)液壓系統(tǒng) 故障示例。 ZL30裝載機(jī)液壓系統(tǒng)的可靠性分析及改造設(shè)計(jì) 第 16 頁(yè) 共 69 頁(yè) 由于各種液壓 系統(tǒng) 的結(jié)構(gòu)、制造水平和使用條件不同，同一名稱故障所導(dǎo)致后果及排除故障的難易程度會(huì)有很大差別，因此不能完全照搬，而應(yīng)按本判定原則，參照實(shí)例，根據(jù)具體情況來(lái)確定其類(lèi)別。下面是部分液壓元件的故障判據(jù)。 ①軸向柱塞泵故障判據(jù) 格品指標(biāo)的 50%。 、粘銅或燒蝕。 。 。 ，或變量機(jī)構(gòu)的變量特性低于合格品指標(biāo)的 10%以上。 f有滴狀外漏。 ②壓力控制閥故障判據(jù) 。 ，控制壓力發(fā)生很大振擺。 。 10%。 （算做故障）。 ③方向控制閥故障判據(jù) 、復(fù)位 (對(duì)中 )時(shí)間超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值的 10%。 10%。 ，嘯叫或抖動(dòng)現(xiàn)象。 。 （算做故障）。 ④液壓缸故障判據(jù) 。 （包括焊縫）出現(xiàn)裂紋。 。 裝載機(jī) 液壓系統(tǒng)故障的分類(lèi) ① 按液壓故障發(fā)生的時(shí)間性分類(lèi) 早發(fā)性故障：這是由于液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，壓元件的設(shè)計(jì)、制造、裝配及液系華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 17 頁(yè) 共 69 頁(yè) 統(tǒng)的安裝調(diào)試等方面存在問(wèn)題引起的。如新購(gòu)買(mǎi)的液壓設(shè)備嚴(yán)重泄漏和噪聲大等故障，一般通過(guò)重新檢驗(yàn)測(cè)試和重新安裝、調(diào)試是可以解決的。如果是設(shè)計(jì)上的不合理或液壓元件制造上存在問(wèn)題，就必須改進(jìn)設(shè)計(jì)，更換液壓元 件才能解決。 突發(fā)性故障：這是由于各種不利因素的偶然的外界影響因素共同作用的結(jié)果，這種故障發(fā)生的特點(diǎn)具有偶然性。如液壓閥卡死不能換向；液壓缸油管破裂，造成系統(tǒng)壓力下降；液壓泵壓力失調(diào)等等。這種故障都具有偶然性和突發(fā)性，一般與使用時(shí)間無(wú)關(guān)，因而難以預(yù)測(cè)，但它一般不影響液壓設(shè)備的壽命，容易排除。 漸發(fā)性故障：這是由于各種液壓元件和液壓油各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)的劣化過(guò)程逐漸發(fā)展而形成的。劣化過(guò)程主要包括磨損、腐蝕、疲勞、老化、污染等因素。這種故障的特點(diǎn)是其發(fā)生概率與使用時(shí)間有關(guān)，它只是在元件的有效壽命的后期才明顯地表現(xiàn)出 來(lái)。漸進(jìn)性故障一旦發(fā)生，則說(shuō)明該液壓設(shè)備或設(shè)備的部分元件已經(jīng)老齡化了。如液壓缸、液壓泵、液壓馬達(dá)的磨損造成的內(nèi)泄漏逐漸增大，當(dāng)達(dá)到某一泄漏量時(shí)，故障就明顯地表現(xiàn)出來(lái)了；密封圈等密封件的老化隨時(shí)間而加劇，當(dāng)達(dá)到有效壽命期時(shí)就失去了密封作用，導(dǎo)致系統(tǒng)嚴(yán)重泄漏；液壓元件中的壓力彈簧的疲勞隨時(shí)間而加劇，當(dāng)達(dá)到疲勞極限時(shí)，液壓元件就失去了控制作用；液壓油的變質(zhì)是隨時(shí)間加劇的等等。由于這種故障具有逐漸發(fā)展的性質(zhì)，所以這種故障通常是可以預(yù)測(cè)。 ②按液壓故障特性分類(lèi) 共性故障：共性故障是指各類(lèi)液壓系統(tǒng)和液壓元件都常出現(xiàn)的液 壓故障，其故障的特點(diǎn)是相同的。如振動(dòng)和噪聲、液壓沖擊、爬行、泄漏、高溫、進(jìn)氣等故障。由于這些故障的機(jī)理分析現(xiàn)已比較全面，所以故障規(guī)律較強(qiáng)，可靠性分析也比較容易。 個(gè)性故障：個(gè)性故障是指各類(lèi)液壓設(shè)備的液壓系統(tǒng)和液壓元件所具有的特有液壓功能所出現(xiàn)的特殊性故障。