拌車液壓系統(tǒng)綜述及故障測(cè)試與排除

1、課題描述 10m3混凝土攪拌車如圖1 所示，其是建筑行業(yè)常用的運(yùn)送商業(yè)混凝土專用設(shè)備，利用水泥泵車輸送到建筑框架內(nèi)。該設(shè)備造價(jià)昂貴，由于保養(yǎng)不到位、維修保養(yǎng)人員的素質(zhì)等問(wèn)題，造成維修成本高，必須由專業(yè)的維修人員來(lái)完成。通過(guò)本課題的研究，所取得的成果，可作為10m3混凝土攪拌車的維修管理保養(yǎng)的重要資料。圖 1 10m3混凝土攪拌車外觀圖一、10m3混凝土攪拌車液壓系統(tǒng)的工作原理10m3混凝土攪拌車液壓系統(tǒng)的工作原理如圖2所示，主要由雙向變量柱塞泵組件、液壓馬達(dá)組件和油箱組件三部分組成。 變量柱塞泵組件由柱塞泵1、補(bǔ)油泵2、伺服閥3和補(bǔ)油溢流閥4單向閥5、6組成。補(bǔ)油泵2、補(bǔ)油溢流閥4、單向閥5和

2、6構(gòu)成補(bǔ)油回路；變量柱塞泵和伺服閥3構(gòu)成一個(gè)變量控制回路。 定量馬達(dá)組件由定量馬達(dá)11，高壓溢流閥7、8，梭閥9和溢流閥10組成。其組成的回路有高壓溢流閥7、8組成安全保護(hù)回路；梭閥9和溢流閥10構(gòu)成低壓側(cè)的油液冷卻回路。 油箱組件由過(guò)濾器、散熱器、加油過(guò)濾器、油箱和液位計(jì)等組成。 液壓泵組件和液壓馬達(dá)組件構(gòu)成閉式回路。圖 3 液壓系統(tǒng)原理1 液壓泵 2 補(bǔ)油泵 3手動(dòng)伺服閥 4低壓溢流閥 5、6補(bǔ)油單向閥7、8高壓安全閥 9 梭閥 10 溢流閥 11 液壓馬達(dá)1、液壓系統(tǒng)的油路分析圖3 液壓操作裝置示意圖1 油門(mén)揺柄 2 油泵伺服搖柄 3 油門(mén)拉桿 4 油泵拉桿 5 油門(mén)、油泵控制手柄（1）

3、油門(mén)、油泵控制手柄5在B位油路分析（攪拌罐停轉(zhuǎn)）當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后，連接取力器，使液壓系統(tǒng)的雙向變量柱塞泵1運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)油門(mén)、油泵控制手柄處在B位置，手動(dòng)伺服閥3的閥芯處在中位，使雙向變量柱塞泵1的控制斜盤(pán)傾度的液壓缸的兩腔的液壓油都經(jīng)手動(dòng)伺服閥3的中位流回油箱使雙向變量柱塞泵1的斜盤(pán)的傾斜角為零，該泵的排量為零即為輸出的液壓油流量為零，補(bǔ)油泵2與雙向變量柱塞泵1同軸，該泵向閉式液壓系統(tǒng)供油，供油的路線如下：補(bǔ)油泵2經(jīng)過(guò)濾器和吸油管道流經(jīng)泵2，泵打出的液壓油液經(jīng)單向閥5、6向閉式液壓系統(tǒng)的兩側(cè)供油，供油壓力由溢流閥4調(diào)定，溢流閥4的壓力要大于溢流閥10的壓力，從而保證閉式液壓系統(tǒng)的兩側(cè)都充滿油，

