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山东电力建设第二工程公司于1984年从国外购进了两台200t液压履带式起重机,使用十几年一直无故障发生。1996年11月在某电厂施工时,其中一台突然发生带载自由落钩现象,经及时分析处理,避免了人身和机械事故的发生。

  1 起升系统的工作原理

  该200t履带起重机的驱动系统为全液压开式工作油路,液压先导控制操作系统装有主副起升及主、副变幅4台卷扬机。卷扬机为液压马达驱动内置式行星齿轮减速传动,刹车为弹簧制动液压解除式多片盘式制动器。起升机构主要靠一个斜盘式轴向柱塞变量泵供油,其最高工作压力为32MPa,先导控制系统的工作压力为3MPa。

  主钩起升动作:通过操作,使操作系统向C3a、b1-Ⅱ油路供操作压力油,则主副钩切换阀和主副钩卷扬机制动切换阀均处于直通位置,工作油路换向阀接通交叉通路,工作油进入主起升马达H侧。在b1-Ⅱ油路的油压达到0.7MPa时,连接在该油路上的压力触点开关动作,使一电磁阀向C2油路供操作压力油,松开主卷扬机刹车,主卷扬机随即做起升动作。起升时的最高工作压力设定为32MPa。

  主钩降落动作:通过操作,使操作系统向C3a、a1-Ⅱ油路供操作压力油,工作油进入主起升马达S侧,同时工作油的另一路经过梭阀解除主卷扬机刹车,使主卷扬机得以实现降落动作,降落时的最高工作压力设定为7MPa。副钩起落动作:使C3油路供油,将主副钩切换阀和主副卷扬机制动切换阀均接通交叉通路,其它原理与主钩相同。当变幅机构和行走机构不工作时,另一台主工作油泵(原理图中未画出)可以同时给起升机构供油,以实现起升机构的快速动作。

  2 故障现象

  故障发生在降落作业时,当负载降落需要停止时,在操作手柄回位过程中,当即将回到中位的瞬间,突然发生负载以自由落体的形式快速下降,下降时间很短,负载并非一直落到地面为止,在足够的离地高度时总会再次停在空中,期间并无剧烈的刹车声。发生此种故障的时间都在较寒冷的冬季早晨,尤其是在刚刚开始工作时的前几次操作中,而在工作一段时间后 即再无此现象发生。

  3 故障产生的原因及处理方法

  经分析,初步断定产生该故障可能有以下两种原因:

  (1)泵送出的压力油中含有空气泡。

  经过对吊车运转期间油箱内的液压油状态的观察和对油质的化验,发现其与以前未发生故障时的液压油状态并没有什么不同,油箱内的零部件无任何问题,而在更换了新的优质液压油后故障仍然发生,因此,可以断定问题并非出在液压油上。

  (2)在降落动作结束时,马达回油路上的阀未能及时关闭。

  分析液压原理图便知,在降落动作完成且操作手柄已回到中位时,如果马达回油路未能及时关闭,则马达进、回油路连通且都与油箱接通,即马达处于浮动状态,因而重物会自行下降。马达排量固定,回油路油管内也是充满液压油,为什么会出现重物自由降落现象呢?问题关键在于此时马达的进油路一侧。如果此时马达吸进的油量足够,则重物会以正常的最大工作降落速度下降,而实际上此时马达是从油箱和回油路中吸油,由于马达远离油箱和油管内径所限,油箱中的滤清器对吸油造成的阻力等,根本不能满足马达正常运转所需的流量,因而在进油侧就会形成负压而产生真空,马达因此而失速,导致了重物的自由降落现象(正常的降落动作中,由于有平衡阀的作用,马达进油一直保持7MPa的压力)。

  现在分析一下为什么会产生回油路不能及时关闭的现象。工作油路上的三位六通换向阀的阀芯为整体的刚性结构,进回油口不会出现不同步启闭的可能,因此问题只能出在两位两通换向节流阀和单向阀组块上。由于在出现负载自由降落时并非都一直降落到地面为止,而是在瞬间的降落后又能停在空中且又无刹车的声音,因此可以断定并非是单向阀和节流阀阀芯被卡住,否则,负载会一直降落到地面为止,或能听到剧烈的刹车声。

  因而,问题就出在两位两通节流换向阀和双向阻尼阀组块中。下面分析一下该阀组的作用导致故障的原因。

  在进行降落动作时,压力油中的一路进入马达进油侧;另一路连通双向阻尼阀,经单向阀和阻尼阀Z对阀芯施压,使节流口逐渐开启,即接通马达的回油路,由于阻尼阀Z的作用,负载开始平稳地下降。下降过程中当进油压力小于7MPa时,在弹簧的作用下会关小节流口以保证进油压力恢复到7MPa。在下降动作停止时,进油压力消失,在弹簧的作用下将节流口关闭,由于有阻尼阀R的作用,负载平稳地停止降落。由此可知问题的关键就在阻尼阀R,在负载停止降落时,压缩弹簧的压力油经一单向阀和阻尼阀R泄压。R的开口太大,起不到阻尼作用,负载骤然停止会对吊车产生冲击;R开口太小,泄压时间过长,即回油路关闭迟缓,就会产生本文所谈及的自由落钩现象,如果液压油的粘度过大,R的阻尼作用就越大,发生此种现象的可能性就更大,这就是为什么在寒冷的冬季早晨发生故障的几率大的原因。

  R的开口在出厂时已调定好,使用中不能随意调整。但可能由于十几年的使用或者某种偶然的因素致使R的开口变小,从而导致了故障的发生,在将R开口调大后,该故障即消失,但R的开口太大时会导致落钩时产生冲击,在随车使用说明书和维修手册中也未提及该阻尼阀的调整数据,因而,只能凭以往使用积累的经验用空钩做试验进行调整或请厂方的专家进行调整。

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