李兵良 馬艷飛

摘要：近年來，洗掃車在城市道路清掃工作中扮演著越來越重要的角色，液壓系統(tǒng)作為其重要組成部分，經(jīng)常因各種因素而出現(xiàn)故障。從洗掃車液壓系統(tǒng)故障出現(xiàn)的不同階段，針對在調(diào)試階段、初期運(yùn)行階段、后期運(yùn)行階段等出現(xiàn)的典型故障進(jìn)行分析，提出排除方法，為后續(xù)相關(guān)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及快速液壓故障分析及排除提供參考。

關(guān)鍵詞：洗掃車;液壓系統(tǒng);故障分析;排除

中圖分類號：U472.42收稿日期：2021-12-19

DOI： 10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.04.011

1 前言

近年來洗掃車在城市道路清掃工作中扮演著越來越重要的角色，液壓系統(tǒng)作為其重要組成部分，經(jīng)常因各種因素出現(xiàn)各種故障。洗掃車液壓系統(tǒng)一般包括后門舉升、人箱舉升、吸嘴提升、掃盤提升及掃盤馬達(dá)系統(tǒng)等，對于特殊功能的洗掃車，例如全天候洗掃車的液壓系統(tǒng)還具有十濕切換功能[1]。

本文根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，從洗掃車液壓系統(tǒng)初期調(diào)試階段、初期運(yùn)行階段以及后期運(yùn)行階段角度出發(fā)，分析各階段出現(xiàn)故障的原因，并提出故障診斷及排除的方法。2洗掃車液壓系統(tǒng)調(diào)試階段故障分析與處理

液壓系統(tǒng)調(diào)試階段故障較多，引起故障的原因也較復(fù)雜，有設(shè)計(jì)原因或制造原因，也可能是安裝或其他原因引起的故障[2]。

2.1 大箱回位時(shí)出現(xiàn)抖動故障診斷與排除

調(diào)試階段發(fā)現(xiàn)人箱回位時(shí)出現(xiàn)人箱抖動現(xiàn)象，從原理圖圖1可知，人箱回位時(shí)，電磁換向閥處于右位，液壓油經(jīng)過電磁換向閥、液壓鎖、單向節(jié)流閥、人箱舉升油缸有桿腔、人箱舉升無桿腔、單向節(jié)流閥、液壓鎖、電磁換向閥，最后流回油箱，此時(shí)負(fù)載屬于負(fù)負(fù)載。如果單向節(jié)流閥開口較人，無桿腔住液壓鎖打開時(shí)，油缸無桿腔背壓較小，此時(shí)就會引起液壓鎖頻繁開啟，造成人箱震動[3]。因此在調(diào)試階段應(yīng)注意單向節(jié)流閥開度的調(diào)節(jié)，適當(dāng)減小單向節(jié)流閥開度，避免人箱震動。

2.2 掃盤馬達(dá)故障分析與排除

洗掃車掃盤分為左掃盤和右掃盤，左掃盤位于主駕駛側(cè)，右掃盤位于副駕駛側(cè)。按照系統(tǒng)工作要求，從上向下看向掃盤，左掃盤順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，右掃盤逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，這樣才能保證將垃圾掃向吸嘴，再由吸嘴將垃圾清理十凈，其工作模式分為左掃、右掃、全掃三種。掃盤馬達(dá)液壓原理如圖2所示。

掃盤馬達(dá)出現(xiàn)的故障主要有以下幾個(gè)類型：

a.右掃模式時(shí)，右馬達(dá)不轉(zhuǎn)，全掃模式時(shí)，左右馬達(dá)都不旋轉(zhuǎn)，但芹掃模式時(shí)的左馬達(dá)止常旋轉(zhuǎn)。

由故障現(xiàn)象可知，左馬達(dá)工作止常，說明液壓泵和控制左馬達(dá)電磁換向閥2可止常工作。根據(jù)液壓原理圖判斷，很可能是控制右馬達(dá)的控制閥1出現(xiàn)故障。

通過手動按下電磁換向閥手動按鈕，此時(shí)右馬達(dá)可正常工作，因此判定電磁換向閥并未切換到位，手動按鈕可輕松按動閥芯，并未出現(xiàn)卡閥現(xiàn)象，并且電磁換向閥線連接正確，最終判定故障點(diǎn)位于驅(qū)動電磁鐵上。