4、為閉式液壓系統(tǒng)工作提供必要的條件。（2）油門(mén)、油泵控制手柄5在A的位置油路分析（攪拌罐正傳旋轉(zhuǎn)）按圖3所示，油門(mén)油泵控制手柄5扳到A攪拌位置，通過(guò)油泵拉桿、油泵伺服搖柄使圖2手動(dòng)伺服閥3閥芯向左移動(dòng)，此時(shí)，雙向變量柱塞泵1上油口出油，經(jīng)高壓軟管到液壓馬達(dá)11上油口，該馬達(dá)下油口的液壓油經(jīng)高壓軟管流到高壓柱塞泵的下油口，從而實(shí)現(xiàn)攪拌筒正轉(zhuǎn)進(jìn)料攪拌；通過(guò)油門(mén)、油泵控制手柄5的所扳角度大小，調(diào)節(jié)手動(dòng)伺服閥3閥芯位置來(lái)改變雙向變量柱塞泵1的流量，從而改變馬達(dá)的輸出速度。當(dāng)液壓系統(tǒng)過(guò)載時(shí)，高壓安全閥7打開(kāi)卸荷，部分液壓油回到閉式液壓回路的低壓側(cè)，此時(shí)高壓安全閥8不起作用。閉式回路的高壓側(cè)的高壓油推動(dòng)梭閥

5、9使閉式回路的低壓側(cè)高溫液壓油通過(guò)溢流閥10、液壓馬達(dá)、高壓柱塞泵的殼體回油管流回油箱進(jìn)行冷卻。（3）油門(mén)、油泵控制手柄5在C位（攪拌罐反轉(zhuǎn)卸料）按圖3所示，油門(mén)油泵控制手柄5扳到A攪拌位置，通過(guò)油泵拉桿、油泵伺服搖柄使圖2手動(dòng)伺服閥3閥芯向左移動(dòng)，此時(shí)，雙向變量柱塞泵1上油口出油，經(jīng)高壓軟管到液壓馬達(dá)11上油口，該馬達(dá)下油口的液壓油經(jīng)高壓軟管流到高壓柱塞泵的下油口，從而實(shí)現(xiàn)攪拌筒正轉(zhuǎn)進(jìn)料攪拌；通過(guò)油門(mén)、油泵控制手柄5的所扳角度大小，調(diào)節(jié)手動(dòng)伺服閥3閥芯位置來(lái)改變雙向變量柱塞泵1的流量，從而改變馬達(dá)的輸出速度。當(dāng)液壓系統(tǒng)過(guò)載時(shí)，高壓安全閥7打開(kāi)卸荷，部分液壓油回到閉式液壓回路的低壓側(cè)，此時(shí)高壓

6、安全閥8不起作用。閉式回路的高壓側(cè)的高壓油推動(dòng)梭閥9使閉式回路的低壓側(cè)高溫液壓油通過(guò)溢流閥10、液壓馬達(dá)、高壓柱塞泵的殼體回油管流回油箱進(jìn)行冷卻。2、 液壓系統(tǒng)主要液壓元件明細(xì)表表1 10m3混凝土攪拌車主要液壓元件表序號(hào)名稱型號(hào)規(guī)格數(shù)量廠家備注1薩澳雙向變量柱塞泵PV23（右旋）1美國(guó)薩澳-丹佛斯公司2薩澳定量液壓馬達(dá)MF231美國(guó)薩澳-丹佛斯公司3油 箱55.35L1 薩澳雙向變量柱塞泵實(shí)際照片圖參見(jiàn)圖4 ；薩澳定量液壓馬達(dá)實(shí)物照片參見(jiàn)圖5；油箱參見(jiàn)圖6 油泵伺服搖柄 伺服閥 圖4 薩澳雙向變量柱塞泵實(shí)物照片 圖5 薩澳定量液壓馬達(dá)實(shí)物照片 圖6 油箱 圖7 液壓系統(tǒng)以及測(cè)試管路連接圖二、

