蘇 燦，夏玉寶

(舟山萬邦永躍船舶修造有限公司，浙江 舟山 316100)

液壓錨纜機(jī)高低速轉(zhuǎn)換的作用：錨纜機(jī)低負(fù)載時，液壓馬達(dá)小排量高轉(zhuǎn)速，可以提高效率；錨纜機(jī)高負(fù)載時大排量低轉(zhuǎn)速，可以提高輸出轉(zhuǎn)矩。在液壓錨纜機(jī)高低速轉(zhuǎn)換出現(xiàn)故障，特別是收錨鏈時如不能夠轉(zhuǎn)換為低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩，會存在收錨鏈時泵站負(fù)載過大，甚至?xí)霈F(xiàn)收不動錨鏈的現(xiàn)象。

1 故障現(xiàn)象

某船的右錨纜機(jī)進(jìn)廠修理后在調(diào)試中出現(xiàn)如下問題：錨纜機(jī)收和放操作正常，能進(jìn)行高速運(yùn)轉(zhuǎn)，但是手動操作高低速換向閥212后，液壓馬達(dá)不能轉(zhuǎn)換至低速運(yùn)轉(zhuǎn)，即大負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時錨纜機(jī)都是高速運(yùn)轉(zhuǎn)而不能轉(zhuǎn)換成低速運(yùn)轉(zhuǎn)。經(jīng)分析系統(tǒng)原理圖(見圖1)后初步判定故障原因為：液壓馬達(dá)不能進(jìn)行變量。通過對原理圖的分析認(rèn)為故障原因在于變量機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

2 液壓錨纜機(jī)系統(tǒng)工作原理

2.1 系統(tǒng)簡介

該船使用的是PUSNES高壓液壓錨纜機(jī)，其起重質(zhì)量為30 t，下放速度為45 m/min，收絞速度為15 m/min。該錨纜機(jī)使用的是2臺并聯(lián)的STAFFA低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)，為變量徑向柱塞液壓馬達(dá)。

這種馬達(dá)具有2種速度，可通過換向閥的操縱進(jìn)行高低速的互換。型號為HMC200-S-188-140。最大排量為679 L/min；最小排量為311 L/min。

圖1 錨纜機(jī)液壓原理圖

2.2 液壓馬達(dá)的工作原理

由圖1可知，換向閥200操作至“上位”，P口與B口相通，壓力油通過液壓管直接進(jìn)入馬達(dá)柱塞腔，驅(qū)動柱塞使馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)(反轉(zhuǎn))；同時，一部分壓力油將平衡閥204內(nèi)的換向閥打開，液壓馬達(dá)的回油即通過平衡閥與T口相通至回油管。

換向閥200操作至“下位”，P口與A口相通，壓力油經(jīng)平衡閥內(nèi)的單向閥209，通過液壓管進(jìn)入馬達(dá)柱塞腔，驅(qū)動柱塞使馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)(正轉(zhuǎn))；液壓馬達(dá)的回油直接與T口相通至回油管。

當(dāng)液壓馬達(dá)的X口與Y口沒有壓力油時，馬達(dá)處于大排量及低速大轉(zhuǎn)矩的工作狀態(tài)，當(dāng)操縱錨纜機(jī)時，X口則會注入壓力油，馬達(dá)為高速運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 液壓馬達(dá)的變量機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點

液壓馬達(dá)的變量是通過一個獨立的變量滑環(huán)來實現(xiàn)(如圖2)。

1-大活塞；2-偏心環(huán)；3-密封環(huán);4-滑環(huán)；5-偏心軸;6-柱塞連桿;7-小活塞。圖2 液壓馬達(dá)的變量結(jié)構(gòu)實物圖解

控制油液由變量滑環(huán)引入(Y口注油)，進(jìn)入小活塞腔，推動小活塞頂著偏心環(huán)至最大偏心距位置，此時馬達(dá)排量最大為低速運(yùn)轉(zhuǎn)；控制油液由X口進(jìn)入推動大活塞盯著偏心套移動到最小偏心距時，馬達(dá)排量最小為高速運(yùn)轉(zhuǎn)。

4 故障查找及原因分析

4.1 順序閥221與222的作用

順序閥221與222的作用是液壓馬達(dá)將會隨著負(fù)載的變化在“高速”與“低速”之間來回轉(zhuǎn)換。

工作原理為當(dāng)液壓馬達(dá)的X口與Y口都沒有壓力油時，馬達(dá)處于低速大轉(zhuǎn)矩工作狀態(tài)。操縱錨纜機(jī)收或放的時候X口的油壓會上升，馬達(dá)為高速運(yùn)轉(zhuǎn)。

當(dāng)壓力上升至15 MPa，順序閥222開啟，并給予換向閥201先導(dǎo)控制信號(大于2.0 MPa)，此時換向閥201處于上工作位，液壓馬達(dá)的Y口油壓上升，馬達(dá)則為低速運(yùn)轉(zhuǎn)。

當(dāng)馬達(dá)轉(zhuǎn)換至低速時，壓力將會降低，順序閥222關(guān)閉，在此同時順序閥221開啟，泄掉換向閥201的先導(dǎo)控制油壓。

