摊铺机行走液压系统工作原理与故障诊断

张 胜

（广东华路交通科技有限公司）

摊铺机是对各种材料的基层和面层进行摊铺作业的主要机械设备,用来将拌制好的混合料,按照路面的形状和厚度均匀地摊铺在已经整好的路基上,并给以初步的捣实和整平,形成满足一定宽度、厚度、平整度和密实度要求的路面基层或面层。在机械化施工中,摊铺机是不可缺少的设备之一,广泛应用于摊铺沥青混凝土、RCC基础层、稳定土等材料,在高速公路、城市道路、机场、广场等设施的建设中发挥着关键的作用。

摊铺机行驶液压系统及行驶控制系统的性能是影响摊铺机作业性能的主要因素,在很大程度上决定了作业质量的好坏,与此同时,摊铺机行驶控制器作为摊铺机的核心控制部件,对提高摊铺机行驶性能、提高施工自动化程度、改善路面施工质量非常关键。

1 摊铺机行走液压系统

1.1 行走液压系统的组成

从动力传动的方式来分,目前摊铺机的行驶驱动主要有机械驱动、机械一液压驱动和全液压静压驱动三种方式。其中,静压驱动相对其他驱动方式有以下优点：易于实现无级变速、行驶灵敏；能实现转弯与原地转向；操纵简单平稳,广泛的控制和调节方法；行驶自动控制；液压泵和马达能灵活地安装可以有效地利用所提供的功率；能利用静压系统帮助制动；液压马达无超载等等。

静压驱动系统可以分为开式系统和闭式系统,由于闭式系统结构紧凑、空气进入液压油的机会小、工作平稳,在行走驱动液压系统中大多采用闭式油路的容积调速系统实现无级变速。从动力传递的路线上分,行驶驱动液压系统可以采用单泵—单马达系统。目前履带式沥青混凝土摊铺机普遍采用双泵—双马达系统,液压系统左右两侧为独立的行驶驱动液压回路,采用双泵—双马达行驶驱动系统可以充分利用泵和马达的控制方式来简化行驶控制系统的结构。

1.2 液压行驶驱动系统的组成及其工作原理

该驱动回路主要由变量泵、变量马达、补油泵、变量油缸、比例阀、安全阀、单向阀、溢流阀,滤油器和油箱等组成。系统中变量泵既提供液压能源,又是主要的控制元件,改变变量泵排量和方向就可以改变液压马达输出转速和方向。安全阀确定了系统的最高工作压力。作为闭式回路,在工作中油路的高低压要互换,因此在油路两个方向都设置了安全阀。由于闭式回路不可避免存在一定的泄漏,补油泵提供控制油路,通过单向阀向系统的低压回路补油,并可在低压回路建立起一定的压力。溢流阀设定系统补油压力,补油压力应略高于主油路回油侧的压力。该系统中补油泵同时作为变量机构的液压油源,以保证主泵在排量为零的情况下仍可以对比例阀进行控制。各种典型泵-马达闭式回路的工作原理与该液压回路基本相似,主要区别在于液压泵和马达的调节方式不同。

