L2350装载机大臂泄压故障的处理

杜 潇

（中国神华能源股份有限公司哈尔乌素露天煤矿设备维修中心，内蒙古 鄂尔多斯 010300）

L2350装载机大臂泄压故障的处理

杜 潇

（中国神华能源股份有限公司哈尔乌素露天煤矿设备维修中心，内蒙古 鄂尔多斯 010300）

L2350装载机，为主采设备之一，主要工作为剥离岩石、土方和原煤。装载机大臂泄压故障在装车时存在砸卡车的安全隐患。故障处理采用逐级分析故障诊断法，确定故障区域，排除设备故障，提升装载机的装车效率。

装载机；液压系统；大臂；举升控制

0 引 言

L2350装载机是美国勒图尔勒公司生产的大型工矿企业用设备，斗容43 m3，空铲斗加上大臂自重将近60 t。在引进L2350装载机后，作为主采设备之一，剥离岩石、土方和原煤。在使用过程中存在着比较频发的液压系统故障大臂泄压，大臂泄压故障装车时有砸卡车的安全隐患，而且处理起来比较繁琐耗时，举升慢则影响到L2350装载机的装车效率。经过修理后结合理论与实际状况，将这一故障处理方法总结出来。

1 故障现象

L2350装载机发动机低速时举斗反应缓慢，当发动机提高转速时，上述现象减缓；在空铲斗举升时无泄压现象，但是在铲斗半载和满载工况下，铲斗有泄压现象出现。询问当班司机，了解近期除了日常保养，液压系统没做调整维修。现场观察，没发现机械铰接部位有变形、松旷、裂纹现象，大臂位置传感器护罩完好，传动杆无变形，柱塞举升泵、举升缸等也没有漏油现象。打开油箱检查液压油，液位正常，油质良好。着车也没听到泵的吸空噪声及异响。在没有详细分析之前对液压系统元件盲目拆卸、调整是决不允许的。通过LETOURNEAU集成网络控制系统（是一个完整的机器控制和监测系统。管理装载机所有的系统，包括液压、电气、发动机等系统。特别是举升系统，可以测量举升控制系统的电控信号，以及液压系统的先导压力和主油路压力)可以先期对故障进行判断。我们采用逐级分析故障诊断法。在弄清液压系统的传动原理、结构特点、各元件在系统中的作用、系统中的有关参数及实际液压系统布置情况的基础上，结合故障特点，用推理的方法合乎逻辑地分析、判断，有目的、有方向缩小可疑范围，排除可能的故障原因，确定故障区域，直至某个故障点元件及材料，加以排除[1]。

2 故障分析及处理

1）首先参照L2350装载机液压举升系统原理图（如图1所示）和液压传动的工作原理进行分析，升降和铲掘回路概述先导供油压力来自鼓风机泵或先导压力调节器阀的辅助泵入口端“P”，并用于2个方面的功能。电磁阀21（SOL21）当得电的时候，使用这个压力切换安装在举升液压缸上的浮动阀。于是用于先导阀流量的二级通路就派生出来了。先导供油压力的另一功能就是先导供油压力释放阀（设置在5.17 MPa）。流体进入先导压力减压阀。该阀的功能把先导压力降低到4.14 MPa。一旦供油压力流过压力减压筒，它就退出该阀，并进入到先导控制阀的入口端“P”。电-液先导控制阀是一个并行的阀，封装在4个正常关闭的比例压力减压方向阀中。这4个阀直接把先导流量流入举升控制阀。该阀的功能受装载机司机的操纵手柄控制。该阀接收到来自操纵手柄的，并正比例于操纵手柄位置的电信号。于是滑阀达的位置开始根据电信号进行调节。这意味着较大的操纵手柄的作动，则引起滑阀更远的切换，从而允许更少的压力损失通过阀。这允许更大的先导压力达到举升控制阀端盖，切换滑阀更远，导致循环周期更快。较小的操纵手柄作动导致更小的滑阀位移，引起更慢的循环时间。随着流体进入端口“P”，则当系统处于保持功能时，流体被阻塞。当在保持功能时，先导管路直接把来自先导控制阀的流体导向到举升控制阀标记为“BR”,“BB”,“HR”和“HB”的阀中，这些端口连接到液压箱上，允许举升控制阀滑动到中央位置。当操纵手柄的运动或按钮要求铲掘和升降功能对应于阀的切换。经过检查确认操纵手柄电信号符合要求，信号良好，线路无短路或虚接，无需标定或更换操纵手柄和大臂传感器[2]。

