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        盾構(gòu)螺旋輸送機(jī)旋轉(zhuǎn)異常的分析處理

        2018-05-18 12:33:09趙康峰ZHAOKangfeng
        建筑機(jī)械化 2018年4期
        關(guān)鍵詞:斜盤滑閥閉式

        趙康峰/ZHAO Kang-feng

        ( 中鐵工程裝備集團(tuán)有限公司,河南 鄭州 450016)

        盾構(gòu)因其高效、便捷、安全的優(yōu)勢(shì)使其在地鐵施工中應(yīng)用的越來越廣泛。螺旋輸送機(jī)作為盾構(gòu)的重要組成部分,承載著盾構(gòu)出渣、保證土倉(cāng)壓力平衡、防噴涌等重要功能,由于螺旋輸送機(jī)液壓系統(tǒng)元件眾多,螺旋輸送機(jī)在使用過程中難免會(huì)出現(xiàn)一些問題。本文將針對(duì)一個(gè)典型案例對(duì)螺旋輸送機(jī)液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)分析。

        1 案例分析

        2017年初,廈門某地鐵施工現(xiàn)場(chǎng),工作人員反映,在各個(gè)電氣元器件運(yùn)行正常的情況下,螺旋輸送機(jī)只有正轉(zhuǎn),沒有反轉(zhuǎn),根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)反饋的情況,初步判斷是液壓系統(tǒng)的異常導(dǎo)致了這種現(xiàn)象的產(chǎn)生。

        1.1 盾構(gòu)螺旋輸送機(jī)液壓控制原理分析

        盾構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示,盾構(gòu)螺旋輸送機(jī)液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用斜盤軸向柱塞閉式變量泵加斜盤式軸向柱塞閉式馬達(dá)的閉式液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。螺旋送機(jī)速度分為高低兩檔,高低速切換主要通過螺旋輸送機(jī)高低速控制電磁閥的動(dòng)作實(shí)現(xiàn),同時(shí)螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速可以在0~22轉(zhuǎn)之間無級(jí)調(diào)節(jié),螺旋輸送機(jī)液壓系統(tǒng)中通過閉式變量柱塞泵和變量馬達(dá)的變量匹配調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)螺旋輸送機(jī)的無級(jí)調(diào)速。螺旋輸送機(jī)泵排量的大小受制于先導(dǎo)控制壓力,先導(dǎo)控制壓力主要來源于螺旋輸送機(jī)恒功率控制閥組上的比例溢流閥,通過控制比例溢流閥的輸入電流控制比例溢流閥輸出壓力,比例溢流閥的輸出壓力與螺旋輸送機(jī)泵斜盤擺角大小成比例關(guān)系,螺旋輸送機(jī)泵斜盤擺角的大小決定了螺旋輸送機(jī)泵輸出流量,進(jìn)而影響螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速。螺旋輸送機(jī)正反轉(zhuǎn)主要是通過控制斜盤式軸向柱塞泵斜盤擺動(dòng)的方向來實(shí)現(xiàn),螺旋輸送機(jī)泵斜盤擺動(dòng)的方向由電磁閥控制。

        圖1 盾構(gòu)簡(jiǎn)圖

        1.2 螺旋輸送機(jī)反轉(zhuǎn)異常原因假設(shè)

        根據(jù)螺旋輸送機(jī)的液壓控制原理和工作流程(圖2、圖3),判斷出螺旋輸送機(jī)沒有反轉(zhuǎn)是因?yàn)榉崔D(zhuǎn)時(shí)螺旋輸送機(jī)泵斜盤沒有變換方向,產(chǎn)生這種情況的原因可能有:①螺旋輸送機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)反轉(zhuǎn)控制電磁閥沒有得電,反轉(zhuǎn)控制X2口沒有壓力油通過;②螺旋輸送機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)比例溢流閥沒有輸入電流,導(dǎo)致溢流閥沒有壓力輸出,由于壓力過低斜盤沒有變換方向;③螺旋輸送機(jī)反轉(zhuǎn)時(shí)先到控制孔X2處的阻尼孔堵塞,壓力油沒有到達(dá)螺旋輸送機(jī)擺角控制伺服滑閥的控制腔,導(dǎo)致斜盤沒有變換方向,螺旋輸送機(jī)沒有反轉(zhuǎn)。

