劉永勝 王輝 馬振善 王瑋/軍藍科技集團總公司

1 故障現(xiàn)象

某型裝備調(diào)平液壓系統(tǒng)的主要任務(wù)是完成方艙調(diào)平，使方艙與載車脫離，不受底盤振動環(huán)境的影響，為探測跟蹤機構(gòu)提供穩(wěn)定的工作平臺。工廠在液壓系統(tǒng)的調(diào)平調(diào)試中，發(fā)現(xiàn)其左后支腿有明顯動作緩慢故障，經(jīng)過多次系統(tǒng)排氣和動作檢查，沒有明顯改善。技術(shù)人員通過深入排查，最終發(fā)現(xiàn)雙向液壓鎖鎖芯出現(xiàn)磨損，通過更換液壓鎖使故障得以排除。

2 工作原理

調(diào)平液壓系統(tǒng)主要采取四點支撐的調(diào)平方案。調(diào)平過程中，調(diào)平支腿采用“一定三動”的原則，由快到慢調(diào)平。方艙的初始狀態(tài)，由檢測元件水平傳感器測出艙體的縱傾角和橫傾角，并輸出與其值成正比的電信號，經(jīng)電控軟件處理后，確定最佳支腿與其他三腿的高度差值，繼而控制比例調(diào)速閥的開度，分別控制三腿伸出的運動，直到消除差值，實現(xiàn)調(diào)平。整個過程由液壓系統(tǒng)和電氣控制系統(tǒng)合作完成。

2.1 液壓系統(tǒng)的組成和工作原理

液壓系統(tǒng)由油箱、壓力表、電磁溢流閥、單向閥、液壓泵、吸油過濾器、回油過濾器、液位液溫計、液壓鎖、空氣濾清器、板簧閉鎖油缸、整流塊、電磁比例流量閥、支腿油缸等組成。當液壓泵從泵中吸出液壓油，執(zhí)行油路不工作時，油路從溢流閥溢流，系統(tǒng)處于設(shè)定壓力狀態(tài)。當執(zhí)行油路工作時，油路分出兩路到換向閥，一路到板簧油缸的電磁換向閥，通過YV4 或YV3 對板簧油缸進行上鎖或解鎖，利用雙向液壓鎖的功能，保證板簧油缸在工作位置狀態(tài)的穩(wěn)定；另一路到4 條支腿油缸的電磁換向閥，通過YV1 或YV2 的換向功能，實現(xiàn)支腿油缸的伸出或收回，利用整流塊的功能保證支腿在伸出或收回的過程中線性動作的平穩(wěn)。支腿油缸的電磁比例調(diào)速閥用于控制支腿在工作中的運動速度。液壓鎖是保持支腿油缸在停止狀態(tài)穩(wěn)定不回縮。圖1 為調(diào)平液壓原理圖。

圖1 調(diào)平裝置液壓工作原理

2.2 電氣系統(tǒng)的組成和控制原理

電氣系統(tǒng)由直流接觸器、斷路器、熔斷器、開關(guān)電源、熱繼電器、可編程控制器（PLC）、比例放大板、檢測元件、點動控制盒等組成。檢測元件用于適時檢測調(diào)平液壓系統(tǒng)的狀態(tài)，并將檢測信號反饋到PLC 控制系統(tǒng)，CPU 對檢測信號進行處理后控制執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行相應(yīng)的動作，檢測液壓控制系統(tǒng)是否調(diào)平的元件由水平傳感器、壓力變送器和接近開關(guān)組成，水平傳感器是整個調(diào)平控制系統(tǒng)的基準，將方艙的水平度狀態(tài)以電信號的形式反饋給PLC，使控制系統(tǒng)能夠精確控制調(diào)平精度，從而達到系統(tǒng)精度要求。壓力變送器是將液壓支腿油缸內(nèi)的液體壓力成正比轉(zhuǎn)換成電信號輸入到PLC 的模擬輸入模塊，使控制系統(tǒng)精確控制液壓支腿的狀態(tài)。接近開關(guān)用來控制方艙與載車底盤的脫離距離，避免方艙在調(diào)平過程中與載車底盤接觸從而影響調(diào)平?？刂葡到y(tǒng)對執(zhí)行元件的繼電器、接觸器、電磁溢流閥、電磁換向閥、比例調(diào)速閥進行控制；接觸器用于控制電機；電磁溢流閥用于接通溢流閥使液壓系統(tǒng)建立壓力；電磁換向閥用于接通電磁鐵改變系統(tǒng)的液壓油流向；電磁比例調(diào)速閥用于控制調(diào)平支腿調(diào)速閥的開口度，從而控制支腿油缸的伸縮速度。圖2 為調(diào)平電氣控制原理圖。