图1 液压举升系统原理图

2）其次检查液压先导系统。负载的大小决定了系统的压力，负载的运动速度与流量有关而与压力无关。液压举升缓慢，是由于流量不足，而举升慢则是由于流量不够。所以液压系统出现举升沉重，多数是由于溢流阀调定压力低，柱塞举升泵、举升阀、举升缸等内漏引起。由于内漏使压力达不到额定值或压力建立迟缓，内漏使流量减小，表现为空负载或轻负载时举升轻，重负载时沉重。液压系统先导回路的供油来自一个9.46 L/min的流量控制器。回路中的压力被释放法限制在3.10 MPa。知道其中的一个比例电磁阀得电激活。相对应的举升控制阀儿主系统的油路才会接通。但是如果先导压力有如果有泄漏的地方，就会导致举升无力和大臂泄压。所以首先排查先到系统压力是否足够流量是否足够。重新试车,在轻重不同负载下，发动机低速与高速时慢举升比快举升压力值略高一点。由此作出初步判断，举升缸无内泄。故障的主要原因之一是由于发动机低速时流量小引起的。拆卸3.10 MPa先导举升控制压力释放阀后，发现阀芯密封老化性能下降、弹簧弹力不够，对其进行更换[3]。

在更换先导举升控制压力释放阀的密封件后，举升慢故障现象从举升循环时间28 s以上变为接近正常标准的17 s，但是L2350装载机大臂泄压故障还是存在。而此时的故障现象与以往不同。所以接下来检查起重和铲装作业使用的是4台柱塞举升泵。L2350装载机起重和铲装作业使用柱塞举升泵的流量472 L/min，压力为27.58 MPa。经过检查确认柱塞举升泵压力正常。继续检查举升系统发现举升控制阀温升变化比平时快，说明举升控制阀内部有泄漏的故障点。

图2 举升控制阀

3）举升控制阀如图2。查举升控制阀Huscos的各个工位工作情况。举升控制阀Huscos的作用是当升降操纵手柄控制器在中间位置或保持位置时，来自滑阀两侧的先导油排放回液压箱中，允许滑阀处于举升控制阀Huscos的中心。举升控制阀Huscos#1和#2对于每项操作具有附加的回路释放功能，比如升降、向下进给、后卷和倾倒等操作。倾倒回路具有二级的操作压力设置，这由一个电磁阀（SOL4）控制，并且一个5.25 MPa的释放阀安装在外部，所有这些外部释放阀都是外部可调的。举升控制阀Huscos#1和#2也具有4个抗真空单向阀，每个回路一个。抗真空单向阀集成在释放阀中。如果真空发生，单向阀允许流体返回到液压箱中，用于填充真空。经过检查，单向阀正常，无磨损及麻点，回位弹簧弹力足够[4]。

4）检查中间（保持）操作时候举升控制阀的动作。来自鼓风机泵或先导压力调节器阀的辅助泵入口端“P”的先导供油压力具有2个方面的功能。电磁阀21（SOL21）得电的时候，使用该压力切换安装在每个举升液压缸中的浮动阀。于是用于先导阀的二级流体通路便被派生出来。先导供油压力的另外一个功能就是先导供油压力释放阀（设置在5.17 MPa）流体进入压力减压阀。该阀的功能是把先导压力降低到4.14 MPa。一旦供油压力流过压力减压筒，它就退出该阀而进入先导控制阀的入口端“P”。随着升降和铲掘操纵手柄在中间位置。先导流被阻塞。这发生的原因是先导控制阀中的阀是带有正常的入口阻塞关闭功能，而且到液压箱的工作端口打开。这允许举升控制阀的滑阀保留在弹簧对中的位置。于是允许流体通过3个铲掘和升降泵，进入举升控制阀的端口“P”，穿过打开的中央滑阀，流体通过返回过滤器返回到液压箱中。操作后，功能正常，无内部泄漏[5]。

