歸少雄，馬麗英，曹源文

(1.重慶交通大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，重慶 400074;2.重慶交通大學(xué)機(jī)電與汽車工程學(xué)院，重慶 400074)

TY180推土機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)常見故障及診斷

歸少雄1，馬麗英2，曹源文2

(1.重慶交通大學(xué) 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院，重慶 400074;2.重慶交通大學(xué)機(jī)電與汽車工程學(xué)院，重慶 400074)

分析了TY180推土機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)的工作原理、組成結(jié)構(gòu)及其典型故障，總結(jié)了常見故障的現(xiàn)象及其形成原因，提出了相應(yīng)的排除措施;運(yùn)用因果分析法、故障樹分析法等故障診斷方法，繪制了推土鏟刀不動(dòng)或上升無(wú)力故障的魚骨圖和松土器油缸不動(dòng)故障的故障樹，明確了這2種故障的成因與相應(yīng)結(jié)果之間的邏輯關(guān)系。實(shí)踐證明:運(yùn)用上述方法能夠較快地診斷和排除推土機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)的故障，提高機(jī)械工作的可靠性，為工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)故障檢測(cè)與維修提供一定的理論依據(jù)。

TY180推土機(jī);工作裝置液壓系統(tǒng);故障診斷與排除;故障樹分析法

推土機(jī)是一種短距離的自行式鏟土運(yùn)輸機(jī)械，主要用來(lái)開挖路塹、構(gòu)筑路堤、回填基坑、鏟除障礙、清除積雪、平整場(chǎng)地等，可完成短距離內(nèi)松散物料的鏟運(yùn)和堆積作業(yè)，也可用推土板對(duì)自行式鏟運(yùn)機(jī)進(jìn)行頂推助鏟作業(yè)。推土機(jī)配備松土器，可翻松Ⅲ、Ⅳ級(jí)以上硬土、軟石或鑿裂層巖［1］。

推土機(jī)的故障多種多樣，筆者針對(duì)推土機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)常見故障及其形成原因進(jìn)行分析，同時(shí)提出診斷排除方法，以期對(duì)推土機(jī)的正確使用及維修起到一定的指導(dǎo)作用。

1 推土機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)

TY180推土機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)主要包括推土液壓系統(tǒng)和松土液壓系統(tǒng)2個(gè)部分。要保證推土機(jī)正常工作，就必須確保其液壓系統(tǒng)特別是工作裝置液壓系統(tǒng)處于良好狀態(tài)。

1.1 推土機(jī)工作裝置

1.1.1 推土工作裝置

推土鏟是推土機(jī)的主要工作裝置，由鏟刀和推架2部分組成。向前推鏟土石方、平整場(chǎng)地或堆積松散物料時(shí)宜采用直鏟作業(yè);傍山鏟土或單側(cè)棄土?xí)r應(yīng)采用斜鏟作業(yè);斜坡上鏟削土壤或鏟挖邊溝時(shí)則采用側(cè)鏟作業(yè)。

1.1.2 松土工作裝置

松土工作裝置簡(jiǎn)稱松土器或裂土器，是履帶推土機(jī)的一種主要附屬工作裝置。廣泛用于硬土、黏土、頁(yè)巖、黏結(jié)礫石的預(yù)松工作，也可鑿裂層理發(fā)達(dá)的巖石，開挖露天礦山，用以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的爆破施工方法［2］，提高施工的安全性，降低了生產(chǎn)成本。

推土機(jī)工作時(shí)，必須注意以下幾點(diǎn)［3］:①提升推土板到所需高度后，應(yīng)立即將操縱桿放回原位，推土板降落至地面后，注意將操縱桿及時(shí)回位，不能猛放推土板;②鏟土?xí)r，推土板起落要平穩(wěn)，不可過猛，鏟土不可太深，以免負(fù)荷過重，導(dǎo)致履帶完全滑轉(zhuǎn)，甚至使推土機(jī)熄火;③推土?xí)r，遇松軟土壤，應(yīng)根據(jù)推土路面的情況，將推土板固定在一定位置，遇堅(jiān)實(shí)土壤，液壓式推土機(jī)的推土板宜呈“懸浮”狀態(tài);④將土壤推下陡壁時(shí)，推土板在陡壁前1～2 m外處即應(yīng)停止前進(jìn)，始終保持陡壁前有一鏟刀土壤，待下次卸土?xí)r將前次留下的土壤推下陡壁;⑤推土機(jī)應(yīng)停放于平整地面，停機(jī)熄火前，推土板應(yīng)放置于地面。要做到以上事項(xiàng)，必須保證推土機(jī)的液壓系統(tǒng)尤其是工作裝置液壓系統(tǒng)的正常工作。