經(jīng)過測量電磁鐵參數(shù)，發(fā)現(xiàn)此聯(lián)電磁鐵電阻比其它電磁鐵電阻大一倍，該故障是由電磁鐵選用錯(cuò)誤導(dǎo)致電磁換向閥未切換到位引起的，更換電磁鐵后故障排除。

b.左掃模式時(shí)，右馬達(dá)也緩慢旋轉(zhuǎn)，旋向與設(shè)定方向相反。

首先分析掃盤液壓馬達(dá)原理圖2。左掃模式時(shí)電磁鐵DT2、DT3同時(shí)得電，此時(shí)液壓油經(jīng)過電磁換向閥l、單向閥5、電磁換向閥2后驅(qū)動左馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，單向閥4此時(shí)處于封閉狀態(tài)，液壓油無法通過，右馬達(dá)不會旋轉(zhuǎn)。故障現(xiàn)象是右馬達(dá)緩慢反轉(zhuǎn)，因此判斷為單向閥封閉不嚴(yán)，液壓油通過單向閥，導(dǎo)致右馬達(dá)反向旋轉(zhuǎn)。更換單向閥后故障排除，該故障主要是液壓元件制造不合格引起的。

c.舉升人箱時(shí)，右馬達(dá)緩慢旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)舉升火箱時(shí)，此時(shí)右掃盤處于收起白由狀態(tài)，控制右掃盤馬達(dá)的電磁換向閥如圖2中位時(shí)液壓油被截止無法通過。但實(shí)際上，電磁換向閥1閥芯為滑閥，通過問隙密封液壓油，人箱舉升時(shí)液壓系統(tǒng)壓力升高，有部分泄露油通過電磁換向閥，然后通過右掃盤馬達(dá)、單向閥、電磁換向閥2后流回油箱。由此可見，如果單向閥背壓較小，右馬達(dá)就會緩慢旋轉(zhuǎn)，檢查發(fā)現(xiàn)選用的單向閥背壓僅0.1 MPa，不滿足使用要求，因此更換背壓為0.3 MPa的單向閥后，故障解決。

調(diào)試階段典型故障及排除歸納見表1。

從表1中典型故障及排除方法可知，在調(diào)試階段，應(yīng)首先從液壓系統(tǒng)原理著手，應(yīng)用反向思維，分析液壓元件出現(xiàn)故障或選用液壓元件參數(shù)不合適時(shí)的執(zhí)行元件會出現(xiàn)何種故障現(xiàn)象，才能順利排除出故障。

3 洗掃車液壓系統(tǒng)初期運(yùn)行階段

液壓系統(tǒng)調(diào)試完成后，各子系統(tǒng)都處于適應(yīng)階段，各系統(tǒng)運(yùn)行需要進(jìn)一步驗(yàn)證是否滿足長時(shí)問運(yùn)行的需求，以及機(jī)械、電氣與液壓等系統(tǒng)能否成為一個(gè)有機(jī)整體以滿足洗掃車整機(jī)運(yùn)行要求。通過以下幾個(gè)故障案例進(jìn)行分析。

3.1右馬達(dá)軸封漏油故障分析與排除

洗掃車工作一段時(shí)間后，出現(xiàn)右馬達(dá)軸封漏油故障。如圖2所示，掃盤工作在全掃模式時(shí)，此時(shí)電磁換向閥DTI、DT3同時(shí)得電，由于是串聯(lián)工作，此時(shí)右馬達(dá)進(jìn)油口測得壓力為9 MPa，左馬達(dá)測得壓力為4 MPa。從擺線馬達(dá)樣本中可知，馬達(dá)串聯(lián)使用時(shí)，背壓超過10 MPa時(shí)才須接外泄油管回油箱，但在進(jìn)一步測試中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)從左掃或右掃切換到全掃模式時(shí)，系統(tǒng)有一個(gè)壓力沖擊，瞬時(shí)達(dá)到系統(tǒng)調(diào)整壓力14 MPa，然后緩慢恢復(fù)到穩(wěn)定工作壓力。