图3 浮动阀动作状况

5）再检查浮动操作时候举升控制阀的浮动阀动作状况如图3所示。鼓风机泵产生恒定的先导供应压力。来自鼓风机泵的先导供应压力从安装在泵的出口处的测试块中排泄。来自测试块的流体连接到先导供应阀的端口T“P”，具有2方面的功能。电磁阀（SOL21）得电的时候，该压力切换安装在每个举升液压缸上的浮动阀。这个供应压力也可以流过与电磁阀平行的内置单向阀，这为先导阀流体提供了二级的通路。这些流体在端口“PVS”退出，流过压力减压阀，并进入先导控制阀的端口“P”。随着安装在右操纵手柄中的中间(浮动)按钮压下，从操作杆产生一个电信号。这个电信号发送到先导控制阀中，这里标记为HR。在浮动指令开始的250 μs，阀处于动力下降位置。这将确保液压缸活塞杆侧具有足够的流量来阻止气穴现象[6]。在250 s之后，“HR”完全打开允许满的先导压力。随着滑阀打开，流体直接通过滑阀，并在端口“HR”输出到安装在举升控制阀#1和#2中举升液压缸活塞杆先导端口。流体产生的压力切换滑阀。随着滑阀移动远离中间位置到浮动位置，两个液压缸端口打开始流体流入液压箱。流体进入到柱塞举升泵上的举升控制阀的端口“P”，限制流体通过中间位置，这个受限制的流体改变方向通过载荷单向阀，连接泵送流量到端口“2A”和端口“2B”，端口中连接的流体直接流回到液压箱中。活塞杆和液压缸的基座端在浮动期间也进行相连，允许流体在它们之间进行传输。重力将引起液压缸收回，并且由于限制流体功过举升控制阀，基座中一定量的流体将输送到液压缸的活塞杆端，填补任何的孔隙，平衡压力穿过举升控制阀，并流回到液压箱中。检查举升液压缸上的浮动阀后一切参数正常。

