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T Y 2 2 0 J型推土机工作装置液压系统可靠度及常见故障分析 窦春雨， 霍晓强， 沈云峰 工程兵指挥学院工程装备教研室 { 摘要 介绍 T Y 2 2 0 J 型高原履带式推土机工作装置液压系统的组成及工作原理， 为找出工 ； t作装置中的可靠性薄弱环节， 建立工作装置液压系统串一 并联结构可靠性框图， 给出各液压元件 { j的 基本 失效率， 计算各液 压系统的 基本故障 率， 建立了 系统可 靠度表达式。 介绍可靠性 较低的 铲 i 刀液压系统的常见故障原因及排除方法。 ． ． ． ． ． 。 。。 ． ． ． 。 ． ． 。 。 。 ． ．． 。 ． ． ． 关键词 推土机 ； 液压系统 ； 可靠性 故障 栳亚 机 曼 l工 作 装 置 液 压 系 统 工 作 原 理 统 采 用 了 性 能 先 进 的 液 压 先 导 一 主油路式结构形 一 一 一 一 小 一 。 r 一 式， 由铲刀升降液压系统、 铲刀倾斜液压系统和松 如图 1 所示， T Y 2 2 0 J 型高原履带式推土机工作 土器液压系统 3部分组成， 具有操纵轻便、 效率高 装置液压系统由主油路和先导油路两部分组成。 等优点。 主油路 由主液压泵、 主安全 阀、 松土器换 向阀 、 - 6 4-- 24 1 ． 铲刀倾斜先导阀2 ． 铲刀先导阀3 ． 松土器先导阀4 ． 松土器换向阀5 ． 补油阀 6 ． 过载阀7 ． 松土器液压缸8 ． 铲刀换向阀9 ． 液控单向阀1 0 ． 补油阀 1 1 ． 快 坠阀 1 2 ． 铲刀液压缸 l 3 ． 铲刀倾斜液压缸 1 4 ． 铲刀倾斜换向阀 1 5 ． 主安全阀 1 6 ． 主液压泵1 7 ． 粗滤器1 8 ． 蓄能器l 9 ． 先导泵2 0 ． 单向阀2 1 ． 锁止阀2 2 ． 先导安全阀2 3 ． 油箱2 4 ． 泄油补油阀 图 I 工作装置液压 系统图 8 9 1 0 1 l 1 2 l 3 l 4 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 铲刀换向阀 、 铲刀倾斜换 向阀 、 油箱 、 滤油器 、 铲刀 液压缸 、铲刀倾斜液压缸和松土器液压缸等组成 。 主液压泵为 C B 1 6 0型外啮合齿轮泵 ， 安装在动力输 出箱右侧 ， 排量为 1 6 2 I J 1 0 0 0 r ／ m i n 。主安全 阀的 调定压力为 1 4 MP a 。松土器换向阀、 铲刀换 向阀和 铲刀倾斜换 向阀共 同组成多路换 向阀， 安装于油箱 上 ， 它们均在先导油路控制下改变主油路液压油流 动方 向， 从而改变相应工作装置的运动方 向。在松 土器换向阀、 铲刀换向阀和铲刀倾斜换 向阀中还分 别装有单 向阀，其 目的是在提升工作装置过程中 ， 调整换 向阀阀芯工作位置时 ，防止工作装置产生 “ 点头” 现象。铲刀换 向阀和松土器换向阀中都分别 装有补油阀 ， 它们主要用来防止铲刀或松土器下降 时产生抖动现象 ， 因为铲刀或松土器在 自重作用下 的下降速度比液压泵 向液压缸大腔供油的速度快 ， 液压缸大腔会产生负压 。当液压缸大腔产生负压 时 ， 单 向阀打开 ， 工作 油箱 的油可 以直接补充给液 压缸大腔 ， 从 而消除抖动现象 。在松土器换向阀体 上还装有过载阀 调定工作压力 1 6 MP a ， 当松土器 受到外载荷突然 冲击时， 松土器液压缸和管路 中的 压力会突然升高 ， 当压力超过 1 6 MP a时， 过载 阀打 开 ， 压力油泄入 油箱 ， 保护松土器液压缸和管路 不 至损坏。