根據(jù)調(diào)平液壓系統(tǒng)組成及工作原理，在調(diào)平過程中，液壓支腿動作緩慢主要有以下原因：吸油不足故障、電磁溢流閥故障、電磁換向閥故障、整流塊故障、比例調(diào)速閥故障、雙向液壓鎖故障、支腿油缸故障等，繪制如圖3 所示的故障樹，并逐一進行分析排查。

3 故障分析

1）吸油不足故障檢查

吸油不足將導(dǎo)致過濾器堵塞、液壓泵轉(zhuǎn)速不正常以及油箱油面過低，主要表現(xiàn)為油缸不能升降或升降緩慢，在升降過程中液壓系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定或產(chǎn)生噪聲，油箱容易出現(xiàn)起泡等。

觀察油箱液位計中油液的位置，油液在中線以上，符合要求；檢查液壓泵轉(zhuǎn)動聲響，無特別異響噪聲，液壓泵正常運行；拆卸檢查液壓過濾器，清洗吹干，沒有發(fā)現(xiàn)明顯的油液殘渣問題。因此，排除吸油不足故障。

2）電磁溢流閥故障檢查

電磁溢流閥（見圖4）由先導(dǎo)式溢流閥和一個兩位兩通電磁閥組成。當兩位兩通電磁閥未接通時，液壓閥處于常閉狀態(tài)，系統(tǒng)在低壓狀態(tài)工作；當兩位兩通電磁閥得電后，閥芯處于常開狀態(tài)，系統(tǒng)溢流閥工作，利用彈簧的壓力來調(diào)節(jié)、控制液壓油壓力。當液壓油的壓力小于工作需要壓力時，閥芯被彈簧壓在液壓油的流入口，液壓油壓力越大，閥芯彈簧被液壓油頂起越高。支腿變慢問題的一種可能是溢流閥系統(tǒng)壓力不足，無法推動油缸執(zhí)行動作，主要的原因是兩位兩通電磁閥線圈沒有得電，液壓閥一直處于常閉接通狀態(tài)，系統(tǒng)處于低壓運行狀態(tài)；另一種可能是溢流閥彈簧失效，系統(tǒng)沒有足夠的壓力導(dǎo)致油缸執(zhí)行動作緩慢。

啟動液壓泵，檢查電磁溢流閥，觀察壓力表，系統(tǒng)工作壓力正常，指針壓力穩(wěn)定，可以確定兩位兩通閥的電磁鐵吸合，液壓閥處于常開狀態(tài)，溢流閥處于溢流工作中。電磁閥線圈、彈簧工作正常。因此，排除電磁溢流閥故障。

3）電磁換向閥故障檢查

電磁換向閥上電時，利用電磁鐵的電磁效應(yīng)使內(nèi)部銜鐵吸合改變閥芯位置而使工作油路工作，失電后彈簧復(fù)位，使閥芯回到初始位置。電磁換向閥的結(jié)構(gòu)如圖5 所示。調(diào)平支腿動作緩慢有可能是電磁換向閥的閥芯出現(xiàn)了卡滯。

對電磁換向閥進行拆卸清洗，檢查結(jié)果是換向閥無磨損卡滯問題。因此，排除電磁換向閥故障。

4）整流塊故障檢查

整流塊利用單向閥整流橋的形式，將液壓系統(tǒng)中出現(xiàn)的紊流油液線性輸出到調(diào)平油缸中，保證液壓缸在運動中的平穩(wěn)（見圖6）。調(diào)平支腿動作緩慢有可能是整流塊堵塞卡滯問題。

將左后支腿的整流塊與左前支腿進行對調(diào)，發(fā)現(xiàn)左后支腿仍然緩慢伸出和收回，左前支腿伸出和收回動作并無明顯變化，說明閥芯沒有堵塞卡滯。因此，排除整流塊故障。