6）最后检查举升控制阀升降操作，主要检查举升控制阀的升降基座端口释放阀。举升控制阀如图4所示。

图4 举升控制阀

机泵产生的恒定的供压流体，从鼓风机泵，从安装在泵出口处的测试块排泄。来自测试块的流体连接到供油压力阀的端口“P”，并用于两个方面的功能。电磁阀21（SOL21）得电的时候，使用该压力切换安装在每个举升液压缸上的浮动阀。供压流体也可以通过和电磁阀平行的内置单向阀。这位先导阀的流体提供了一个二级通路。在端口“PVS”退出的流体流过压力减压阀和先导控制阀的端口“P”。随着右手操纵手柄后拉或顶部（升降）按钮压下，操纵手柄产生一个正比例于装载机司机输入（移动）量的电信号，这个电信号发动到标为为“HB”的先导控制阀。由于电信号的作用，阀的滑动位置相应于电信号进行调节。由于滑阀的打开，流体直接通过滑阀，并从端口“HB”输出到升降先导端口，这个端口定位在举升控制阀Huscos#1,#2和#3的端盖中。流体创建了可以切换滑阀的压力。随着滑阀移动远离中间位置，来自柱塞举升泵并进入到举升控制阀的端口“P”流体限制流通到中间端口，于是受限的流体流过载荷单向阀，连接泵送的流体到端口“2A”。离开端口“2A”的流体直接达到举升液压缸的基座中，移动活塞到液压缸的活塞杆端部。在达到满行程时，举升液压缸是受保护的，保护系统抵抗多大的压力脉冲，并维持结构的完整性。有两种不同的控制条件控制举升液压缸达到上限制值的速率。当升降要求大于液压缸伸展范围时，液压缸开始在接近满行程处开始减速，并在接近最大行程处开始关闭。在接近满行程时，安装在先导控制阀中的“HB”阀缓慢关闭。这在阀上产生一个大的压力降，升降控制滑阀获得了降低的压力。先导压力的下降，引起升降控制滑阀开始切换到中间位置，这有效地减低了液压缸的速度。在接近最大行程的处“HB”阀失电。这阻塞了先导流，并从举升控制阀排泄端口排出到液压箱中，这时滑阀居中，并且升降停止。当升降指令小于液压缸的完全伸出量时，液压缸在完全行程的处开始减速，并在接近最大行程的处关闭。活塞杆的伸展驱逐来自液压缸活塞杆端的流体[7]，向后通过切换的升降控制滑阀，并从举升控制阀的端口“T”返回到液压箱中。泵上的补偿器压力设置限制了最大的升降力。补偿器是这个回路中的初级释放阀，并设置在27.58 MPa.然而，有2种其它的释放阀安装在回路中，防止系统过载。第1种安装在每个举升控制阀的入口回路中并和端口“P”平行，它涉及到主释放阀，并设置释放压力在31.03 MPa。第2种释放阀是升降基座端口释放阀，该阀和端口“2A”平行，并设置在31.03 MPa，用于液压缸的行程保护。在这时候，发现举升控制阀的升降基座端口释放阀压力达不到要求，并且在铲斗半载和满载工况下有高压液流泄漏的现象。下一步拆解举升控制阀的升降基座端口释放阀，检查它的工作状况。经过对举升控制阀的升降基座端口释放阀拆解发现，负责先导控制的阀杯外表磨损出现麻点，并且先导控制阀芯密封环已经老化被高温高压的油液冲毁。对举升控制阀的升降基座端口释放阀的先导控制阀芯密封环及先导控制的阀杯更换后试车，L2350装载机发动机低速时举斗反应缓慢现象；在空铲斗举升时无泄压，在铲斗半载和满载工况下铲斗泄压现象均消失。L2350装载机又恢复到往日的工作状况。

3 结 语

排除故障要先判断故障现象，运用科学的方法，理论知识与实践经验相结合，通过望、问、查方法解决遇到的故障，逐级分析故障诊断法比较适合这种多故障点液压故障的处理。

［1］勒图尔勒公司.L-2350前装式轮式装载机维修手册［S］.勒图尔勒公司，2007.

［2］勒图尔勒公司.L-2350前装式轮式装载培训导航手册［S］.勒图尔勒公司，2009.

［3］勒图尔勒公司.L-2350前装式轮式装载配件手册［S］.勒图尔勒公司，2009.

［4］孙桓，陈作模.机械原理［M］.北京：高等教育出版社，2000.

［5］王积伟．液压传动［M］.第2版．北京：机械工业出版社，2007．

［6］陆望龙．液压维修工工作手册［M］．北京：化学工业出版社，2012．

［7］王德涛，林亨耀．设备润滑手册［M］．北京：机械工业出版社，2009．

Handling of L2350 loader large arm relief failure

DU Xiao

(Equipment Maintenance Center of Ha'erwusu Open-pit Mine,China Shenhua Energy Co.,Ltd.,Ordos 010300,China)

L2350 loader,one of the main equipments,mainly peels off rocks,earth and coal.When loading,loader large arm relief failure has safety hidden trouble.Fault diagnosis method adopts step by step analyze fault diagnosis method,which determine fault areas,eliminate equipment failure,and improve loading efficiency of loader.

loader;hydraulic system;large arm;lifting control

TD562+.1

B

1671－9816（2017）11－0060－05

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.11.017

杜潇.L2350 装载机大臂泄压故障的处理［J］.露天采矿技术，2017，32（11）：60-63.

2017-06-28

杜 潇（1981—），男，工程师，学士，2004年毕业于内蒙古工业大学能动学院交通运输专业，现任中国神华能源股份有限公司哈尔乌素露天煤矿设备维修中心汽修车间副主任。

【责任编辑：张 夙】