Q1-3 型牽引機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)故障診斷與排除.doc

Q1-3型牽引機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)故障診斷與排除黎正文郭偉孫學(xué)玉王慶艷摘要：本文針對(duì)1臺(tái)Q1-3型小牽引機(jī)制動(dòng)器制動(dòng)不及時(shí)的故障，進(jìn)行了故障發(fā)生原因的分析和排查，提出并實(shí)施了排除措施。關(guān)鍵詞：制動(dòng)器故障診斷排除Q1-3型小牽引機(jī)是一種小噸位張力架線施工用牽線設(shè)備，其制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)架線施工安全非常重要。該機(jī)為液壓驅(qū)動(dòng)牽引機(jī)，工作原理如圖1示意，動(dòng)力源為柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)主變量泵泵出的液壓油帶動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)（可以正反轉(zhuǎn)），馬達(dá)再通過(guò)減速器帶動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)并纏繞鋼絲繩，從而實(shí)現(xiàn)牽引鋼絲繩的功能，卷筒的制動(dòng)則是靠減速器高速軸外接輸出口安裝的圓盤多片式制動(dòng)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。減速器馬達(dá)泵卷筒卷筒制動(dòng)器發(fā)動(dòng)機(jī)圖1型小牽基本工作原理示意圖1故障現(xiàn)象當(dāng)卷筒需停止工作時(shí)，操縱伺服機(jī)構(gòu)手柄回到中位后，制動(dòng)器不能及時(shí)制動(dòng)，卷筒在鋼絲繩外力作用下倒轉(zhuǎn)一段距離才能停住，施工中我們常把這種現(xiàn)象稱之為跑線，該故障現(xiàn)象在以往的施工中由于牽引噸位很小，表現(xiàn)得并不明顯，也沒(méi)有影響施工的正常進(jìn)行，隨著近幾年架線施工牽引噸位的增加，該故障現(xiàn)象表現(xiàn)得越發(fā)明顯，遂引起我們的重視。2制動(dòng)器結(jié)構(gòu)及工作原理該制動(dòng)器是常閉制動(dòng)器，即卷筒工作轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，制動(dòng)器開(kāi)啟，卷筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，制動(dòng)器制動(dòng)，結(jié)構(gòu)示意如圖2。制動(dòng)油缸活塞摩擦靜片制動(dòng)器外殼摩擦動(dòng)片輸入軸圖2牽引機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖摩擦靜片摩擦動(dòng)片制動(dòng)器的輸入軸為花鍵軸，隨軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，且可在花鍵軸上軸向移動(dòng)；制動(dòng)器外殼內(nèi)腔是內(nèi)花健腔，其內(nèi)安裝的是摩擦靜片，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，但也可在花鍵腔內(nèi)軸向移動(dòng)。當(dāng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通向制動(dòng)油缸的液壓油也同時(shí)推動(dòng)制動(dòng)油缸活塞縮回，克服制動(dòng)彈簧彈力，摩擦動(dòng)片和摩擦靜片之間不再有軸向壓力，相互之間也就不存在摩擦制動(dòng)力，所以，制動(dòng)器輸入軸可以帶動(dòng)摩擦動(dòng)片轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)需要卷筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，對(duì)驅(qū)動(dòng)卷筒工作的馬達