7、液壓系統(tǒng)壓力測(cè)試1、 在線測(cè)試液壓系統(tǒng)表3 在線測(cè)試各壓力表的技術(shù)數(shù)據(jù)壓力表以及連接口說(shuō)明A測(cè)補(bǔ)油力表壓06 MPa泵接口螺紋7/16-20UNF+O型密封圈B測(cè)系統(tǒng)壓力表060 MPa馬達(dá)接口螺紋7/16-20UNF+O型密封圈C真空度表03 MPa真空壓力表0.0060.01MPaD測(cè)殼體壓力表01 MPa馬達(dá)接口螺紋7/16-20UNF+O型密封圈注：1、采用耐震動(dòng)的壓力表2、可在各測(cè)試點(diǎn)配置端直通以及成套的采用測(cè)壓接頭以及測(cè)壓軟管和表頭3、測(cè)真空度時(shí)需要在吸油管中另接三通接頭。如圖7所示，用開(kāi)口扳手卸去柱塞泵的補(bǔ)油壓力側(cè)口的螺堵，在該處安裝一個(gè)帶軟管的壓力表A，螺紋尺寸為英制7/16-

8、20UNF+O型密封圈，以測(cè)量補(bǔ)油泵的壓力值，其值為1.61.73 MPa；卸下馬達(dá)的系統(tǒng)壓力測(cè)口的螺堵，在該處安裝壓力表B，螺紋尺寸為英制7/16-20UNF+O型密封圈，測(cè)試閉式回路系統(tǒng)的工作壓力，在最高轉(zhuǎn)速下連續(xù)工作的壓力為21 MPa，最高工作壓力為34.5 MPa；補(bǔ)油泵入口處安裝真空表C以測(cè)取真空度，在一般情況下，補(bǔ)油泵吸入口處的最大真空度不超過(guò)-0.003 MPa。再冷啟動(dòng)時(shí)，真空度超過(guò)-0.003 MPa是允許的。新的過(guò)濾器在一般情況下使用，真空度在-0.001-0.002 MPa。當(dāng)真空度超過(guò)-0.005 MPa時(shí)應(yīng)更換濾芯；壓力表D與馬達(dá)的殼體上的泄油口相連，殼體最大壓力為

9、0.28 MPa；馬達(dá)上的補(bǔ)油溢流閥設(shè)定值高于殼體壓力1.381.52 MPa，但要低于泵上補(bǔ)油溢流閥的壓力值,從而保證閉式液壓系統(tǒng)的高溫液壓油能夠回到油箱中冷卻。2、離線簡(jiǎn)單液壓元件性能測(cè)試測(cè)試工具：柴油、盆、棉布、待測(cè)泵、27開(kāi)口扳手、1升礦泉水瓶2個(gè)。（1）補(bǔ)油泵的檢測(cè)測(cè)試：將補(bǔ)油泵的吸油口朝上，將柴油注滿補(bǔ)油泵進(jìn)油口，觀察1分鐘并作記錄，倒掉柴油，用棉布將泵擦拭干凈。此數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)對(duì)比，來(lái)判斷補(bǔ)油泵的性能好壞。（2）補(bǔ)油泵溢流閥的檢測(cè)其測(cè)試方法：用開(kāi)口扳手將該閥冒拆下，拆下閥芯觀察閥芯與閥作的密封帶是否閉合或出現(xiàn)不同程度的磨損，來(lái)判斷其是否有問(wèn)題。（3）馬達(dá)的檢測(cè)測(cè)試方法：馬達(dá)的進(jìn)出

10、油口的其中一個(gè)，口向上，將柴油的用礦泉水瓶的加滿其中。觀察1分鐘油面下降量，并記錄。其值與標(biāo)準(zhǔn)的值對(duì)比，來(lái)判斷馬達(dá)的性能的好壞。（4）雙向變量柱塞泵檢測(cè)雙向變量柱塞泵的進(jìn)出油口的其中一個(gè)，口向上，將柴油的用礦泉水瓶的加滿其中。觀察1分鐘油面下降量，并記錄。其值與標(biāo)準(zhǔn)的值對(duì)比，來(lái)判斷雙向變量柱塞泵的性能的好壞。三、液壓油的選擇與液壓系統(tǒng)的清洗1、液壓油的選擇液壓油的選擇液壓油的選擇依據(jù)液壓系統(tǒng)的額定工作壓力選擇液壓油的種類，依據(jù)工作環(huán)境選擇液壓油的牌號(hào)。由于該系統(tǒng)的工作壓力是21MPa,工作環(huán)境是野外作業(yè)環(huán)境溫度變化很大，所以該系統(tǒng)夏季選擇68#抗磨液壓油，冬季使用46#抗磨液壓油，嚴(yán)寒地區(qū)使用