在铲刀油路 中设 有液控单 向阀， 在铲刀倾 斜调整时打开 ，可满足铲刀液压 缸排油或补油需 要 。快坠阀设在铲刀液压缸上部 ， 用来在铲刀下降 时增加铲刀的下降速度 ， 进一步避免真空的产生 。 先导油路 的先 导泵为 G 5 1 0 1 E B 3 F 一 2 0 一 R C 型齿 轮泵 ，由分 动箱驱 动 ，排 量为 1 0 I J ， 1 0 0 0 r ／ mi n 。先导安全 阀的调定压力为 2 ． 5 M P a 。蓄能器 和单 向阀相互配合 可为先导油路提供一定能量 的 液压油 。在先导泵无法向先导油路提供压力油时 ， 蓄能器 可将其 中的压力 油释放给先导油路推动多 路换向阀的阀芯， 使升起的工作装置安全下落到地 面。当把锁止阀锁止手柄转 向“ 锁止” 位置时 ， 先导 阀将失去控制多路换向阀的能力 ， 即铲刀和松土器 被锁死 ， 可避免发生意外。 2 工作装置液压系统可靠度分析 工作装置液压系统是推土机发挥设计性能 、 顺 利完成各项作业任 务的基础 ，应具有较高 的可靠 度。 由于工作装置液压 系统是 由多个零部件组成 的 ， 因此其可靠度往往表现在组成液压 系统的各元 件 的可靠度方面。通过前面分析可知 ， T Y 2 2 0 J型推 土机工作装置液压系统 由铲刀升降液压系统 、 铲刀 倾斜液压系统和松土器液压系统 3 个系统组成。由 于上述 3个系统 的零部件组成和使用频率各 不相 同， 各系统在实际使用中表现出的可靠度也各不相 同。为 确立 工作 装置 中的薄 弱环 节 ，首先 根据 T Y 2 2 0 J型推土机工作装置液压系统图建立如 图 2 所示 的串 一并联结构的系统工作路线图 ， 然后确定 H H H } 到回 惬 匮 蔼 H 蒿 恒 个 篓 要 量 兰 0 。管 式 中 工 作 条 件 系 数 ； 2 J 篓 妻 譬 曩 譬 斗石 快 妇掘 耄 笔 曼 且 先 导 泵 和 主 泵 供 油 系 统 ， 2 ．2 压 度 计 算 栅 瓣 ⋯ “ 。松土器液压 A 1 1 ．5 2 x 0 ．3 2 x 1 3 ．5 2 x 5 ．7 缸 操 磊 茬 亲 美 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 表 1 液压元件的基本失效率 元件名称 基本失效率平均值 1 0 元件名称 基本失效率平均值 1 0 压力控制阀 2 ． 1 4 流量控制阀 8 ． 5 溢流 阀 5 ．7 滤油器 0 l 3 先导阀 3 0 ． 0 固定小孔 0 ． 1 5 单 向阀 5 ． O 顺序 阀 4 ． 6 液压泵 1 3 ． 5 压力表 4 ．0 液压缸 o ． 0 0 8 管接头 0 ． 0 3 油箱 1 ． 5 四通阀 4 ． 6 率可在表 1中获取 ， 松土器液压缸操纵系统的基本 故障率 A ∑ A ∑ 2 3 0 5 ． 0 4 ． 6 2 ． 1 4 5 ． 0 5 ． 0 0 ． 0 0 8 x 1 0 - 6 _- 51 ． 7 4 81 0 - 6 松土器液压缸操纵系统的可靠度 z R ， 2 1 _ 5 】 7 4 8 l 旷 ％ 2 铲刀升降液压系统可靠度计算。铲刀升降 液压系统为可靠性串联系统， 铲刀液压缸升降系统 的基本故障率 A ， A ∑ 3 3 0 5 ． 0 4 ． 6 5 ． 0 0 ． 1 5 5 ． 0 5 ． 0 8 ． 5 4 ． 6 0 ． 0 0 8 1 0 - 6 6 7 ． 