長時(shí)間使用后，右馬達(dá)殼體壓力不斷增人，導(dǎo)致殼體壓力過高，從輸出軸處漏油。為了提高馬達(dá)的可靠性和使用壽命，采取右馬達(dá)泄油口直接接回油箱，改進(jìn)后原理如圖3所示。

3.2 吸嘴提升油缸活塞桿變形故障與排除

吸嘴提升油缸用于吸嘴提升操作，結(jié)構(gòu)如圖4所示，液壓原理如圖5所示。

如圖4所示，提升油缸上部連接在固定耳環(huán)1上，下部活塞桿通過一個(gè)圓環(huán)鏈2連接在吸嘴組件4上。洗掃車工作時(shí)，吸嘴油缸全部伸出，使用一段時(shí)問后，因吸嘴提升油缸活塞桿變形，導(dǎo)致缸蓋密封處出現(xiàn)漏油，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致該缸無法使用。經(jīng)過對其使用工況進(jìn)行了解，該洗掃車工作的路況復(fù)雜，路面凹凸不平，要經(jīng)過減震帶、下水道井蓋等設(shè)施，當(dāng)洗掃車工作到這些地方時(shí)，吸嘴會相應(yīng)提升，一個(gè)圓環(huán)鏈并不能消除吸嘴提升位移。由于液壓鎖的存在，提升油缸并不能自動回縮，吸嘴通過鏈環(huán)給活塞一個(gè)軸向力，導(dǎo)斂活塞桿變形。BCEA8E89-E3B5-4053-829B-B51146E576ED

考慮到通過縮短提升油缸活塞安裝距，增加活塞桿處鏈環(huán)來加長緩沖距離，但此種方式并不能滿足所有工況所需的距離，因此最終對液壓系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。當(dāng)洗掃車工作時(shí)，電磁換向閥DT5始終得電，吸嘴提升油缸處于浮動狀態(tài)，可根據(jù)路面情況白適應(yīng)調(diào)整伸縮量，進(jìn)而滿足復(fù)雜路況的需求，改進(jìn)后液壓原理如圖6所示。

3.3 全天候洗掃車干溫切換油缸無法下落，無法進(jìn)行模式切換

全天候洗掃車干濕切換油缸用于吸塵模式和洗掃模式的切換，油缸耳環(huán)連接在切換密封門上部，切換門通過鉸鏈連接在箱體上，切換油缸缸底連接在箱體上部。當(dāng)處于吸塵模式時(shí)，油缸全部縮回，切換門打開;在洗掃模式時(shí)，切換油缸全部伸出，通過液壓缸將密封門鎖緊，其結(jié)構(gòu)如圖7所示，液壓原理如圖8所示。

當(dāng)洗掃車由吸塵模式轉(zhuǎn)換為洗掃模式時(shí)，電磁換向閥DT7得電，切換油缸4無動作，無法完成模式切換。當(dāng)從閥組拆下有桿腔油管時(shí)，有壓力瞬間釋放出來，出現(xiàn)了增壓現(xiàn)象。經(jīng)計(jì)算，切換油缸的速比為2，選擇某型號液壓鎖的先導(dǎo)比為2.3，雖然液壓鎖的先導(dǎo)比人于油缸速比，但考慮到切換油缸有桿腔至閥組的液壓膠管長達(dá)6m，具一定的背壓，并且在吸塵模式時(shí)，密封門對活塞桿施加一個(gè)拉力，進(jìn)一步增人了增壓現(xiàn)象，最終導(dǎo)致液壓鎖無法打開。

黃國威等[4]采用增加溢流閥減小增壓效應(yīng)，考慮到安裝空間限制，本文采取了更換大先導(dǎo)比液壓鎖的方案，更換先導(dǎo)比為4的液壓鎖后，切換油缸可正常切換，故障排除。

初期運(yùn)行階段典型故障及排除歸納見表2。

由以上典型案例可知，在液壓系統(tǒng)運(yùn)行初期出現(xiàn)故障后，要著重對洗掃車液壓系統(tǒng)實(shí)際工況進(jìn)行分析，通過對液壓系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，使液壓系統(tǒng)能夠長期可靠運(yùn)行。

