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菲博娱乐平台登陆:XY-6B型钻机的液压系统故障诊断及其对策

时间:2018-05-10 15:49来源:未知 作者:360期刊网 点击:

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  XY-6B型钻机的液压系统故障诊断及其对策

  陈庆辉

  (福建省121煤田地质勘探队,福建龙岩364021)

  摘要:文章主要通过研究液压岩芯钻机的液压系统工作原理、故障诊断及分析,认为液压系统主要故障可归为六种类型:液压油污染、系统泄漏或空气进入系统、油温过高、钻机移车、立轴给进时的低速爬行、系统中压力不足、系统产生噪声和振动等。总结了排除各类故障的方法,对延长液压岩芯钻机的使用寿命和提高钻探施工的经济效益具有重大意义。

  关键词:液压系统;原理分析;故障诊断;处理方法

  中图分类号:TH137 文章标识码:A 文章编号:1006-8937(2010)03-0043-04

  XY-6B rig's hydraulic system fault diagnosis and its Countermeasures

  CHEN Qing-hui

  (Fujian No. 121 Coal Geological Exploration Team, Longyan, Fujian 364021, China)

  Abstract:This paper mainly for the hydraulic core rigs working principle of the hydraulic system, fault diagnosis and analysis that the main hydraulic system failure can be classified six types:hydraulic oil contamination; system leakage or air into the system;oil temperature is too high; Rig shift car, when the vertical shaft to enter the low-speed crawling; system under pressure; system to produce noise and vibration. Summed up the failure to exclude all kinds of ways,which is to extend the service life of hydraulic core drilling and raise boring construction of the economic benefits of great significance.

  Keywords : hydraulic system ; principles of analysis ; fault diagnosis ; treatment

  XY-6B型钻机是机械传动一液压控制的立轴式岩芯钻机,其由电动机通过弹性圈柱销式联轴器和湿式离合器带动,通过变速箱、传动箱的主轴、付轴、中间轴上直齿轮、齿状离合器的挂合、滑移来实现八正二反转速;依靠齿状离合器的挂合、脱开来实现立轴和卷扬机分动、同时运转,卷扬机的游星轮系和各齿轮付的啮合传递扭矩和旋转;液压系统主要是用来实现钻进工艺必不可少的动作,如立轴的升降、停止,钻机前后移动,确定钻具重量、调整孔底压力,处理孔内事故、下套管及起拔套管,油压卡盘的卡紧、松开等。以下主要分述了就该类钻机液压系统的主要构成及工作原理。

  1 XY-6B型钻机液压系统的主要构成及工作原理

  1.1液压系统的主要构成

  液压系统由油箱、叶片油泵、手摇油泵、操纵阀、给进控制阀、孔底压力指示器以及各类油缸等组成。其液压系统如图1所示。

  1.2液压系统的型式和特点

  液压系统型式采是用单泵多油缸的并联、开放系统,即由一个主油泵自油箱吸油将排出的压力油供给各油缸,驱动它们做功,各回油都流回油箱的开放系统和压力油通过多路换向阀并联进入各油缸完成给进、松紧卡盘、移车等动作的并联系统。其特点:系统结构简单紧凑,操纵简便,可调节系统压力和给进控制速度,但由于泵是按快速运动的最大流量选择,导致系统无用功耗所占比例很大,造成功率浪费、油液发热。

XY-6B型钻机液压系统图

  图1XY-6B型钻机液压系统图

  给进回路是利用溢流阀手轮可调系统压力,即可调整钻头的压力,利用节流阀可控制进入油缸的流量,即可控制给进速度的节流阀调速回路和利用溢流阀的操纵手把快速增压来实现快速运动回路。其特点:在减压钻进时,将溢流阀卸压,调节通过调节节流阀阀口,控制回油速度,在给进油缸下腔保持一定背压以平衡掉一部分钻具重量,可实现减压钻进,但由于岩层等因素引起的钻进速度变化,将引起给进压力的较大变化,以致影响孔底钻头压力的恒定和给进速度的稳定,故必须经常予以调节以保持稳定。此外,当钻进硬岩时,若钻进速度极低时,节流阀前后压差很小,无法减压,造成孔底钻具压力的突然增加,以致压坏钻头,另外,当孔深时,为形成较大的背压,节流阀的开口面积极小,容易产生节流阀堵塞,致使回路不能正常工作。