(dá)停止供油，通向制動(dòng)缸的液壓油同時(shí)泄壓回流到液壓油箱，制動(dòng)缸活塞在彈簧的作用下彈出并壓緊摩擦靜片和摩擦動(dòng)片，摩擦動(dòng)片受摩擦力作用停止轉(zhuǎn)動(dòng)，軸便不能再轉(zhuǎn)動(dòng)，馬達(dá)和卷筒在制動(dòng)力矩范圍內(nèi)便不再轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了制動(dòng)器的制動(dòng)功能（對(duì)馬達(dá)停止、恢復(fù)供油與對(duì)制動(dòng)液壓缸停止、恢復(fù)供油是通過(guò)伺服機(jī)構(gòu)控制的）。3原因分析與排查能引起上述故障的可能原因有3個(gè)：2個(gè)常見(jiàn)原因分別為伺服機(jī)構(gòu)（制動(dòng)器和馬達(dá)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，該機(jī)的伺服機(jī)構(gòu)是機(jī)械連桿式的）控制不同步和制動(dòng)器制動(dòng)力不足；1個(gè)不常見(jiàn)原因是制動(dòng)器動(dòng)作反應(yīng)慢。以下是逐個(gè)原因分析與排查。3.1伺服（操縱）機(jī)構(gòu)對(duì)馬達(dá)和制動(dòng)器控制不同步方面的原因排查伺服機(jī)構(gòu)對(duì)馬達(dá)和制動(dòng)器控制一旦不同步，就可能造成制動(dòng)器制動(dòng)滯后或提前，滯后的結(jié)果就會(huì)產(chǎn)生上述故障現(xiàn)象，提前的結(jié)果會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)器制動(dòng)聲響異常且制動(dòng)時(shí)牽引壓力表顯示值突然上升。理論上，通過(guò)對(duì)伺服機(jī)構(gòu)的調(diào)整，讓伺服機(jī)構(gòu)對(duì)馬達(dá)和制動(dòng)器控制同步，上述故障現(xiàn)象完全是可以消除的。排查措施：反復(fù)調(diào)整了伺服機(jī)構(gòu)的相關(guān)部件，并做了載荷運(yùn)行試驗(yàn)，但試驗(yàn)表明，故障現(xiàn)象并未消除。排查結(jié)論：可排除伺服機(jī)構(gòu)控制不同步的因素。3.2制動(dòng)器制動(dòng)力不夠方面的原因排查從理論上分析，能引起制動(dòng)力不足的原因有三個(gè)：即摩擦片磨損量過(guò)大制動(dòng)器彈簧斷裂或彈力不足制動(dòng)油缸密封失效，液壓油滲漏到動(dòng)、靜摩擦片間，導(dǎo)致動(dòng)、靜摩擦片間摩擦力不足。3.2.1試驗(yàn)排查首先對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行如圖2所示的動(dòng)、靜負(fù)荷試驗(yàn)。1.25倍額定靜負(fù)荷試驗(yàn)，將纏繞在卷筒上的鋼繩用鏈條葫蘆連于地錨上，拉到規(guī)定拉力，靜止10分鐘，未發(fā)現(xiàn)制動(dòng)松動(dòng)現(xiàn)象；1.1倍額定動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)，操縱伺服手柄，用該牽引機(jī)將重物牽升到一定高度后把伺服手柄推回中位讓該機(jī)正常停車，發(fā)現(xiàn)重物并沒(méi)同時(shí)停住，而是下滑一小段距離后才被制動(dòng)。排查結(jié)論：雖然制動(dòng)不及時(shí)，但以上試驗(yàn)足以表明制動(dòng)器的制動(dòng)力并不存在問(wèn)題；重物沒(méi)被及時(shí)制動(dòng)說(shuō)明伺服機(jī)構(gòu)控制不同步或制動(dòng)器制動(dòng)動(dòng)作反應(yīng)過(guò)慢。3.2.2拆檢排查對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行拆檢，拆檢結(jié)果是：未見(jiàn)摩擦片腔體內(nèi)和摩擦片上有液壓油，說(shuō)明制動(dòng)液壓缸并未滲漏；摩擦片沒(méi)有燒損的痕跡；測(cè)量動(dòng)靜摩擦片的厚度均在規(guī)定值范圍內(nèi)；拆檢彈簧腔，未見(jiàn)彈簧斷裂。