Q1-3 型牽引機制動系統(tǒng)故障診斷與排除.doc

Q1-3型牽引機制動系統(tǒng)故障診斷與排除黎正文郭偉孫學(xué)玉王慶艷摘要：本文針對1臺Q1-3型小牽引機制動器制動不及時的故障，進行了故障發(fā)生原因的分析和排查，提出并實施了排除措施。關(guān)鍵詞：制動器故障診斷排除Q1-3型小牽引機是一種小噸位張力架線施工用牽線設(shè)備，其制動系統(tǒng)對架線施工安全非常重要。該機為液壓驅(qū)動牽引機，工作原理如圖1示意，動力源為柴油發(fā)動機，發(fā)動機帶動主變量泵泵出的液壓油帶動馬達(dá)旋轉(zhuǎn)（可以正反轉(zhuǎn)），馬達(dá)再通過減速器帶動卷筒轉(zhuǎn)動并纏繞鋼絲繩，從而實現(xiàn)牽引鋼絲繩的功能，卷筒的制動則是靠減速器高速軸外接輸出口安裝的圓盤多片式制動器來實現(xiàn)的。減速器馬達(dá)泵卷筒卷筒制動器發(fā)動機圖1型小牽基本工作原理示意圖1故障現(xiàn)象當(dāng)卷筒需停止工作時，操縱伺服機構(gòu)手柄回到中位后，制動器不能及時制動，卷筒在鋼絲繩外力作用下倒轉(zhuǎn)一段距離才能停住，施工中我們常把這種現(xiàn)象稱之為跑線，該故障現(xiàn)象在以往的施工中由于牽引噸位很小，表現(xiàn)得并不明顯，也沒有影響施工的正常進行，隨著近幾年架線施工牽引噸位的增加，該故障現(xiàn)象表現(xiàn)得越發(fā)明顯，遂引起我們的重視。2制動器結(jié)構(gòu)及工作原理該制動器是常閉制動器，即卷筒工作轉(zhuǎn)動時，制動器開啟，卷筒停止轉(zhuǎn)動時，制動器制動，結(jié)構(gòu)示意如圖2。制動油缸活塞摩擦靜片制動器外殼摩擦動片輸入軸圖2牽引機結(jié)構(gòu)示意圖摩擦靜片摩擦動片制動器的輸入軸為花鍵軸，隨軸的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，且可在花鍵軸上軸向移動；制動器外殼內(nèi)腔是內(nèi)花健腔，其內(nèi)安裝的是摩擦靜片，不能轉(zhuǎn)動，但也可在花鍵腔內(nèi)軸向移動。當(dāng)卷筒轉(zhuǎn)動時，通向制動油缸的液壓油也同時推動制動油缸活塞縮回，克服制動彈簧彈力，摩擦動片和摩擦靜片之間不再有軸向壓力，相互之間也就不存在摩擦制動力，所以，制動器輸入軸可以帶動摩擦動片轉(zhuǎn)動；當(dāng)需要卷筒停止轉(zhuǎn)動時，對驅(qū)動卷筒工作的馬達(dá)停止供油，通向制動缸的液壓油同時泄壓回流到液壓油箱，制動缸活塞在彈簧的作用下彈出并壓緊摩擦靜片和摩擦動片，摩擦動片受摩擦力作用停止轉(zhuǎn)動，軸便不能再轉(zhuǎn)動，馬達(dá)和卷筒在制動力矩范圍內(nèi)便不再轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)了制動器的制動功能（對馬達(dá)停止、恢復(fù)供油與對制動液壓缸停止、恢復(fù)供油是通過伺服機構(gòu)控制的）。3原因分析與排查能引起上述故障的可能原因有3個：2個常見原因分別為伺服機構(gòu)（制動器和馬達(dá)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，該機的伺服機構(gòu)是機械連桿式的）控制不同步和制動器制動力不足；1個不常見原因是制動器動作反應(yīng)慢。以下是逐個原因分析與排查。3.1伺服（操縱）機構(gòu)對馬達(dá)和制動器控制不同步方面的原因排查伺服機構(gòu)對馬達(dá)和制動器控制一旦不同步，就可能造成制動器制動滯后或提前，滯后的結(jié)果就會產(chǎn)生上述故障現(xiàn)象，提前的結(jié)果會導(dǎo)致制動器制動聲響異常且制動時牽引壓力表顯示值突然上升。理論上，通過對伺服機構(gòu)的調(diào)整，讓伺服機構(gòu)對馬達(dá)和制動器控制同步，上述故障現(xiàn)象完全是可以消除的。排查措施：反復(fù)調(diào)整了伺服機構(gòu)的相關(guān)部件，并做了載荷運行試驗，但試驗表明，故障現(xiàn)象并未消除。排查結(jié)論：可排除伺服機構(gòu)控制不同步的因素。