  1.3 液压系统的工作原理

  由一个YBC45/80叶片油泵自油箱吸油将排出的压力油供,经过操纵阀分别进入各油缸驱动它们作功,根据操纵阀8的各换向阀不同工位和溢流阀8e、给进控制阀14不同工况的组合,各油缸可以完成立轴向上、向下、停止、快速上下、加压给进、自重钻进、称重;松紧卡盘;钻机前后移动等动作;手摇油泵并联于油路系统中,当动力机发生故障,可用它将钻具提离孔底避免埋钻。立轴运动:根据换向阀8a不同工位和溢流阀8e、给进控制阀14不同情况的组合,立轴给进油缸11可以完成立轴不同等动作,如表1所示。

  表1立轴的动作和阀的位置、油路情况表

 
序号
 
 
    立轴动作名称
 
 
  溢流阀8e
 
  换向阀8a
 
  的位置
  给进控制阀
 
  14的工况
 
    油路情况
 
 
    1
 
    加压钻进
 
    立轴向下
 
    调压
 
    ①
 
 
  节流或
 
    全通
进油路:泵4-*阀8a一立轴缸1l一上腔:回油路:立轴
 
缸11-*下腔给进控制阀14一阀8a一油箱3。
2     立轴快速向下     调压     ①     全通   同上
  3     .立轴停止     "o" 泵4-阀8a一油箱3。
 
4
 
快速倒杆或提动钻具
 
    立轴向上
  手把快速增压
 
    或调压
 
    ②
 
 
    全通
 
进油路:泵4一阀8a--给进控制阀14一立轴缸11一下腔。
 
回油路:立轴缸11上腔一阀8a一油箱3。
 
5
 
    减压钻进
 
    立轴向下
    调压或
 
    调零
    ②
 
 
  全通或
 
    节流
进油路:泵4一阀8a一给进控制阀14一立轴缸11一下腔。
 
回油路:立轴缸11一上腔一阀8a--油箱。
6   自重钻进立轴向下     调零   ①或②     节流 油路情况同加压或减压钻进。

  钻机前后移车:当升降钻具时,钻机需快速离开孔口。

  移机液压缸的油路如下:

 ?、僮昊笠疲夯幌蚍?c于下位。泵4输出的压力油经阀8c进入移机液压缸9左腔,带动钻机后移(退);液压缸9右腔的回油经阀8c流回油箱。

 ?、谧昊耙疲夯幌蚍?c于上位,泵输出的压力油经阀8C进入移机液压缸9右腔,带动钻机前移(进);液压缸9右腔的回油经阀8c流回油箱。

 ?、鬯山艨ㄅ蹋河苫幌蚍?b控制,油路情况与钻机移动相同。

 ?、芸椎籽沽χ甘酒?2。它是用来称量钻具和确定孔底压力,它间接反映孔内情况。

  指示器设有静盘和动盘。静盘上有一种刻度,从零开始,按顺时针方向增大芸0度为油路单位压力。动盘上有两种刻度:外圈刻度(黑色)从零开始,按逆时针增大,为给进油缸下腔压力,用来减压和称重用;里圈刻度(红色)从零开始,按顺时针增大为加压用。以称重、加压、减压三种钻进工作状态。

  2液压系统故障诊断方法及其种类

  2.1 故障分析的原则

  产生故障的原因是多方面的,要消除故障必须查明产生故障的确切原因。针对产生故障的原因采取有效的措施,才能排除故障。不应在未弄清故障原因之前,乱拆机器,盲目更换零件。这样不仅浪费人力、物力,而且不能消除故障,甚至可能在重装时造成新的故障。主要采用以下分析原则:

 ?、俪醪椒治雠卸?。分析判断时首先应注意到外界因素对系统的影响,在查明确实不是外界原因引起故障的情况下,再集中注意力在系统内部查找原因。其次是分析判断时,一定要把机械、电器、液压三个方面联系在一起考虑,不能单独只考虑液压系统。