8 5 81 0 铲刀升降液压系统的可靠度R ， R 1 I 6 5 8 x 1 0 0 3 铲刀倾斜液压系统可靠度计算。铲刀倾斜 液压系统为可靠性串联系统， 铲刀倾斜液压系统的 基本故障率 A A ∑ 4 3 0 5 ． 0 4 ． 6 4 ． 6 8 ． 5 8 ． 5 0 ． 0 0 8 1 0 - 6 61 ． 2 08 1 0- 6 铲刀液压缸倾斜液压系统的可靠度 R∑ 4 4 e f 一 6 嘴 0 0 T Y 2 2 0型推土机液压系统是由铲刀升降液压系 统 、 铲刀倾斜液压系统和松土器控制液压系统并联 组成的， 因此其工作可靠度 尺 ， ￡ 为 R ￡ l 一 1 一 R∑ 2 1 一 R∑ 3 1 一 R 4 1 f l _ 5 l 2 4 8 1 脚 】 [ 1 - e - 6 7 ．8 5 8 1 o - 6 柚 ][ 1 - e C q S 1 ．2 0 8 x l O - 6 脚 ] 2 ． 3 推土机工作装置液压系统可靠度的数学模型 推土机工作装置液压系统可靠度数学模型为 ∑ ￡ _ 4 0 5 x 1 { 1 - [ 1 一 e 】 [ 1 - e 6 7 8 1 o 柚 】【 l _ 6 0 8 x ‘ 柚 】 一 6 6一 通过以上分析可以看出 1 在工作条件系数 一 定时， 铲刀液压系统的可靠度低， 是 T Y 2 2 0 J 型高 原履带式推土机工作装 置液 压系统 中最薄弱 的环 节 ； 2 工作环境越恶劣 ， 工作时间越长 ， 系统 的可靠 度越低 ； 3 在其他条件不变时 ，系统可靠度会随时 间的增长而降低 ， 故应按时对系统进行维护。 3 铲刀液压系统常见故障分析 通过上述分析可知 ，铲刀液压系统是 T Y 2 2 0 J 型推土机工作装置液压系统 中可靠度较低 的环节。 在工程作业 中 ， 铲刀液压系统 的故障率较高 ， 故障 主要表现在主油路和先导油路两个方面。由于两油 路在铲刀液压系统中所起 的作用不 同， 因此所表现 的故障现象也不 同。 3 ． 1 主油路故障 铲 刀液压 系统 主油路故 障主要表现在 以下 3 个方面。 3 ． 1 ． 1 铲刀提升缓慢、 下落无力 铲刀提升缓慢、下落无力是铲刀液压系统常见 故障之一 ， 它主要是由于主油路工作压力低所致。 主 油路工作压力低通常是由于主安全阀过度磨损或调 整不当、 主泵 内泄造成的。一旦出现上述故障 ， 应首 先调整 、 检查主安全阀 ， 使工作压力恢复至 1 4 MP a 。 如果主安全 阀出现过度磨损情况 ， 则应更换 主安全 阀。如果主安全阀工作正常 ， 检查主泵磨损情况和 流量 ， 如果主泵发生故障且 无法修复 ， 则应更换主 泵 。 3 ． 1 ． 2 铲刀单向运动 铲刀单 向运动主要是 由铲刀换 向阀 阀芯卡死 在某一工作位置所致 。无论如何操纵铲 刀升降手 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 柄， 铲刀或者持续上升或者持续下降， 即主油路液 压油只单向推动工作装置运动， 直到最大工作位置 为止。换向阀阀芯卡死主要是 由液压油内硬质杂质 污染所致。液压 油内的硬质杂质通常包括金属切 屑、 破碎的钢质喷丸和型砂等。 当发现工作装置单 向运动时， 应及时检查 清洗 铲刀换 向阀。如果配合 面只是轻微损坏 ， 可继续装 复使用 ， 否则应更换新件 ， 同时 ， 还要清洗油道 ， 更 换液压油 ， 更换新的粗 、 细滤油器 。 3 ． 1 ． 3 铲刀 自行下落 铲刀自行下落是铲刀液压系统的常见故障， 它 通常 由铲刀液压缸内泄或铲刀换向阀内泄所致 ， 以 铲刀液压缸内泄最为常见。