電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)換向閥的工作原理及故障處理

芬蘭生產(chǎn)的TOR0-400E電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)在井下鏟裝礦石的作業(yè)過(guò)程中，對(duì)變速系統(tǒng)換向閥的工作可靠性要求很高。當(dāng)鏟裝完成后，后退時(shí)，如變速系統(tǒng)響應(yīng)慢，鏟運(yùn)機(jī)后退起步就遲緩，極易使礦石從堆上下滑，造成埋機(jī)事故。處理變速系統(tǒng)這樣的故障，必須首先了解換向閥的工作原理及其結(jié)構(gòu)。

1. 換向閥的工作原理及結(jié)構(gòu)

鏟運(yùn)機(jī)換向閥的工作原理見(jiàn)圖1所示。

電動(dòng)鏟運(yùn)機(jī)用1000V的三相交流異步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力，采用液力傳動(dòng)系統(tǒng)。為保證運(yùn)行平緩不受沖擊，鏟運(yùn)機(jī)選用Clark 5.5HR34425型變速箱，換向閥采用蓄能延時(shí)換向的設(shè)計(jì)。由圖1可知，要使變速箱方向擋離合器2合上，主軸路上的油必須先通過(guò)節(jié)流孔(A)向蓄能器充壓。只有當(dāng)蓄能器壓力達(dá)到設(shè)定值后，才能切斷溢流閥5，離合器在壓力油的作用下迅速合上。蓄能器充壓時(shí)間為2s，離合器的延時(shí)合上，消除掛擋后壓力油直接作用到離臺(tái)器上所造成的沖擊，使鏟運(yùn)機(jī)換擋運(yùn)行平穩(wěn)，離合器的壓力時(shí)間關(guān)系曲線如圖2所示。

HR34000變速箱換向閥由兩組蓄能器、兩組壓力調(diào)節(jié)閥組成，前進(jìn)擋、后退擋兩組方向離合器由裝在一個(gè)閥體內(nèi)的每個(gè)獨(dú)立的壓力調(diào)節(jié)閥來(lái)調(diào)節(jié)和控制。圖3中調(diào)壓閥柱塞8的A腔的壓力油同時(shí)作用在方向擋離合器上，其大小由圖中的溢流閥來(lái)設(shè)定，同時(shí)與排油口面積的大小有關(guān)，由流體力學(xué)可知q=CdA√`(2`Δ`p`/`p)。因此，在通過(guò)排油口流量恒定的情況下，隨著排油口面積增大，排油口前、后腔壓力差減小，一旦排油口被切斷，A腔壓力將很陜升高到溢流閥5(見(jiàn)圖1)的調(diào)定值，調(diào)節(jié)過(guò)程如下（以后退擋調(diào)節(jié)為例）。

如圖4所示，在選定后退擋時(shí)，壓力油進(jìn)入調(diào)節(jié)閥的A腔，使柱塞2向左移動(dòng)，露出節(jié)流孔，此時(shí)排油口亦隨之打開(kāi)。隨著節(jié)流孔口的增大，A腔壓力減小，直到A腔的壓力油產(chǎn)生的壓力與B腔復(fù)位彈簧1產(chǎn)生的力相等時(shí)，調(diào)壓閥柱塞2不再左移，A腔保持為一低壓，這一過(guò)程對(duì)應(yīng)P-t曲線中的t₁段，時(shí)間為0.14s。

壓力油不斷進(jìn)入A腔，使A腔壓力升高，其升高值由復(fù)位彈簧1決定。在這一壓力差的作用下，壓力油通過(guò)節(jié)流孔5，進(jìn)入B腔，并從排油口6進(jìn)入蓄能器空腔。這一過(guò)程對(duì)應(yīng)P-t曲線的t₂段，時(shí)間為0.30s。當(dāng)蓄能器空腔充滿壓力油后，蓄能器柱塞3壓迫彈簧4，使彈力增大，使充滿蓄能器空腔和調(diào)壓閥柱塞2的B腔的壓力增大，柱塞2向右移動(dòng)，節(jié)流孔面積減小，同時(shí)A腔壓力升高，使調(diào)壓閥柱塞2向左移動(dòng)。這一動(dòng)態(tài)過(guò)程對(duì)應(yīng)P-t曲線的t₁段，時(shí)間為1.58s。此時(shí)壓力升高值由彈簧4來(lái)控制。

一旦蓄能器柱塞3壓到頂部，就不再有壓力油通過(guò)節(jié)流孔5，調(diào)壓閥柱塞2的A、B兩腔壓力相等，這時(shí)B腔的復(fù)位彈簧將柱塞2推到右邊，切斷進(jìn)油。A腔和后退擋離合器壓力迅速上升，達(dá)到圖1中溢流閥5的值，這一過(guò)程對(duì)應(yīng)P-t曲線的垂直線段。此時(shí)，離合器臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)后退運(yùn)行。當(dāng)選定前進(jìn)擋時(shí)，換向閥的工作過(guò)程與之相同。

2. 故障診斷與排除

1．故障現(xiàn)象

在實(shí)際作業(yè)時(shí)，當(dāng)司機(jī)掛后退擋時(shí)，油門加到最大，約在3s以后鏟運(yùn)機(jī)才響應(yīng)起步，起步時(shí)間比設(shè)計(jì)時(shí)間超出1s，這在鏟裝作業(yè)時(shí)是絕對(duì)不允許的。

2．故障診斷與排除

根據(jù)系統(tǒng)工作原理分析，故障產(chǎn)生的原因有兩個(gè)：

(1)變速箱方向擋離臺(tái)器內(nèi)泄漏，掛擋壓力建立時(shí)間延長(zhǎng)。

(2)換向閥壓力調(diào)節(jié)閥節(jié)流孔堵塞，液壓油流量減小，造成蓄能器充壓時(shí)間延長(zhǎng)。

在判定方向擋離合器是否有內(nèi)泄漏時(shí)，必須做耐壓試驗(yàn)。

為了測(cè)定離合器是否泄漏，可根據(jù)調(diào)壓閥柱塞空間的大小，做個(gè)9.525mm×28.565mm的圓形柱塞，打人柱塞空間B，使得A腔中的壓力油不經(jīng)過(guò)蓄能器而直接進(jìn)入離合器，起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，發(fā)現(xiàn)鏟運(yùn)機(jī)立即起步，這證明離合器密封良好，故障是由調(diào)壓閥引起的。

將前進(jìn)、后退兩組調(diào)壓閥拆下，發(fā)現(xiàn)柱塞上的節(jié)流孔有部分堵塞，用清洗液進(jìn)行浸泡清理，將節(jié)流孔中的污物清除后，試車正常，修理完成。

對(duì)這種故障的處理證明，要保證電鏟換向的靈敏，必須定期更換變速系統(tǒng)的濾芯，經(jīng)常測(cè)試系統(tǒng)油壓，根據(jù)要求及時(shí)更換系統(tǒng)液壓油。