川崎式液压舵机常见故障判断及分析

赵天翔

(中国卫星海上测控部，江苏江阴 214431)

1 泵控型液压舵机的工作原理

泵控型舵机采用2台双向变量液压泵 (主泵)，分别与转舵油缸组成2个可独立工作的闭式系统。早期主要用径向柱塞变量泵，现在多用斜盘式或斜轴式轴向柱塞变量泵。工作时主要连续按既定方向运转，其吸﹑排方向和排量靠改变泵控制杆偏离中位的位移方向和大小，来改变泵的斜盘倾角或缸体摆角予以控制。主泵控制杆偏离中位的位移方向和大小取决于指令舵角和实际舵角之间的舵角偏差。当舵角偏差尚不太大时，控制杆的位移即已达到最大值，主泵即以最大流量去推动转舵机构转舵，直至实际舵角接近指令舵角时，主泵的流量才逐渐减小;而当实际舵角等于指令舵角时，泵回到零排量的中位空转，舵叶即因主油路锁闭而停在与指令舵角相符的位置。

2 故障判断

判断和分析川崎式液压舵机故障，首先要把资料和图纸吃透，熟悉工作原理、运行工况、机械性能和主要技术参数。川崎R170A(泵控)型舵机液压系统原理图如图1所示。

利用看、听、摸、闻的方法对舵机进行故障判断。

启动舵机前，检查舵机表面以及操舵装置，表面是否有漏油情况，螺母是否出现松动，各部位是否连接紧密，各部件是否完整无弯曲、断裂、折损等现象。操舵装置是否完整，有无部件的缺损，仪表有无破坏。确定舵机表面完好后，启动舵机，首先通过观察来判断舵机是否出现故障:观察撞杆6移动的速度是否有变化，因为舵机撞杆6的速度快慢取决于进出油缸5的油流量，如果撞杆6速度有变化，则证明油流量不稳定，油缸5部位发生故障，具体故障可能为油缸漏泄，油缸混入空气;观察液压系统各测压点的压力值是否正常，有无波动现象，压力大小主要取决于负载;观察油液是否清洁，是否变质，油位是否够高，油粘度是否符合要求，油的表面是否有泡沫，油液出现问题会引起舵机很多故障;观察各管接头，阀板结合处，油缸端盖处，液压泵2轴封处等是否有渗漏，滴漏和油垢;观察撞杆6有无振动与爬行现象;观察操舵装置各仪器表指针是否运转正常，调零是否对位。

视觉检查过后再通过听觉检查，根据声音判断系统的故障部位及具体故障种类:听舵机运转噪音是否正常，液压泵2和系统噪音是否过大，溢流阀16等各部件是否有尖叫声，调动换向阀12，听换向阀换向时是否有冲击声，撞杆是否有撞缸声，液压泵运转时是否有敲击声，听油路板内部是否有细微而连续的声音。通过以上听觉检查可以判断舵机故障是否由混入空气，对中不良或者阀件损坏、弯曲等引起。

图1 川崎R170A(泵控)型舵机液压系统原理图

接下来通过触觉判断故障类型:用手摸泵体外壳，油箱外壁和阀体外壳的温度，若接触1～2 s感到烫手，说明此处发生故障，应立即检查原因，可能的原因有内部油液泄漏、内部通道堵塞等;用手触摸各运动部件和油管，感觉有无振动;用手摸撞杆，感觉是否有爬行现象与抖动;用手检查一下限位开关、紧固螺钉、插销的松紧程度，检查相关阀门如旁通阀等工作状态是否正确，检查各连接处松紧度，阀门开关是否正确。

最后利用嗅觉，用鼻子闻油箱中的油液是否有异味。

3 常见故障图表分析

1)无舵故障。该故障的根本原因是主泵未向转舵机构供油或转舵机构不能回油，撞杆无往复运动。绘成鱼刺图，如图2所示。

图2 无舵故障鱼刺图

解决无舵故障的方法:检查各连接件的连接情 况，对出现问题的地方进行重新安装，关闭应关闭的旁通阀，调整液压系统，修复或更换损坏的液压元件，仔细检查电路，调整弹簧预紧力，对出现问题的弹簧进行及时更换。

2)左、右舵转向时间不一样。在日常操作中，有时会出现左右舵转向时间不一样的故障，此类故障原因大致有3点，以下是根据系统分析法分析后绘制的故障流程图，如图3所示。

图3 左右舵转向时间不一样故障流程图

3)回转故障。如果出现回舵困难，甚至出现“憋死”现象、难以回舵，即舵机液压缸的工作压力在向正舵回舵时大大超过额定值。故障发生以后要根据故障表面现象，逐步地采取一些措施，一步一步排除疑点。首先拆检2只电液换向阀，清洗阀芯，清通平衡孔，检查回中弹簧，并对所有怀疑有问题的回中弹簧换上备用弹簧。如果采取上述措施后结果仍无改观，则考虑操舵系统的电气线路有问题。如果检查电气线路后也未发现异常，再考虑舵机机组中机械结构件之间的不正常运行，而导致消耗大量的功。如果发现中间立柱根部的加强筋有裂纹，应该先将裂纹进行表面处理，加强焊接，对液压油缸轴线进行校对、调整，用塞尺测量是否有单偏现象，调整底脚垫片厚薄。查找资料后得知，可能造成回舵困难以及工作液压缸工作压力过高的原因有:①液压缸回油管道不畅通，造成液压缸回油压力过高 (电液阀换向不到位，节流现象，油管中有堵塞现象);②液压缸抽密封压盖压紧力过大，造成柱塞与密封填料间的摩擦过大;③液压缸密封填料损坏，嵌入间隙中或发生密封被“搓”现象。

观察回油缸压力表有无压力值显示，如果有，可以排除回油管路不畅造成回油压力大而产生反作用力的可能性;松紧紧固螺栓以调节压紧力。

4)异常振动和噪音。异常振动和噪音如图4所示。

图4 异常振动和噪音鱼刺图

5)单方向转舵。单方向转舵产生原因及排除方法如表1所示。

表1 单方向转舵产生原因及排除方法

4 总结

舵机在船舶中的作用非同小可，不可避免的会发生各种各样的故障，一旦舵机发生故障，对于船舶航行造成的损失将不可估计，这就要求在日常操作中要细心管理，对可能产生的故障进行有效的判断及预防，对发生的故障以最佳的途径和最快的速度解决，把损失降到最小。

［1］陈进.机械设备振动监测与故障诊断［M］.上海:上海交通大学出版社，1999.

［2］费千.船舶辅机［M］.大连:大连海事大学出版社，2008.

［3］许贤良.液压传动系统 ［M］.北京:国防工业出版社，2008.