2 摊铺机行驶系统的基本要求

（1）具备两种工作模式：作业模式与行走模式；

（2）在两种模式下,无论是前进还是后退,行驶速度均能连续调节,尤其要保证起步平稳,并具有良好的低速稳定性；

（3）在作业模式下,能够实现两履带无差速直线行驶,两侧履带应能各自独立调整至行驶速度设定值；

（4）在作业模式下,能够实现左右差速转向,转向半径连续可调。当转向半径设定后,就以固定的转向半径恒速转向；

（5）在行走模式下,能实现较快的直线行驶,也能实现差速转向；

（6）在作业模式下应有原地转向功能。即两侧履带速度大小相等,方向相反；

（7）在高速时应屏蔽原地转向功能；（8）应能实现停车制动；

（9）解除制动后摊铺机才能行走。

3 常见故障与诊断

摊铺机不能行走故障的3种原因及排除：在我们施工实践中常遇到3种不能行走的故障现象。

（1）电磁线圈故障引发不能行走：一台摊铺机在工作300 h后,出现不能行走的故障。因工作时间较短,液压驱动系统不易损坏,故判断为电路原因。在检查制动电磁阀时发现,其线圈为dc-12v,明显与整机标定电压不符,并手感发热,在手动解除制动后,故障消失。但更换标准dc-12v线圈后不久又出现了以下的现象：在正常摊铺工作中偶尔还出现机器突然转向,且速度越快转向量越大。该机本身带有“epm”系统,具有自动检测校正跑偏功能,在按说明书进行“ofst”自检后,故障仍然不能消除,而且“跑偏”、“突然转向”的频率由每天1～2次发展道5～6次,严重影响操作质量,操作人员须时刻不离操纵杆以防突然转向,导致后面熨平板撞击路沿石。但经厂方保修人员现场调试、修正,但仍然不能解决问题。且在更换制动电磁线圈后出现此现象,本着“先简后繁”原则重点检查了制动总阀。发现所更换线圈的阀芯与阀座的连接位置不正,拆卸后发现连接处螺纹已损坏,导致阀芯位置不对中,并且行程不到位。经技术处理后,故障被排除。

（2）履带行走引导轮粘附沥青：一台摊铺机左侧履带松弛,最初怀疑是张紧油缸分配阀有问题,但调换液压管路后没有变化,经测试压力为60 MPa,满足工作要求,因该机仅工作2个月,张紧油缸应该不会损坏,故判断为机械原因。在检查引导轮滑道时,看到有大量乳化沥青粘附其上。于是对其加热后进行了清洗,并松动相关的螺栓,结果履带的运行恢复了正常。

（3）散热器粘附大量灰尘：一台摊铺机已工作了近800 h,在作业中发动机突然熄火。操作人员首先怀疑是发动机供油有问题,在排除了柴油输油泵和管路中的气体后已能重新启动,但在工作约20m in后又熄火了。观察“epm”系统时出现了“malfunction!”故障警告,但没有提示何种原因和部位。观察显示,除液压油温度稍高外其他一切正常,据此判断为冷却系统以有故障。经检查,冷却液不少,风扇工作正常,但散热器外壁粘附了许多灰土。清洗后,故障消除。

4 摊铺机的技术保养

摊铺机是一种技术含量高、结构相对复杂的专门化生产工具,一般进行作业的工作条件比较恶劣,操作人员的使用技术水平和专业知识素质差别较大。在使用过程中,由于各部运动机件逐渐磨损和受外界各种运行条件的影响,各部机构和零件必然逐渐产生不同程度的自然松动和机械损伤,这样将导致摊铺机动力性和经济性变坏,机件安全可靠性降低,就会发生预想不到的机械故障,影响摊铺机的使用期限。因此,为了提高使用寿命,减少机械故障的发生,应做好保养工作。所以,摊铺机的使用管理中缺少不了维修保养这个环节。

维修保养大致可以分成3部分内容。

（1）一部分是日常技术保养,即操作手在使用过程中对机具能够做到的合理保管、日常检修、定期维护保养及正确的操作使用,这样可延长机具使用寿命,提高机具应用效果。

（2）另一部分是周期性技术保养,即靠机手自身的条件和手段不能够解决的维修内容,如机具主要部件损坏的修复或换件修理,使用到一定期限后进行的中、大修及检测调整等,就必须到专门的厂家指定的维修点,请专业人员修理。

（3）最后就是长期停放的技术保养,由于摊铺机和其他机械不一样,特别是在冬季,由于冬天基本上是停放不用的,所以也要进行保养。

5 结语

沥青混凝土摊铺机是进行沥青摊铺作业的主要机械设备,用来将拌制好的混合料,按照路面的形状和厚度均匀地摊铺在已经整好的路基或路面基层上,并给以初步的捣实和整平,形成满足一定宽度、厚度、平整度和密实度要求的路面基层或面层。沥青混凝土摊铺机是边行驶边作业的施工机械,其行驶速度的恒定性及行驶的直线性对摊铺路面的平整度、初始密实度、离析程度有着很大的影响,行驶驱动系统及行驶控制系统的性能是影响摊铺机作业性能的重要因素,在很大程度上决定了作业质量的好坏。因此,对沥青混凝土摊铺机行驶驱动系统的研究具有重要的现实意义。

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