電動鏟運機換向閥的工作原理及故障處理

芬蘭生產(chǎn)的TOR0-400E電動鏟運機在井下鏟裝礦石的作業(yè)過程中，對變速系統(tǒng)換向閥的工作可靠性要求很高。當鏟裝完成后，后退時，如變速系統(tǒng)響應慢，鏟運機后退起步就遲緩，極易使礦石從堆上下滑，造成埋機事故。處理變速系統(tǒng)這樣的故障，必須首先了解換向閥的工作原理及其結構。

1. 換向閥的工作原理及結構

鏟運機換向閥的工作原理見圖1所示。

電動鏟運機用1000V的三相交流異步電動機作為動力，采用液力傳動系統(tǒng)。為保證運行平緩不受沖擊，鏟運機選用Clark 5.5HR34425型變速箱，換向閥采用蓄能延時換向的設計。由圖1可知，要使變速箱方向擋離合器2合上，主軸路上的油必須先通過節(jié)流孔(A)向蓄能器充壓。只有當蓄能器壓力達到設定值后，才能切斷溢流閥5，離合器在壓力油的作用下迅速合上。蓄能器充壓時間為2s，離合器的延時合上，消除掛擋后壓力油直接作用到離臺器上所造成的沖擊，使鏟運機換擋運行平穩(wěn)，離合器的壓力時間關系曲線如圖2所示。

HR34000變速箱換向閥由兩組蓄能器、兩組壓力調(diào)節(jié)閥組成，前進擋、后退擋兩組方向離合器由裝在一個閥體內(nèi)的每個獨立的壓力調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)和控制。圖3中調(diào)壓閥柱塞8的A腔的壓力油同時作用在方向擋離合器上，其大小由圖中的溢流閥來設定，同時與排油口面積的大小有關，由流體力學可知q=CdA√`(2`Δ`p`/`p)。因此，在通過排油口流量恒定的情況下，隨著排油口面積增大，排油口前、后腔壓力差減小，一旦排油口被切斷，A腔壓力將很陜升高到溢流閥5(見圖1)的調(diào)定值，調(diào)節(jié)過程如下（以后退擋調(diào)節(jié)為例）。

如圖4所示，在選定后退擋時，壓力油進入調(diào)節(jié)閥的A腔，使柱塞2向左移動，露出節(jié)流孔，此時排油口亦隨之打開。隨著節(jié)流孔口的增大，A腔壓力減小，直到A腔的壓力油產(chǎn)生的壓力與B腔復位彈簧1產(chǎn)生的力相等時，調(diào)壓閥柱塞2不再左移，A腔保持為一低壓，這一過程對應P-t曲線中的t₁段，時間為0.14s。

壓力油不斷進入A腔，使A腔壓力升高，其升高值由復位彈簧1決定。在這一壓力差的作用下，壓力油通過節(jié)流孔5，進入B腔，并從排油口6進入蓄能器空腔。這一過程對應P-t曲線的t₂段，時間為0.30s。當蓄能器空腔充滿壓力油后，蓄能器柱塞3壓迫彈簧4，使彈力增大，使充滿蓄能器空腔和調(diào)壓閥柱塞2的B腔的壓力增大，柱塞2向右移動，節(jié)流孔面積減小，同時A腔壓力升高，使調(diào)壓閥柱塞2向左移動。這一動態(tài)過程對應P-t曲線的t₁段，時間為1.58s。此時壓力升高值由彈簧4來控制。

一旦蓄能器柱塞3壓到頂部，就不再有壓力油通過節(jié)流孔5，調(diào)壓閥柱塞2的A、B兩腔壓力相等，這時B腔的復位彈簧將柱塞2推到右邊，切斷進油。A腔和后退擋離合器壓力迅速上升，達到圖1中溢流閥5的值，這一過程對應P-t曲線的垂直線段。此時，離合器臺上，實現(xiàn)后退運行。當選定前進擋時，換向閥的工作過程與之相同。

2. 故障診斷與排除

1．故障現(xiàn)象

在實際作業(yè)時，當司機掛后退擋時，油門加到最大，約在3s以后鏟運機才響應起步，起步時間比設計時間超出1s，這在鏟裝作業(yè)時是絕對不允許的。

2．故障診斷與排除

根據(jù)系統(tǒng)工作原理分析，故障產(chǎn)生的原因有兩個：

(1)變速箱方向擋離臺器內(nèi)泄漏，掛擋壓力建立時間延長。

(2)換向閥壓力調(diào)節(jié)閥節(jié)流孔堵塞，液壓油流量減小，造成蓄能器充壓時間延長。

在判定方向擋離合器是否有內(nèi)泄漏時，必須做耐壓試驗。

為了測定離合器是否泄漏，可根據(jù)調(diào)壓閥柱塞空間的大小，做個9.525mm×28.565mm的圓形柱塞，打人柱塞空間B，使得A腔中的壓力油不經(jīng)過蓄能器而直接進入離合器，起動電動機，發(fā)現(xiàn)鏟運機立即起步，這證明離合器密封良好，故障是由調(diào)壓閥引起的。

將前進、后退兩組調(diào)壓閥拆下，發(fā)現(xiàn)柱塞上的節(jié)流孔有部分堵塞，用清洗液進行浸泡清理，將節(jié)流孔中的污物清除后，試車正常，修理完成。

對這種故障的處理證明，要保證電鏟換向的靈敏，必須定期更換變速系統(tǒng)的濾芯，經(jīng)常測試系統(tǒng)油壓，根據(jù)要求及時更換系統(tǒng)液壓油。