其故障的特點(diǎn)是各不相同的。如各類(lèi)壓力設(shè)備的液壓保壓功能；各類(lèi)機(jī)床的自動(dòng)換向功能等等。其故障特性均為個(gè)別特殊故障，故均稱為個(gè)性故障。 理性故障：理性故障是由于液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理或不完善、液壓元件結(jié)計(jì)不合理或選用不當(dāng)而引起的故障。如溢流閥額定流量選小了，導(dǎo)致溢 流閥過(guò)載而發(fā)出尖叫聲等等。這類(lèi)故障必須通過(guò)設(shè)計(jì)理論分析和系統(tǒng)性能驗(yàn)算后，才能最終加ZL30裝載機(jī)液壓系統(tǒng)的可靠性分析及改造設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 共 69 頁(yè) 以判斷。 ③ 根據(jù)故障發(fā)生的原因分類(lèi) 固有故障：由于各液壓 系統(tǒng) 生產(chǎn)單位的設(shè)計(jì)、加工、制造以及管理水平高低不同，各個(gè)環(huán)節(jié)很難保證質(zhì)量絕對(duì)可靠，液壓 系統(tǒng) 作為產(chǎn)品出廠后，就不可避免地帶許多固有缺陷，為液壓 系統(tǒng) 在使用過(guò)程中潛伏了故障隱患。這類(lèi)故障很多，例如：零件某一局部結(jié)構(gòu)件形狀、尺寸設(shè)計(jì)的不合理、造成局部應(yīng)力集中、過(guò)早出現(xiàn)疲勞破壞；零件材質(zhì)存在缺陷而使強(qiáng)度不足；機(jī)加工、熱處理、焊接等產(chǎn)生殘余變形而使零部件幾何形狀誤差超限；組裝過(guò)程中， 各種連接松緊程度、配合間隙不符合規(guī)定等等，這些固有缺陷都會(huì)引起液壓 系統(tǒng) 發(fā)生故障。 人為故障：由于現(xiàn)場(chǎng)使用，操作人員未按照使用說(shuō)明要求去操作，或者即使按要求操作但出現(xiàn)一些特殊情況時(shí)，未及時(shí)恰當(dāng)處理而出現(xiàn)的所有故障，都?xì)w結(jié)為此類(lèi)故障。例如：過(guò)快的升降、反向操作引起沖擊而造成某些連接件等到的破壞；某些部位出現(xiàn)蹩卡現(xiàn)象后仍繼續(xù)操作而造成構(gòu)件破壞等。 環(huán)境故障：這種故障主要指由于與液壓 系統(tǒng) 相配套的機(jī)械設(shè)備 (裝載機(jī) 、 采煤機(jī) 等 )和 工作環(huán)境的溫度 等原因所引起的故障。例如： 裝載機(jī)工作環(huán)境溫度過(guò)高， 當(dāng)開(kāi)始工作時(shí)，油溫上升很快， 超過(guò)設(shè)計(jì)上限。油溫過(guò)高使系統(tǒng)油液粘度下降，破壞了液壓元件運(yùn)動(dòng)副間油膜，致使金屬直接接觸，機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲將會(huì)增大，同時(shí)增加磨損，導(dǎo)致液壓元件出現(xiàn)泄漏及其它故障，而這又會(huì)加快系統(tǒng)的溫升 等。 耗損故障：這種故障是指由磨損、老化、腐蝕等原因引所引起的故障。例如：液壓支架各運(yùn)動(dòng)副表面磨損超限，使液壓支架整體剛度下降；構(gòu)件材化， 使機(jī)械性能下降、強(qiáng)度降低；密封表面腐蝕引起密封失效等。 ⑤根據(jù)故障的從屬關(guān)系分類(lèi) 基本故障：這種故障是指液壓 系統(tǒng) 零部件本身內(nèi)在因素或缺陷所導(dǎo)致的故障。它包括由于構(gòu)件強(qiáng)度、材質(zhì)、加工和裝配工藝等原因 所引起的過(guò)度變形、斷裂、過(guò)度磨損、老化、腐蝕、緊固件松動(dòng)或失效、密封件失效等。這些故障是反映液壓 系統(tǒng) 可靠性高低的基本故障，是計(jì)算可靠性指標(biāo)的依據(jù)。 從屬故障：這種故障是指液壓 系統(tǒng) 由于外部因素 (如違章操作，外界偶然事故等 )所引起或由基本故障所導(dǎo)致產(chǎn)生的派生故障。例如：裝載機(jī) 液控單向閥密封件失效，導(dǎo)致 液壓系統(tǒng) 下腔液體泄漏， 裝載機(jī)動(dòng)臂提升力 下降。密封件失效為華北科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 第 19 頁(yè) 共 69 頁(yè)