11、32#低溫抗磨液壓油。本液壓系統(tǒng)建議采用46#或68#長(zhǎng)城抗磨液壓油，清潔度滿足ISO4406 18/13即NAS1638 9級(jí)或更高。往油箱加油時(shí)一定要使用10過(guò)濾精度的濾油機(jī)加油，絕對(duì)禁止使用廢油。2、液壓油更換當(dāng)液壓系統(tǒng)第一次使用開(kāi)始到100小時(shí)后，應(yīng)該更換液壓油，第二次使用開(kāi)始到500小時(shí)后，更換液壓油，此后應(yīng)該每使用1000小時(shí)后就更換液壓油，如油箱為通氣孔油箱，應(yīng)該500小時(shí)間隔更換液壓油。更換液壓油的最多時(shí)間不得超過(guò)1年；如果液壓油混入水，形成乳化狀或因溫度過(guò)高，油液顏色變黑并有異味，雜質(zhì)超過(guò)一定限度時(shí)，都要更換液壓油。更換或補(bǔ)充的液壓油必須是同牌號(hào)的，并且需經(jīng)過(guò)過(guò)濾精度10的濾

12、油車（濾油車參見(jiàn)圖8）過(guò)濾，液壓油更換的同時(shí)也應(yīng)該更換進(jìn)、回油過(guò)濾器。 濾油車圖83、 液壓系統(tǒng)的清洗（1）油箱的清洗方法本液壓設(shè)備采用的是封閉的油箱以減少污染的進(jìn)入并在油箱設(shè)置一個(gè)排油口。當(dāng)油液受污染時(shí)，因更換液壓油并對(duì)油箱進(jìn)行徹底清洗，其方法為：打開(kāi)油箱的排油口將閉式回路中的廢油排凈，如圖6所示。將油箱的出油口和回油口的管接頭拆下，分別與高精度過(guò)濾車連接，高精度過(guò)濾車外觀圖參見(jiàn)圖8。如果油箱污染嚴(yán)重則需更換新的油箱，油箱清洗后要同時(shí)更換吸、回油和加油口的過(guò)濾芯。（2）液壓系統(tǒng)的清洗方法當(dāng)液壓油受到污染時(shí)就要更換新的液壓油，同時(shí)也要清洗整個(gè)液壓系統(tǒng)，防止有廢油存在管路中污染新的油液。其清洗的

13、方法是：打開(kāi)雙向變量柱塞泵和定量馬達(dá)的上端的泄油口，向殼體內(nèi)注入灌滿經(jīng)過(guò)10高精度的濾油車過(guò)濾的液壓油。將補(bǔ)油泵的吸油管路與另外一個(gè)干凈油箱的出油口相連，并將同牌號(hào)的液壓油過(guò)濾后注入此油箱，在確保油泵控制手柄在B（中）位的情況下，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，使發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到正常操作速度,使補(bǔ)油泵正常運(yùn)動(dòng)，慢慢拉動(dòng)雙向變量泵油門(mén)、油泵控制手柄，使定量馬達(dá)慢慢的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，讓系統(tǒng)中充滿新的液壓油對(duì)閉式回路進(jìn)行沖洗。清洗完后，將系統(tǒng)中的液壓油排凈，把補(bǔ)油泵與清洗后的油箱連接，再次往雙向變量柱塞泵和定量馬達(dá)的殼體注油，啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)試車達(dá)到使用要求后，停止發(fā)動(dòng)機(jī)，安裝好雙向變量柱塞泵和定量馬達(dá)泄油堵頭，檢查液壓油箱油位，