4 洗掃車液壓系統(tǒng)后期運(yùn)行階段

洗掃車液壓系統(tǒng)后期運(yùn)行階段，除因液壓油污染引起的故障外，常因液壓泵、液壓閥、液壓缸及掃盤馬達(dá)等液壓件及密封件等磨損老化原因，引起液壓系統(tǒng)故障增加，導(dǎo)致工作效率降低。

4.1 右掃盤馬達(dá)不旋轉(zhuǎn)故障分析與排除

洗掃車使用一段時(shí)間后，右掃盤不轉(zhuǎn)，初步判斷為馬達(dá)不轉(zhuǎn)，測試其他回路均可正常動作。首先檢杏改路電磁換向閥是否得電，經(jīng)測電磁換向閥可正常得電，排除電氣故障;檢查電磁換向閥是否閥芯卡死，按壓電磁換向閥手動操作器，可自由切換，電磁換向閥無卡閥現(xiàn)象。最終判斷液壓馬達(dá)出現(xiàn)問題，拆下液壓馬達(dá)，發(fā)現(xiàn)固定液壓馬達(dá)的鍵已經(jīng)嚴(yán)重磨損，動力無法傳遞給下部掃盤，更換新鍵后，故障排除。

4.2 右馬達(dá)電磁換向閥卡閥故障與排除

洗掃車采用全掃模式或右掃模式時(shí)右馬達(dá)不轉(zhuǎn)，左掃模式時(shí)，左掃盤可止常工作，根據(jù)液壓原理圖3，初步判斷為電磁換向閥未切換到位引起。首先測試電磁換向閥可正常得電，當(dāng)手動切換檢查時(shí)，發(fā)現(xiàn)閥芯已經(jīng)卡死，無法手動操作，故障原因找到，更換該電磁換向閥后故障排除。

4.3 切換油缸無法鎖緊，無法進(jìn)行吸塵作業(yè)

全天候洗掃車在吸塵模式工作下，密封門無法鎖緊，過一段時(shí)問總會下落并引起報(bào)警，造成無法正常作業(yè)。

根據(jù)液壓原理圖8，液壓缸無法鎖緊判斷有兩個(gè)原因：一是液壓鎖故障，液壓鎖內(nèi)泄，造成油缸有桿腔壓力無法保持，導(dǎo)斂下落;二是液壓缸本身內(nèi)泄，有桿腔液壓油向無桿腔泄油，導(dǎo)致液壓缸活塞下落。

本著先易后難的原則，先查看液壓鎖是否出現(xiàn)故障，從閥組上拆下液壓鎖，拆解發(fā)現(xiàn)元件并未損壞，排除液壓鎖故障，由此判斷液壓缸出現(xiàn)故障。為了進(jìn)一步確認(rèn)是否為液壓缸故障，將液壓缸全部伸出后，拆開有桿腔油管，此時(shí)無桿腔電磁換向閥得電，發(fā)現(xiàn)有桿腔油口處有液壓油流出，經(jīng)拆解干濕切換油缸，發(fā)現(xiàn)油缸活塞密封磨損嚴(yán)重，更換新密封圈后，故障排除。

后期運(yùn)行階段典型故障及排除歸納見表3。

由以上案例可知，在液壓系統(tǒng)運(yùn)行后期出現(xiàn)故障后，首先排除機(jī)械和電氣及液壓油污染引起的故障后，重點(diǎn)對液壓元件及密封件進(jìn)行分析，才能快速排除故障。

5 結(jié)語

洗掃車液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，首先需分析故障出現(xiàn)的階段，根據(jù)不同階段分析出現(xiàn)故障的原因，并且不能單純分析液壓元件、液壓介質(zhì)及系統(tǒng)的原因，還應(yīng)判斷是否與機(jī)械結(jié)構(gòu)或電氣系統(tǒng)相關(guān)。液壓系統(tǒng)故障排除及解決方案，更要根據(jù)不同階段，綜合考慮及時(shí)性、經(jīng)濟(jì)性等因素，最終給出合理的解決方法。

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作者簡介：

李兵良，男，1983年生，工程師，研究方向?yàn)榱黧w傳動與控制技術(shù)。BCEA8E89-E3B5-4053-829B-B51146E576ED