1.2 TY180推土機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)

TY180型履帶式推土機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)如圖1，主要由齒輪泵3、換向閥7與8、溢流閥4和油缸11與12等液壓元件組成。松土器油缸換向閥和推土鏟油缸換向閥組成雙聯(lián)滑閥，構(gòu)成串聯(lián)回路;控制推土鏟、松土器的執(zhí)行元件分別是2個(gè)雙作用油缸11、12。為防止因松土器過載而損壞液壓元件，在松土器油缸兩腔的油路中均設(shè)有過載閥9，油壓超過規(guī)定值時(shí)過載閥開啟而卸載［4］。

圖1 TY180型推土機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)Fig.1 Hydraulic system of TY180 bulldozer working member

換向閥上設(shè)有進(jìn)油單向閥和補(bǔ)油單向閥，進(jìn)油單向閥的作用是防止油液倒流。當(dāng)提升推土鏟時(shí)若發(fā)動(dòng)機(jī)突然熄火，油泵則停止供油，此時(shí)進(jìn)油單向閥使油缸鎖止，使推土鏟維持在已提升的位置上，而不致因重力作用突然落下造成事故;補(bǔ)油單向閥的作用是防止液壓系統(tǒng)產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象，即推土鏟下落時(shí)因重力作用會(huì)使油缸進(jìn)油腔產(chǎn)生真空，此時(shí)補(bǔ)油單向閥工作，油液自油箱進(jìn)入油缸，從而防止了氣穴現(xiàn)象。

操縱推土鏟的滑閥7為四位五通閥，通過操縱手柄可以實(shí)現(xiàn)推土鏟的上升、下降、中位(即油缸封閉)和浮動(dòng)等4種動(dòng)作。油缸浮動(dòng)是為了推土機(jī)平整場(chǎng)地作業(yè)時(shí)，鏟刀能隨地面的起伏而作上下浮動(dòng)。松土器油缸通過三位五通閥8的控制，可以實(shí)現(xiàn)松土器的上升、下降和中位等3種動(dòng)作。

油泵的入口處和液壓系統(tǒng)的回油路上設(shè)有濾油器。為了使回油濾清器堵塞時(shí)不影響液壓系統(tǒng)正常工作，濾油器并聯(lián)安全閥6，即濾油器堵塞時(shí)回油背壓使安全閥打開，使液壓系統(tǒng)正?；赜?。

2 液壓系統(tǒng)常見故障診斷及排除方法

2.1 故障樹分析法

故障樹分析法FTA(Fault Free Analyses)就是利用故障樹進(jìn)行故障診斷的方法，是一種圖形演繹方法，形象、直觀。它是故障事件在一定條件下的邏輯推理方法，因此它不僅對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行一般的可靠性分析，而且可以圍繞一個(gè)或一些特定的故障狀態(tài)，進(jìn)行層層追蹤分析;在清晰的故障樹圖示下，能了解故障事件的內(nèi)在聯(lián)系及單元故障與系統(tǒng)故障間的邏輯關(guān)系［5］。

首先，確立頂事件。在機(jī)械故障診斷中，頂事件本身就是被檢測(cè)、診斷機(jī)械系統(tǒng)級(jí)(總體的)故障事件，而在系統(tǒng)的可靠性分析中，頂事件有許多選擇余地，選擇得當(dāng)可以使系統(tǒng)內(nèi)部許多典型故障合乎邏輯地聯(lián)系起來(lái)，便于分析。

其次，建樹和建立邊界。小概率事件不等同于小部件的故障和小故障事件;故障定義必須明確，避免多義性，以免使故障樹邏輯混亂;開始建樹時(shí)應(yīng)先考慮主要的、可能性很大的、關(guān)鍵的故障事件，在逐步細(xì)化分解的過程中再考慮次要的、不經(jīng)常發(fā)生的、后果不嚴(yán)重的故障事件;強(qiáng)調(diào)嚴(yán)密的邏輯性和系統(tǒng)中事件的邏輯關(guān)系，條理必須清楚，不可紊亂和相互矛盾。