5）比例調(diào)速閥故障檢查

比例調(diào)速閥是帶壓力和溫度補償?shù)亩ㄊ奖壤髁块y，通常用于液壓回路流量控制或執(zhí)行機構(gòu)的速度控制，可連續(xù)調(diào)節(jié)并與電磁鐵的輸入成正比，也可以直接采用電流源控制，或用配套的電子控制單元進行控制，從而充分發(fā)揮其性能。比例電磁鐵輸出力作用在節(jié)流閥芯上，與彈簧力、液動力、摩擦力相平衡，用一定的控制電流，對應(yīng)一定的節(jié)流開度，通過改變輸入電流的大小，即可改變通過調(diào)速閥的流量，其結(jié)構(gòu)如圖7 所示。該閥用于控制調(diào)平支腿的伸出或收回速度，調(diào)平支腿變慢有可能是調(diào)速閥閥芯堵塞或輸入電流信號過小。

將左前和左后的比例調(diào)速閥插頭進行對調(diào)，觀察左后調(diào)平支腿動作慢的問題并沒有改善，對4 條支腿的比例閥放大器板的輸出電壓進行測量，發(fā)現(xiàn)輸出電壓均為DC 15V 左右，認為輸出的電信號并無過小，閥芯開口度與其他油缸上的比例調(diào)速閥基本一致。因此，排除比例調(diào)速閥故障。

圖3 左后液壓支腿動作緩慢故障分析圖

圖4 電磁溢流閥結(jié)構(gòu)圖

圖5 電磁換向閥結(jié)構(gòu)圖

圖6 整流塊原理圖

6）雙向液壓鎖故障檢查

雙向液壓鎖具有良好的單向密封性能，常用于執(zhí)行元件需要較長時間保壓、鎖緊等情況，也用于防止立式液壓缸停止時自動下滑及速度換接回路中。雙向液壓鎖結(jié)構(gòu)如圖8 所示。無進油時，彈簧復(fù)位，閥芯鎖緊，執(zhí)行件（油缸）雙向閉鎖，使執(zhí)行件狀態(tài)穩(wěn)定、無動作。進油時支腿油缸動作緩慢，可能是液壓鎖閥套磨損、滑閥卡滯或鎖芯卡滯等問題造成回油流動不暢所致。

檢查進油過程，發(fā)現(xiàn)回油流動不暢，不能排除液壓鎖閥套磨損、滑閥卡滯或鎖芯卡滯的可能，需要進一步分解檢查。

7）支腿油缸故障檢查

支腿油缸為執(zhí)行機構(gòu)，若油缸密封圈損壞或油缸劃傷，油缸進油腔與回油腔串油出現(xiàn)內(nèi)泄漏，使油缸沒有壓差，將造成油缸執(zhí)行動作變慢。

對左后調(diào)平支腿進行分解檢查，油缸密封件沒有發(fā)現(xiàn)損傷情況，油缸缸壁沒有劃傷，液壓性能測試表明其性能狀態(tài)符合要求。因此，排除支腿油缸故障。

4 雙向液壓鎖機理分析及故障定位

液壓鎖左側(cè)進油，頂開左側(cè)閥芯，同時中間滑閥向右移動，使右側(cè)油路打開，使執(zhí)行件（油缸）形成回路（見圖9）；液壓鎖右側(cè)進油，頂開右側(cè)閥芯，同時中間滑閥向左移動，使左側(cè)油路打開，使執(zhí)行件（油缸）形成回路（見圖10）。

根據(jù)上述分析，對雙向液壓鎖進行分解檢查，最終發(fā)現(xiàn)左側(cè)液壓鎖的鎖芯出現(xiàn)磨損（見圖11）。更換液壓鎖芯后進行系統(tǒng)的調(diào)平功能檢查，左后支腿變慢現(xiàn)象不再出現(xiàn)。

5 后續(xù)改進措施

圖7 比例調(diào)速閥結(jié)構(gòu)圖

圖8 雙向液壓鎖結(jié)構(gòu)圖

圖9 液壓鎖左側(cè)進油工作示意圖

圖10 液壓鎖右側(cè)進油工作示意圖

圖11 液壓鎖鎖芯磨損示意圖

由于工廠是第一次修理調(diào)平液壓裝置，經(jīng)驗不足，缺少相應(yīng)的技術(shù)資料，故障修理及調(diào)試能力有所欠缺。此次維修后，工廠對現(xiàn)行的工藝進行了補充完善，可為今后類似的維修工作提供指導(dǎo)和幫助。同時也意識到，要想提升維修能力，一是需要與生產(chǎn)單位溝通協(xié)調(diào)，加強學習、及時總結(jié)，掌握關(guān)鍵技術(shù)；二是對工作中出現(xiàn)的故障要善于多角度分析，邀請相應(yīng)技術(shù)人員共同參與解決電氣類和機械類組合件的故障分析。