14、完成調(diào)試，系統(tǒng)可再次投入使用。（3）液壓系統(tǒng)清洗時(shí)注意的事項(xiàng)一般液壓系統(tǒng)清洗時(shí)，多采用工作用的液壓油或試車油。不能用煤油、汽油、酒精、蒸氣或其它液體，防止液壓元件、管路、油箱和密封件等受腐蝕；清洗過(guò)程中，液壓泵運(yùn)轉(zhuǎn)和清洗介質(zhì)加熱同時(shí)進(jìn)行。清洗油液的溫度為（50-65）時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的橡膠渣是容易除掉的；清洗過(guò)程中，可用非金屬錘、棒敲擊油管，可連續(xù)地敲擊，也可不連續(xù)地敲擊，以利于清除管路內(nèi)的附著物；液壓泵采用間歇運(yùn)轉(zhuǎn)方式，有利于提高清洗效果，間歇時(shí)間一般為（10-30）min;在清洗系統(tǒng)回路上，應(yīng)加裝過(guò)濾器或?yàn)V網(wǎng)。剛開(kāi)始清洗時(shí)，因雜質(zhì)較多，可采用80目濾網(wǎng)，清洗后期改用150目以上的濾網(wǎng)；清洗時(shí)間一

15、般為（48-60）小時(shí)，要根據(jù)系統(tǒng)的復(fù)雜程度、過(guò)濾精度要求和污染程度等因素決定；為了防止外界潮氣引起銹蝕，清洗結(jié)束時(shí)，液壓泵還要連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，直到溫度恢復(fù)正常為止。清洗后要將回路內(nèi)的清洗油排除干凈。 四、常見(jiàn)故障的產(chǎn)生及排除方法故障是設(shè)備在壽命周期過(guò)程中必然要發(fā)生的現(xiàn)象，它使設(shè)備暫時(shí)或永久的喪失其功能。液壓系統(tǒng)的故障往往是系統(tǒng)中某個(gè)元件產(chǎn)生故障所造成的，因此，需要找出發(fā)生故障的元件，就能排除液壓故障。1、常見(jiàn)液壓故障的產(chǎn)生及排除方法（1）攪拌罐只能正轉(zhuǎn)不能反轉(zhuǎn) 如圖3當(dāng)扳動(dòng)油門(mén)、油泵控制手柄5時(shí)，攪拌罐只能正轉(zhuǎn)進(jìn)料攪拌，沒(méi)有反轉(zhuǎn)卸料。原因：當(dāng)扳動(dòng)圖3中油門(mén)、油泵控制手柄到卸料位置C時(shí)，油泵拉桿4拉

16、動(dòng)油泵伺服搖柄2向右移動(dòng)，此時(shí)連接圖3油泵伺服搖柄2和圖2手動(dòng)伺服閥3的銷釘因折斷不能使手動(dòng)伺服閥3的閥芯向右移動(dòng)，導(dǎo)致雙向變量柱塞泵1的控制斜盤(pán)的伺服缸不動(dòng)作，使得雙向變量柱塞泵不排除油液，馬達(dá)只能正轉(zhuǎn)不能反轉(zhuǎn)，因此攪拌罐只能進(jìn)料攪拌不能反轉(zhuǎn)卸料。排除方法：拆開(kāi)閉式回路中的薩澳雙向變量柱塞泵，更換薩澳雙向變量柱塞泵伺服手動(dòng)伺服閥3（參見(jiàn)圖4）的銷釘。（2）正、反轉(zhuǎn)都不能旋轉(zhuǎn)原因分析：利用圖2分析可知，在油泵伺服搖柄2處在中位時(shí)，雙向變量柱塞泵的排除的流量為零，閉式液壓系統(tǒng)不工作，此時(shí)補(bǔ)油泵向閉式回路的兩側(cè)供油，系統(tǒng)的壓力由補(bǔ)油溢流閥4調(diào)定，造成此壓力低的途徑有：補(bǔ)油溢流閥損壞；補(bǔ)油泵內(nèi)泄；雙

