電動鏟運機換向閥的工作原理及故障處理
芬蘭生產(chǎn)的TOR0-400E電動鏟運機在井下鏟裝礦石的作業(yè)過程中,對變速系統(tǒng)換向閥的工作可靠性要求很高。當(dāng)鏟裝完成后,后退時,如變速系統(tǒng)響應(yīng)慢,鏟運機后退起步就遲緩,極易使礦石從堆上下滑,造成埋機事故。處理變速系統(tǒng)這樣的故障,必須首先了解換向閥的工作原理及其結(jié)構(gòu)。
1. 換向閥的工作原理及結(jié)構(gòu)
鏟運機換向閥的工作原理見圖1所示。
電動鏟運機用1000V的三相交流異步電動機作為動力,采用液力傳動系統(tǒng)。為保證運行平緩不受沖擊,鏟運機選用Clark 5.5HR34425型變速箱,換向閥采用蓄能延時換向的設(shè)計。由圖1可知,要使變速箱方向擋離合器2合上,主軸路上的油必須先通過節(jié)流孔(A)向蓄能器充壓。只有當(dāng)蓄能器壓力達(dá)到設(shè)定值后,才能切斷溢流閥5,離合器在壓力油的作用下迅速合上。蓄能器充壓時間為2s,離合器的延時合上,消除掛擋后壓力油直接作用到離臺器上所造成的沖擊,使鏟運機換擋運行平穩(wěn),離合器的壓力時間關(guān)系曲線如圖2所示。
HR34000變速箱換向閥由兩組蓄能器、兩組壓力調(diào)節(jié)閥組成,前進(jìn)擋、后退擋兩組方向離合器由裝在一個閥體內(nèi)的每個獨立的壓力調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)和控制。圖3中調(diào)壓閥柱塞8的A腔的壓力油同時作用在方向擋離合器上,其大小由圖中的溢流閥來設(shè)定,同時與排油口面積的大小有關(guān),由流體力學(xué)可知q=CdA√`(2`Δ`p`/`p)。因此,在通過排油口流量恒定的情況下,隨著排油口面積增大,排油口前、后腔壓力差減小,一旦排油口被切斷,A腔壓力將很陜升高到溢流閥5(見圖1)的調(diào)定值,調(diào)節(jié)過程如下(以后退擋調(diào)節(jié)為例)。
如圖4所示,在選定后退擋時,壓力油進(jìn)入調(diào)節(jié)閥的A腔,使柱塞2向左移動,露出節(jié)流孔,此時排油口亦隨之打開。隨著節(jié)流孔口的增大,A腔壓力減小,直到A腔的壓力油產(chǎn)生的壓力與B腔復(fù)位彈簧1產(chǎn)生的力相等時,調(diào)壓閥柱塞2不再左移,A腔保持為一低壓,這一過程對應(yīng)P-t曲線中的t1段,時間為0.14s。
壓力油不斷進(jìn)入A腔,使A腔壓力升高,其升高值由復(fù)位彈簧1決定。在這一壓力差的作用下,壓力油通過節(jié)流孔5,進(jìn)入B腔,并從排油口6進(jìn)入蓄能器空腔。這一過程對應(yīng)P-t曲線的t2段,時間為0.30s。當(dāng)蓄能器空腔充滿壓力油后,蓄能器柱塞3壓迫彈簧4,使彈力增大,使充滿蓄能器空腔和調(diào)壓閥柱塞2的B腔的壓力增大,柱塞2向右移動,節(jié)流孔面積減小,同時A腔壓力升高,使調(diào)壓閥柱塞2向左移動。這一動態(tài)過程對應(yīng)P-t曲線的t1段,時間為1.58s。此時壓力升高值由彈簧4來控制。
一旦蓄能器柱塞3壓到頂部,就不再有壓力油通過節(jié)流孔5,調(diào)壓閥柱塞2的A、B兩腔壓力相等,這時B腔的復(fù)位彈簧將柱塞2推到右邊,切斷進(jìn)油。A腔和后退擋離合器壓力迅速上升,達(dá)到圖1中溢流閥5的值,這一過程對應(yīng)P-t曲線的垂直線段。此時,離合器臺上,實現(xiàn)后退運行。當(dāng)選定前進(jìn)擋時,換向閥的工作過程與之相同。
2. 故障診斷與排除
1.故障現(xiàn)象
在實際作業(yè)時,當(dāng)司機掛后退擋時,油門加到最大,約在3s以后鏟運機才響應(yīng)起步,起步時間比設(shè)計時間超出1s,這在鏟裝作業(yè)時是絕對不允許的。
2.故障診斷與排除
根據(jù)系統(tǒng)工作原理分析,故障產(chǎn)生的原因有兩個:
(1)變速箱方向擋離臺器內(nèi)泄漏,掛擋壓力建立時間延長。
(2)換向閥壓力調(diào)節(jié)閥節(jié)流孔堵塞,液壓油流量減小,造成蓄能器充壓時間延長。
在判定方向擋離合器是否有內(nèi)泄漏時,必須做耐壓試驗。
為了測定離合器是否泄漏,可根據(jù)調(diào)壓閥柱塞空間的大小,做個9.525mm×28.565mm的圓形柱塞,打人柱塞空間B,使得A腔中的壓力油不經(jīng)過蓄能器而直接進(jìn)入離合器,起動電動機,發(fā)現(xiàn)鏟運機立即起步,這證明離合器密封良好,故障是由調(diào)壓閥引起的。
將前進(jìn)、后退兩組調(diào)壓閥拆下,發(fā)現(xiàn)柱塞上的節(jié)流孔有部分堵塞,用清洗液進(jìn)行浸泡清理,將節(jié)流孔中的污物清除后,試車正常,修理完成。
對這種故障的處理證明,要保證電鏟換向的靈敏,必須定期更換變速系統(tǒng)的濾芯,經(jīng)常測試系統(tǒng)油壓,根據(jù)要求及時更換系統(tǒng)液壓油。