當(dāng)工作壓力仍高于4.5 MPa時，馬達(dá)一直處于“低速”狀態(tài)。一旦負(fù)載減小，工作壓力低于4.5 MPa，順序閥221則會關(guān)閉，換向閥201轉(zhuǎn)換工作位，X口油壓上升，馬達(dá)再次處于“高速”運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。

4.2 手動轉(zhuǎn)換高低速調(diào)試

換向閥212分兩種操控方式為手動和液動。其工作原理為錨鏈?zhǔn)辗胖?，需操作換向閥213，壓力油P經(jīng)過設(shè)定值為5.0 MPa的減壓閥218至離合器開關(guān)油缸，同時壓力油會給予換向閥212先導(dǎo)控制壓力，將212閥打開；此時有一部分壓力油P經(jīng)過閥212給予閥201先導(dǎo)控制壓力，將換向閥201轉(zhuǎn)換工作位(P口與B口相通)。

操作換向閥200至“下工作位”(P口與B口相通)，主進(jìn)油管與馬達(dá)柱塞相通，另外一部分壓力油通過單向閥217與換向閥201至馬達(dá)變量機(jī)構(gòu)的Y口，此時馬達(dá)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，即轉(zhuǎn)矩最大，符合收錨鏈工況。

當(dāng)換向閥200至“上工作位”，Y口的壓力油將會泄掉，此時放錨鏈時，馬達(dá)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。

調(diào)試時，可手動操作換向閥212，使壓力油P口一直給予閥201先導(dǎo)壓力。

具體檢測方法是將油管拆除后接入測壓表，啟動系統(tǒng)后操作212，此時，外接壓力表顯示數(shù)值與泵站壓力相符。排除換向閥212故障的可能性。

4.3 換向閥201故障排查

換向閥201的工作原理如上所述，SB的信號壓力正常，P口的壓力也正常。此時，手動操作212，對連接X口、Y口油管進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)換212工作位時，一直是X口有油壓脈沖?？梢耘卸〒Q向閥201存在卡阻或內(nèi)泄嚴(yán)重。其結(jié)構(gòu)見圖3。

圖3 換向閥201結(jié)構(gòu)實物圖解

對該閥拆除解體后，發(fā)現(xiàn)柱塞上有明顯的銹斑(船員疏忽保養(yǎng)所致)，由于時間的關(guān)心系，從纜機(jī)處拆下一只換向閥(工作正常的)與該閥進(jìn)行互換。再次進(jìn)行調(diào)試。X口與Y口的進(jìn)回油恢復(fù)正常工作狀態(tài)。然而馬達(dá)的運(yùn)轉(zhuǎn)依然只有高速。

4.4 變量機(jī)構(gòu)的修理

通過如上的步驟依次排查調(diào)試后，最終將問題的焦點集中于馬達(dá)的變量機(jī)構(gòu)。

現(xiàn)場將2臺液壓馬達(dá)變量機(jī)構(gòu)的控制油管拆除，準(zhǔn)備2臺手壓泵同時對Y口進(jìn)行注油，并旋轉(zhuǎn)馬達(dá)。此時手壓泵不能建立壓力，可以斷定變量機(jī)構(gòu)是處于泄漏狀態(tài)的。同時發(fā)現(xiàn)X口是有壓力油漏出的。

將液壓馬達(dá)拆回車間，將馬達(dá)前端蓋打開后，再次對變量機(jī)構(gòu)的X口與Y口分別加壓，精準(zhǔn)確認(rèn)壓力油的泄漏處。

X口進(jìn)行注油加壓，Y口有液壓油一直流出，故可以判定變量滑環(huán)密封有泄漏；Y口進(jìn)行注油加壓。變量機(jī)構(gòu)小活塞一端有大量液壓油流出，可以判斷小活塞處的密封不良。

進(jìn)一步將馬達(dá)解體，對變量機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)大小活塞缸體內(nèi)壁有較為嚴(yán)重的磨損，變量滑環(huán)及過流套本體狀況良好。

采取對缸體內(nèi)壁進(jìn)行刷鍍修復(fù)，更換密封后組裝調(diào)試。分別對X口與Y口注油，明顯發(fā)現(xiàn)馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)有高低速之分，故障得以解決。

綜上所述：變量機(jī)構(gòu)的操控及執(zhí)行機(jī)構(gòu)的泄漏途徑主要有：大小活塞與缸體的泄漏；密封滑環(huán)泄漏(導(dǎo)致X口與Y口互通)；換向閥201泄漏。

5 結(jié)束語

為確保液壓部件的功能的完好性，必須在上船組裝之前做好相應(yīng)的功能測試，完善液壓試驗平臺，保證所有部件處于完好的工作狀態(tài)。

同時要求在進(jìn)行液壓元件拆除的過程中必須配備防油污染物資：抹布、接油盆、吸油氈或木屑等，所有液壓系統(tǒng)的開口必須做好有效的悶堵，防止液壓油的滴漏造成對環(huán)境的污染。