3.2制動器制動力不夠方面的原因排查從理論上分析，能引起制動力不足的原因有三個：即摩擦片磨損量過大制動器彈簧斷裂或彈力不足制動油缸密封失效，液壓油滲漏到動、靜摩擦片間，導(dǎo)致動、靜摩擦片間摩擦力不足。3.2.1試驗排查首先對制動器進行如圖2所示的動、靜負(fù)荷試驗。1.25倍額定靜負(fù)荷試驗，將纏繞在卷筒上的鋼繩用鏈條葫蘆連于地錨上，拉到規(guī)定拉力，靜止10分鐘，未發(fā)現(xiàn)制動松動現(xiàn)象；1.1倍額定動負(fù)荷試驗，操縱伺服手柄，用該牽引機將重物牽升到一定高度后把伺服手柄推回中位讓該機正常停車，發(fā)現(xiàn)重物并沒同時停住，而是下滑一小段距離后才被制動。排查結(jié)論：雖然制動不及時，但以上試驗足以表明制動器的制動力并不存在問題；重物沒被及時制動說明伺服機構(gòu)控制不同步或制動器制動動作反應(yīng)過慢。3.2.2拆檢排查對制動器進行拆檢，拆檢結(jié)果是：未見摩擦片腔體內(nèi)和摩擦片上有液壓油，說明制動液壓缸并未滲漏；摩擦片沒有燒損的痕跡；測量動靜摩擦片的厚度均在規(guī)定值范圍內(nèi)；拆檢彈簧腔，未見彈簧斷裂。排查結(jié)論：拆檢結(jié)果也表明制動器的制動力不應(yīng)存在問題。綜上排查結(jié)果來看，我們應(yīng)重點排查制動器是否存在動作反應(yīng)慢的問題。3.3制動器動作反應(yīng)慢方面的原因排查3.3.1排查措施制動器動作反應(yīng)快慢是由制動液壓缸活塞的彈出和縮回速度決定的。所以，將制動器制動液壓缸總成單獨拆下，其它部件不動，操作伺服機構(gòu)，觀察活塞動作情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，活塞的彈出和回縮速度明顯不一樣，當(dāng)扳動變量桿離開中位時，活塞瞬間縮回，動作速度很快，說明制動器打開正常；而當(dāng)變量桿推回到中位時，活塞并沒有瞬間彈回，其彈出速度相對較慢。3.3.2排查結(jié)論：以上排查結(jié)果表明，制動器活塞彈出動作時間相對較長是造成該牽引機不能及時制動的直接原因。4故障排除4.1制動器活塞動作慢的理論定性分析活塞縮回的時候是發(fā)動機帶動齒輪泵向制動油缸泵油，有恒定的能量來源，在往油缸里泵油時，在壓力未達(dá)到設(shè)定溢流壓力之前，油缸的流量等于齒輪泵的流量，活塞速度快，根據(jù)v=Q/A，活塞反應(yīng)時間長短由齒輪泵流量決定；而活塞彈出的時候是彈簧的彈力作用在活塞上使制動缸排油，彈簧提供的是衰減的能量，加之阻力消耗能量，則活塞速度跟不上，此時，活塞反應(yīng)時間的長短可由公式：t=x/vv=Q/A，Q=（P1-P2）r4/8x（泊肅葉定律）推導(dǎo)出：t=8x2A/（P1-P2）r4式中：t活塞的動作時間；x活塞的行程；v活塞的平均速度；A活塞的截面；Q制動油缸的流量；P1計算初始點的壓力；P2計算終了點的壓力；油液粘滯度（流動性）。單從以上公式來看，活塞的反應(yīng)時間與位移、截面、油液流動性、壓力差、油缸直徑都有關(guān)系，延展到油液回油時的所流過的路徑，活塞彈出的時間長短則與油液所經(jīng)過的管路直徑、長度、背壓都有關(guān)系。即活塞彈出時間與活塞位移、管路長度平方、活塞截面、油液流動性成正比，與管路背壓、缸徑（管徑）4次方等成反比。4.2故障排除措施根據(jù)以上分析可對以上相關(guān)因素采取措施，但實際上活塞截面和缸徑由于結(jié)構(gòu)原因不能更改；查看實際管路走向也比較合理，長度也不能更改；液壓油符合液壓系統(tǒng)用油規(guī)定，也不必更換。所以，根據(jù)以上分析和實際情況利用其它幾個與制動缸活塞反應(yīng)時間相關(guān)聯(lián)的因素可采取以下三個措施：措施1：減小活塞行程（位移）。從活塞行程上看，現(xiàn)有效行程過大（實際位移10mm），增加了活塞動作的時間?；钊男谐讨灰ＷC制動、靜摩擦片能順利分開或壓緊即可。如圖3，在制動器制動油缸內(nèi)加行程限制墊，使活塞行程縮短至45mm即可。行程限制墊圖3制動軸缸示意圖進（回）油口措施2：加大回油管徑。將制動油缸回油所經(jīng)過的油管由原來內(nèi)徑6mm的管改為8mm的管；措施3：減小回油背壓。原制動缸回油管回油末端插入