17、向變量柱塞泵內(nèi)泄；定量馬達(dá)內(nèi)泄；伺服閥主進(jìn)油口由于密封圈損壞而泄漏等。排除方法：1)連接好測(cè)量補(bǔ)油壓力的油管和壓力表，起動(dòng)液壓系統(tǒng)，圖3雙向變量柱塞泵伺服搖柄2處于中位調(diào)整并觀察補(bǔ)油壓力是否發(fā)生變化,若補(bǔ)油壓力提高，就說(shuō)明補(bǔ)油溢流閥的調(diào)定壓力低，調(diào)好即可。2)拆下補(bǔ)油泵，對(duì)其用“離線簡(jiǎn)單液壓元件性能測(cè)試中補(bǔ)油泵的測(cè)試方法”進(jìn)行測(cè)試其質(zhì)量。3)雙向變量柱塞泵和馬達(dá)的測(cè)試參見(jiàn)“離線簡(jiǎn)單液壓元件性能測(cè)試”相應(yīng)的部分進(jìn)行測(cè)試。2、常見(jiàn)的其它故障排除其它故障參見(jiàn)表4表4 故障排除總表常見(jiàn)故障原因解決措施罐體攪拌筒無(wú)法達(dá)到最高轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過(guò)低選擇合適的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速補(bǔ)油壓力設(shè)定不正確停機(jī)，在液壓油的補(bǔ)油壓力

18、口安裝壓力表，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為1500RPM，吸油管油溫為50±3的條件下檢測(cè)如果壓力過(guò)低順時(shí)針調(diào)整溢流閥，壓力高，逆時(shí)針調(diào)整溢流閥。吸油過(guò)濾器堵塞，造成稀有不足。檢查吸油壓力，如果過(guò)高則更換過(guò)濾器。系統(tǒng)油溫過(guò)高油冷器太臟，影響冷卻效果。清潔油冷器冷卻風(fēng)扇溫控開(kāi)關(guān)、電機(jī)失效。更換溫控開(kāi)關(guān)、電機(jī)。負(fù)載增加時(shí)，罐體轉(zhuǎn)速下降如果負(fù)載增加時(shí)，補(bǔ)油壓力下降，罐體轉(zhuǎn)速將下降。更換液壓泵和液壓馬達(dá)流量太小管路堵塞，濾芯失效清洗管路或更換濾芯漏油機(jī)件或管路磨損修復(fù)或更換機(jī)件接頭松動(dòng)擰緊接頭五、 液壓設(shè)備的管理設(shè)備管理的好壞關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、成本，關(guān)系到安全生產(chǎn)，關(guān)系到企業(yè)生產(chǎn)資金的合理利用。設(shè)備的維護(hù)

19、是設(shè)備管理中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對(duì)液壓設(shè)備進(jìn)行定期保養(yǎng)、預(yù)防性維護(hù)，進(jìn)行有計(jì)劃的檢修，可以使液壓設(shè)備經(jīng)常處于良好的性能狀態(tài)，并發(fā)揮應(yīng)有效能。1、對(duì)液壓系統(tǒng)中液壓油的保養(yǎng)液壓系統(tǒng)的故障有70%是有液壓油的污染造成的。液壓油受到污染就會(huì)影響攪拌車的正常工作，并影響液壓件（泵、馬達(dá)）的使用壽命，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞泵和馬達(dá)。所以要定期檢測(cè)液壓油的品質(zhì)，檢查液壓油是否受到空氣污染、磨料污染、氧化變質(zhì)、進(jìn)水變質(zhì)的影響，如有就要對(duì)液壓油進(jìn)行更換，對(duì)零件進(jìn)行清洗。防止液壓油變質(zhì)要經(jīng)常定期檢測(cè)：液壓系統(tǒng)油液的污染度，密封裝置的的磨損或損壞，管路接頭連接處是否有松動(dòng)或漏油，系統(tǒng)的工作溫度、壓力，還要注意液壓油物理性能的變化，保持液壓油的物理性能的穩(wěn)定性。這樣可延長(zhǎng)液壓系統(tǒng)的壽命和防止故障發(fā)生。2、液壓維修的管理液壓設(shè)備維修，必須遵循5S管理制度，只有這樣，才能保