排查結(jié)論：拆檢結(jié)果也表明制動(dòng)器的制動(dòng)力不應(yīng)存在問(wèn)題。綜上排查結(jié)果來(lái)看，我們應(yīng)重點(diǎn)排查制動(dòng)器是否存在動(dòng)作反應(yīng)慢的問(wèn)題。3.3制動(dòng)器動(dòng)作反應(yīng)慢方面的原因排查3.3.1排查措施制動(dòng)器動(dòng)作反應(yīng)快慢是由制動(dòng)液壓缸活塞的彈出和縮回速度決定的。所以，將制動(dòng)器制動(dòng)液壓缸總成單獨(dú)拆下，其它部件不動(dòng)，操作伺服機(jī)構(gòu)，觀察活塞動(dòng)作情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，活塞的彈出和回縮速度明顯不一樣，當(dāng)扳動(dòng)變量桿離開(kāi)中位時(shí)，活塞瞬間縮回，動(dòng)作速度很快，說(shuō)明制動(dòng)器打開(kāi)正常；而當(dāng)變量桿推回到中位時(shí)，活塞并沒(méi)有瞬間彈回，其彈出速度相對(duì)較慢。3.3.2排查結(jié)論：以上排查結(jié)果表明，制動(dòng)器活塞彈出動(dòng)作時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)是造成該牽引機(jī)不能及時(shí)制動(dòng)的直接原因。4故障排除4.1制動(dòng)器活塞動(dòng)作慢的理論定性分析活塞縮回的時(shí)候是發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)齒輪泵向制動(dòng)油缸泵油，有恒定的能量來(lái)源，在往油缸里泵油時(shí)，在壓力未達(dá)到設(shè)定溢流壓力之前，油缸的流量等于齒輪泵的流量，活塞速度快，根據(jù)v=Q/A，活塞反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)短由齒輪泵流量決定；而活塞彈出的時(shí)候是彈簧的彈力作用在活塞上使制動(dòng)缸排油，彈簧提供的是衰減的能量，加之阻力消耗能量，則活塞速度跟不上，此時(shí)，活塞反應(yīng)時(shí)間的長(zhǎng)短可由公式：t=x/vv=Q/A，Q=（P1-P2）r4/8x（泊肅葉定律）推導(dǎo)出：t=8x2A/（P1-P2）r4式中：t活塞的動(dòng)作時(shí)間；x活塞的行程；v活塞的平均速度；A活塞的截面；Q制動(dòng)油缸的流量；P1計(jì)算初始點(diǎn)的壓力；P2計(jì)算終了點(diǎn)的壓力；油液粘滯度（流動(dòng)性）。單從以上公式來(lái)看，活塞的反應(yīng)時(shí)間與位移、截面、油液流動(dòng)性、壓力差、油缸直徑都有關(guān)系，延展到油液回油時(shí)的所流過(guò)的路徑，活塞彈出的時(shí)間長(zhǎng)短則與油液所經(jīng)過(guò)的管路直徑、長(zhǎng)度、背壓都有關(guān)系。即活塞彈出時(shí)間與活塞位移、管路長(zhǎng)度平方、活塞截面、油液流動(dòng)性成正比，與管路背壓、缸徑（管徑）4次方等成反比。4.2故障排除措施根據(jù)以上分析可對(duì)以上相關(guān)因素采取措施，但實(shí)際上活塞截面和缸徑由于結(jié)構(gòu)原因不能更改；查看實(shí)際管路走向也比較合理，長(zhǎng)度也不能更改；液壓油符合液壓系統(tǒng)用油規(guī)定，也不必更換。所以，根據(jù)以上分析和實(shí)際情況利用其它幾個(gè)與制動(dòng)缸活塞反應(yīng)時(shí)間相關(guān)聯(lián)的因素可采取以下三個(gè)措施：措施1：減小活塞行程（位移）。從活塞行程上看，現(xiàn)有效行程過(guò)大（實(shí)際位移10mm），增加了活塞動(dòng)作的時(shí)間?；钊男谐讨灰ＷC制動(dòng)、靜摩擦片能順利分開(kāi)或壓緊即可。如圖3，在制動(dòng)器制動(dòng)油缸內(nèi)加行程限制墊，使活塞行程縮短至45mm即可。行程限制墊圖3制動(dòng)軸缸示意圖進(jìn)（回）油口措施2：加大回油管徑。將制動(dòng)油缸回油所經(jīng)過(guò)的油管由原來(lái)內(nèi)徑6mm的管改為8mm的管；措施3：減小回油背壓。原制動(dòng)缸回油管回油末端插入