        2 問題處理與分析

        2.1 采用排除法對(duì)問題進(jìn)行排除

        根據(jù)以上分析,我們對(duì)螺旋輸送機(jī)沒有反轉(zhuǎn)原因進(jìn)行了排查。

        啟動(dòng)螺旋機(jī)泵,待機(jī)狀態(tài)下螺旋輸送機(jī)A口壓力為35bar,B口壓力只有不到15bar,AB口壓力差相差比較大,由于該現(xiàn)象對(duì)螺旋輸送機(jī)正反轉(zhuǎn)沒有直接影響,所以暫且擱置,沒有分析。

        先試了一下正轉(zhuǎn),動(dòng)作正常,空載時(shí)A口壓力約為60bar,根據(jù)經(jīng)驗(yàn),螺旋輸送機(jī)空轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)壓力在60bar左右,可以判斷出空轉(zhuǎn)時(shí)螺旋輸送機(jī)負(fù)載正常,沒有機(jī)械干涉;調(diào)節(jié)螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速旋鈕,螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速平穩(wěn)且速度可控,正轉(zhuǎn)正常,通過這種現(xiàn)象可以分析出電氣以及控制閥組性能穩(wěn)定,無異常;觀察螺旋輸送機(jī)反轉(zhuǎn)電磁閥,得電正常,原因1中提到的反轉(zhuǎn)電磁閥不得電可以排除;然后旋轉(zhuǎn)螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速控制電位計(jì),觀察螺旋輸送機(jī)泵先導(dǎo)控制X2口,發(fā)現(xiàn)X2的壓力根據(jù)轉(zhuǎn)速電位計(jì)輸出量變化,且能達(dá)到最大壓力,由此可以排除原因2中提到的比例閥輸出異常這個(gè)情況。

        通過現(xiàn)場(chǎng)的現(xiàn)象分析,產(chǎn)生螺旋輸送機(jī)反轉(zhuǎn)沒有轉(zhuǎn)速這一現(xiàn)象最有可能是螺旋輸送機(jī)泵先導(dǎo)控制X2口的阻尼孔堵塞,基于這種判斷,我們拆卸了X2口帶有阻尼孔的閥塊,并用高壓空氣對(duì)阻尼孔進(jìn)行了吹洗,確定清洗干凈后,又重新裝好并連接管路,再次啟動(dòng)螺旋輸送機(jī)泵,打到反轉(zhuǎn),調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速控制電位計(jì)旋鈕,螺旋輸送機(jī)泵仍然沒有旋轉(zhuǎn)。3種可能全部被排除。

        圖2 螺旋輸送機(jī)液壓系統(tǒng)原理圖

        圖3 螺旋輸送機(jī)旋轉(zhuǎn)工作流程圖

        2.2 轉(zhuǎn)換思路分析問題

        以上3種假設(shè)原因全部排除后,再次對(duì)問題可能產(chǎn)生的原因進(jìn)行了梳理,聯(lián)想到螺旋輸送機(jī)待機(jī)狀態(tài)下,AB口壓差相差較大這個(gè)現(xiàn)象,分析螺旋輸送機(jī)沒有反轉(zhuǎn)可能是由于螺旋輸送機(jī)泵本身的問題產(chǎn)生的。