2.2 工作裝置液壓系統(tǒng)常見故障［6-8］

2.2.1 推土鏟不動(dòng)或上升無(wú)力

操縱桿位于使推土鏟升降油缸處于上升位置時(shí)，推土鏟不動(dòng)或上升速度顯得非常緩慢無(wú)力。主要原因及其排除方法如下:

1)溢流閥4出故障或該閥控制壓力調(diào)整不準(zhǔn)確。溢流閥出現(xiàn)故障造成推土鏟升降回路工作壓力上不去，可根據(jù)該閥的結(jié)構(gòu)、工作原理、工作性能予以檢測(cè)或拆檢、重新組裝;若溢流閥控制壓力過低時(shí)，可擰動(dòng)調(diào)壓手輪使其控制壓力達(dá)到約14 MPa左右。

2)補(bǔ)油閥10卡死。應(yīng)該對(duì)閥進(jìn)行拆卸檢查并清除污物，除掉閥芯上的劃痕，在閥芯與閥座的結(jié)合面上不能存有污物黏附。

3)推土鏟油缸12中的密封元件破損，從而使內(nèi)泄漏量過大導(dǎo)致推土鏟不能提升或上升緩慢無(wú)力。應(yīng)將該油缸拆卸，并進(jìn)行清洗、檢查，更換破損的密封圈及其它相關(guān)零件。

4)濾油器2堵塞，使泵3吸油不暢或吸入空氣，或由于油箱內(nèi)液面低而吸入空氣。應(yīng)拆洗吸油濾清器，檢查油箱內(nèi)油量必要時(shí)加注液壓油至液位顯示器的指示高度。

5)液壓泵3出故障導(dǎo)致不能輸出油液或輸出的油液流量、壓力不夠。應(yīng)對(duì)該泵進(jìn)行檢測(cè)，如有必要可將其拆檢或更換。

6)換向閥7內(nèi)泄漏量大或者換向操縱桿、換向閥芯不到位。應(yīng)分別進(jìn)行檢測(cè)，必要時(shí)予以修理或更換。推土鏟不動(dòng)或上升無(wú)力原因分析“魚骨圖”如圖2。

圖2 推土鏟不動(dòng)或上升無(wú)力“魚骨圖”Fig.2 Fish bones chart of shove’s motionless or weakness rising

2.2.2 推土鏟自由下落量過大

當(dāng)推土鏟油缸12的操縱桿及換向閥7處于中位時(shí)，在自身重力作用下推土鏟自行下沉。主要原因及其排除方法如下:

1)油缸12內(nèi)泄漏量大，致使壓力油通過活塞密封圈流向回油腔，從而造成推土鏟自由下降。應(yīng)將推土鏟油缸進(jìn)行拆卸、清洗，必要時(shí)更換活塞密封圈及相關(guān)元件。

2)換向閥7的內(nèi)泄漏量大，造成推土鏟油缸12的壓力緩慢降低，使推土鏟自由下落。此時(shí)應(yīng)檢測(cè)換向閥，必要時(shí)進(jìn)行修理或更換。

2.2.3 推土機(jī)操縱桿沉重

當(dāng)推動(dòng)或拉動(dòng)操縱桿時(shí)感覺比平時(shí)較為費(fèi)力。主要原因是操縱聯(lián)桿機(jī)構(gòu)有較為明顯的阻滯現(xiàn)象，或是污物、毛刺、劃痕等將換向閥7或換向閥8的閥芯卡死。應(yīng)針對(duì)上述現(xiàn)象進(jìn)行檢查或檢測(cè)，必要時(shí)清洗、添注潤(rùn)滑油或修理、更換相關(guān)零件。

2.2.4 松土器油缸11不動(dòng)

雖然松土器油缸11操縱桿及換向閥8處于下降位置，松土器卻不動(dòng)。主要原因及排除方法有以下幾點(diǎn):