导致铲刀液压缸 内泄 的 原 因主要有活塞上的唇形密封 圈损坏 如 图 3所 示 和活塞上缓冲阀关 闭不严两种情况。导致唇形 密封圈损坏的原因主要是长期过度使用， 使唇形密 封圈磨 损变薄 ， 无法承受大的液压油压力 ， 导致 密 封唇翻卷被相对运动的活塞和缸壁咬掉而损坏。而 活塞缓 冲阀关 闭不严则是 由硬质杂质进入缓 冲阀 内所致 。 图 3 边缘损坏的唇形密封圈 当出现铲刀自行下落故障时，应拆检液压缸 ， 如果是唇形密封圈损坏所致 ，应更换唇形密封 圈； 如果是硬质杂质所致 ， 应清洗活塞缓冲阀及整个液 压系统。 3 ． 2 先导油路故障 铲刀液压系统先导油路常见故障主要包括两个 方面。 3 ． 2 ． 1 操纵铲刀手柄 ， 铲刀反应迟钝或无反应 操纵铲刀手柄 ， 铲 刀反应迟钝或无反应 ， 说 明 先导油路工作压力低或无工作压力。铲刀换向阀采 用弹簧复位式结构形式， 由于复位弹簧具有一定的 刚度和预紧力， 只有当先导油压达到相应值 大于 先导油路调定压力 的 7 0 ％ 才能够推动铲刀换 向阀 的阀芯克服弹簧复位运动 ，实现铲刀相应动作 ， 否 则将会 出现反应迟钝或无反应 的情况。 导致先导油路压力低 的原因主要有两方面 一 是先导安全 阀过度磨损 、关 闭不严或维修调整不 当； 二是先导泵内泄。一旦出现上述故障现象 ， 应首 先检查先导油路的工作压力，如果工作压力过低 ， 则应调整先导安全 阀， 使 工作压力恢 复正 常 ， 如果 无法调整则应更换相应的零部件 。如果先导安全 阀 工作正常 ， 但 调整后的压力 仍较低 ， 说 明先导泵 出 现 了内泄 ， 则应修理或更换先导泵 。 3 ． 2 ． 2 发动机熄火后铲刀无法放下 在铲刀液压系统先导油路中设有蓄能器和单 向阀组成的蓄能组件 ， 它们可以保证先导油路工作 压力稳定 ， 即使发动机熄火后 ， 仍可以将 升起 的工 作装置放下。一旦 出现发动机熄火后 ， 铲刀无法放 下的故障 ， 说明蓄能组件 出现了问题即单 向阀或蓄 能器出现故障。 单向阀故障通常是 由于过度磨损或无法复位造 成的 ， 检查或清洗单向阀即可 ， 如果过度磨损则应更 换 ； 蓄能器故障一般无法修复， 应进行更换。 4 结束语 本文对 T Y 2 2 0 J 型高原履带式推土机工作装置液 压系统的工作原理及可靠度进行了分析 ， 得出铲刀液 压系统可靠度较低的结论， 同时对其常见故障现象进 行了介绍并提出了相应的解决方法 ， 可供该型推土机 工作装置液压系统的改进设计和维修借鉴。 参考文献 [ 1 J屠滋培． 可靠性工程f M】 ． 北京 原子能出版社， 2 0 0 0 ． 【 2 ]高杜生， 张玲霞． 可靠性理论与工程应用[ M】 ． 北京 国防 工业 出版社 ， 2 0 0 2 ． 【 3 ]王伟， 孙晓红． 液压系统的使用、 维护及常见故障分析【 J ] ． 安阳工学院学报 ， 2 0 0 9 4 2 4 2 6 ． [ 4 ]刘延俊． 液压系统使用与维修[ M】 ． 北京 化学工业 出版 社 ， 2 0 0 6 ． [ 5 J 刘忠， 杨国平． 工程机械液压传动原理、 故障诊断与排除 [ M] ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 5 ． 通信地址江苏徐州工程兵指挥学院工程装备教研室 2 2 1 0 0 4 收稿 日期 2 0 1 0 0 3 1 5 一 6 7～ 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m