        螺旋輸送機(jī)泵采用力士樂A4VSG500HD1/30R軸向柱塞閉式變量泵,螺旋輸送機(jī)泵液壓原理圖和泵工作流程如圖4、圖5所示,螺旋輸送機(jī)泵啟動(dòng)時(shí)斜盤擺角處于中位,在沒有控制壓力的情況下,泵沒有壓力油輸出,同時(shí)閉式泵由于AB口通過負(fù)載后聯(lián)通,為了散熱,泵本身集成有熱油閥,系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的部分熱油通過換油閥流回油箱,流回油箱的油需要通過補(bǔ)油泵來補(bǔ)充,補(bǔ)油泵補(bǔ)充的油來自油箱冷卻后的油,通過這種方式完成閉式泵的散熱;當(dāng)控制口X1或者X2口有壓力油時(shí),伺服滑閥動(dòng)作,啟動(dòng)之初螺旋輸送機(jī)泵沒有輸出壓力,引發(fā)變量活塞動(dòng)作的壓力油需要補(bǔ)油泵提供,補(bǔ)油泵的壓力油通過伺服滑閥到達(dá)螺旋輸送機(jī)擺角變量缸的控制腔,驅(qū)動(dòng)變量缸動(dòng)作,同時(shí)變量缸與螺旋輸送機(jī)斜盤通過機(jī)械結(jié)構(gòu)連接,變量缸動(dòng)作帶動(dòng)斜盤擺動(dòng),而后螺旋輸送機(jī)泵有流量輸出,系統(tǒng)壓力建立。伺服滑閥在控制腔裝有彈簧,來自X1或者X2口的壓力油推動(dòng)伺服滑閥動(dòng)作的同時(shí)擠壓彈簧,直至彈簧壓力與控制油壓力平衡后,伺服滑閥回到中位,變量缸停止動(dòng)作并穩(wěn)定在固定位置,斜盤擺角穩(wěn)定在某一角度,泵輸出恒定流量。

        圖4 螺旋輸送機(jī)泵液壓原理圖

        圖5 螺旋輸送機(jī)泵工作流程圖

        通過分析得知伺服滑閥在泵流量產(chǎn)生過程中起到非常大的作用,螺旋輸送機(jī)空轉(zhuǎn)時(shí)AB口較大的壓力差是由于初始狀態(tài)下螺旋輸送機(jī)泵伺服滑閥兩端的彈簧壓力不對(duì)等引起的,由于伺服滑閥兩端彈簧壓力不對(duì)等,滑閥閥芯在螺旋輸送機(jī)泵空轉(zhuǎn)時(shí)沒有處于中位,在沒有控制壓力的情況下,螺旋輸送機(jī)泵有個(gè)很小的擺角,泵A口輸出了壓力油,但是流量很小,由于泵本身有泄露,流量很小的情況還沒有產(chǎn)生足夠大的壓力,此時(shí)螺旋輸送機(jī)仍不至于旋轉(zhuǎn),泵空轉(zhuǎn)時(shí)AB口有較大壓差得到解釋。同時(shí)反轉(zhuǎn)時(shí)控制X2口處雖然有壓力油,但是壓力油的壓力還不足以推動(dòng)伺服滑閥動(dòng)作,所以泵擺角沒有變化,B口沒有壓力油輸出,螺旋輸送機(jī)不旋轉(zhuǎn)。

        2.3 解決問題

        基于以上分析我們把B口伺服滑閥的彈簧壓力進(jìn)行了調(diào)節(jié),再次啟動(dòng)螺旋輸送機(jī)泵,AB口壓力均為30bar左右,兩者相差不大。反轉(zhuǎn)螺旋輸送機(jī),動(dòng)作正常,空載壓力60bar左右,速度也可以調(diào)節(jié),問題得到解決。

        后續(xù)我們對(duì)該項(xiàng)目螺旋輸送機(jī)的使用情況進(jìn)行了跟蹤,自問題處理之后螺旋輸送機(jī)再?zèng)]有出現(xiàn)過反轉(zhuǎn)異常的情況。

        3 結(jié) 語

        本文針對(duì)螺旋輸送機(jī)反轉(zhuǎn)異常的現(xiàn)象對(duì)盾構(gòu)螺旋輸送液壓系統(tǒng)工作原理進(jìn)行了分析,列舉了盾構(gòu)螺旋輸送機(jī)在使用過程中出現(xiàn)問題的可能原因以及排查方法,為盾構(gòu)螺旋輸送機(jī)類似問題的分析與處理提供了依據(jù)。

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