1)土質(zhì)太硬，松土齒難以插入，應(yīng)預(yù)先松土。

2)溢流閥有故障或調(diào)節(jié)不準(zhǔn)，使系統(tǒng)工作壓力不夠。應(yīng)根據(jù)其結(jié)構(gòu)、工作原理、工作性能予以檢測(cè)或拆檢、重新組裝。如果溢流閥控制壓力過低時(shí)可擰動(dòng)調(diào)壓手輪，使其壓力升到14 MPa左右。

3)補(bǔ)油單向閥卡死在開啟位置。應(yīng)將該閥拆卸檢查并清除污物。

4)松土器油缸的活塞密封元件破損，因內(nèi)泄漏量過大而造成松土器油缸推力明顯減小。此時(shí)應(yīng)拆檢松土器油缸并更換活塞密封圈。

5)進(jìn)油濾清器因污物堵塞，油泵吸油不暢、吸入空氣，或因液面低而吸入空氣。此時(shí)應(yīng)拆洗吸油濾清器，并加注液壓油至規(guī)定高度。

6)油泵故障造成無(wú)油液輸出或輸出的油液流量、壓力不夠。應(yīng)拆檢油泵，或修理，或更換。

7)松土器油缸換向閥8內(nèi)泄漏量大或換向操縱桿、換向閥芯不到位。應(yīng)分別予以檢測(cè)，必要時(shí)進(jìn)行修理或更換。

8)過載閥9調(diào)定壓力過低或有故障，導(dǎo)致松土器油缸的工作壓力達(dá)不到要求。應(yīng)拆檢過載閥，或修理、更換零件，并重新將其壓力調(diào)整為約16 MPa。松土器油缸不動(dòng)故障樹如圖3。

圖3 松土器油缸不動(dòng)故障樹Fig.3 Fault tree of scarifier cylinder fixed

3 結(jié)語(yǔ)

推土機(jī)是工程施工中生產(chǎn)歷史最久、擁有量多、應(yīng)用最廣泛的一種工程機(jī)械，其故障檢測(cè)與診斷對(duì)保證機(jī)器正常運(yùn)轉(zhuǎn)、施工的順利進(jìn)行非常重要。筆者主要對(duì)TY180推土機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)常見故障如推土鏟的自由下落量大、操縱桿沉重、松土器油缸不動(dòng)的診斷與排除方法進(jìn)行探討;對(duì)推土鏟不動(dòng)或上升無(wú)力故障現(xiàn)象進(jìn)行因果分析，繪出相應(yīng)的“魚骨圖”;對(duì)松土器油缸不動(dòng)故障進(jìn)行FTA分析，建立了故障樹。實(shí)踐證明:運(yùn)用以上方法能夠較快地診斷和排除推土機(jī)工作裝置液壓系統(tǒng)的故障，提高機(jī)械工作的可靠性，從而為工程機(jī)械液壓傳動(dòng)系統(tǒng)故障的檢測(cè)與維修提供一定的理論依據(jù)和現(xiàn)實(shí)方法。

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Common Fault Diagnosis and Removal of TY180 Bulldozer Working Member Hydraulic System

GUI Shao-xiong1，MA Li-ying2，CAO Yuan-wen2
(1.Shool of Application Technology，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China;
2.School of Mechatronics and Automotive Engineering，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China)

This paper summarized the phenomena and reasons of common faults for TY180 bulldozer working member hydraulic system based on the analyses of its working principle，structure and typical faults.Corresponding measures were put forward to eliminate the faults.By causal analysis and fault tree analysis(FTA)，the fish bones chart of shovel’s motionless or weakness rising and fault tree of scarifier cylinder fixed are given out to explicitly describe the logical relationship between causes and corresponding results of the faults.Practice has proved it is possible to rapidly diagnose and eliminate some faults of bulldozer working member hydraulic system with the proposed methods to improve the machine reliability.It provides certain theoretical basis and practical references for fault detection and maintenance of hydraulic system of construction machinery.

TY180 bulldozer;hydraulic system of working member;fault diagnosis and removal;FTA

U415.51

A

1674-0696(2011)03-0481-04

2011-02-24;

2011-04-11

歸少雄(1973-)，男，陜西乾縣人，講師，主要從事工程機(jī)械性能及理論、液壓傳動(dòng)及控制方面的教學(xué)與研究。E-mail:gsx2004@163.com。