 ?、诟萘私?、询问、核实、检查所得到的资料列出可能的故障原因表。此时应牢记:一个故障现象可能是两种或两种以上的原因所导致的。例如,执行元件速度降低,可能是由于泵件磨损,也可能是由于缸内的内漏增大;再加上油温过高,可能是油箱内的油量不足,或油液污染堵塞了散热面,也可能是溢流阀的压力调得过高。

 ?、酆耸倒收系南窒蟛⒆邢讣觳?。通过观察仪表度数、工作速度、监听声响、检查油液、注意执行元件是否有误动作等手段来进一步核实,然后按系统内液流流程从油箱或液压泵依次沿回路仔细查找,按时纪录下观察结果。再检查时要仔细检查油箱内的油液,确定是否有污垢进入系统,影响系统各元件的正常工作;用手摸来检查进油管及高压油管有无脆化、软化、泄露、破损;检查阀、元件的各接头以及壳体的安装螺钉有无松动;最后检查轴及液压缸的活塞杆。在每步检查中应注意检查有无操作或保养不当的现象,以发现由此而产生的故障原因。

 ?、茏鞒鼋崧?。根据所列故障原因表,先选择经简单检查核实或维修即可使设备恢复正常工作状态的项目,即采取先易后难的原则,排出检查顺序,以便在最短的时间内完成检查工作。

 ?、菅橹そ崧?。一旦通过以上步骤,找出了液压设备产生故障的原因,就开始着手排除故障。排除故障包括用适当的试验装置检查油压和流量,检查泵、阀及其他元件,这些试验检查便是零件,液压元件更换或修理的基础。在实际工作中往往没有适当的试验装置进行检查,这时只好以更换泵、阀等元件作为排除故障的有效手段。

  对故障处理完毕后,应认真地进行定性、定量分析总结,从而提高处理故障的能力,防止以后同类故障的再次发生。

  综上所述,可将故障分析原则归纳为三十二字方针,即“搞清现象,联系原理;区别情况,周密分析;从简到繁,由表及里;诊断准确,少拆为益”。

  2.2 常见故障的诊断方法

  液压设备是由机械、液压、电气等装置组合而成的,故出现的故障也是多种多样的。某一种故障现象可能由许多因素影响后造成的,因此分析液压故障必须能看懂液压系统原理图,了解原理图中各个元件的作用,然后根据故障现象进行分析、判断,针对许多因素引起的故障原因需逐一分析,抓住主要矛盾,才能较好的解决和排除。液压系统中工作液在元件和管路中的流动情况,外界是很难了解到的,所以给分析、诊断带来了较多的困难,因此,对于钻机故障的分析和诊断需要我们在日常的工作中用严谨的工作态度、一丝不苟的工作作风,做好每一项修理工作,联系原理,周密分析,不断总结和积累。在实践中我们总结出诊断液压系统故障主要有如下3种方法。

 ?、偌蛞坠收险锒戏?。简易故障诊断法是目前采用最普遍的方法,它是凭个人的经验,利用简单仪表根据液压系统出现的故障,客观的采用问、看、听、摸、闻等方法了解系统工作情况,进行分析、诊断、确定产生故障的原因和部位,具体做法是:第一,询问钻机操作者,了解钻机运行状况。逐一进行了解液压系统工作是否正常;液压泵有无异常现象;液压油检测清洁度的时间及结果;滤芯清洗和更换情况;发生故障前是否对液压元件进行了调节;是否更换过密封元件i故障前后液压系统出现过哪些不正常现象;过去该系统出现过什么故障,是如何排除的等。

  第二,看液压系统工作的实际状况,观察系统压力、速度、油液、泄漏、振动等是否存在问题。第三,听液压系统的声音,如冲击声;泵的噪声及异常声;判断液压系统工作是否正常。第四,摸温升、振动、爬行及联接处的松紧程度判定运动部件工作状态是否正常。总之,简易诊断法只是一个简易的定性分析,对快速判断和排除故障,具有较广泛的实用性。

 ?、谝貉瓜低吃硗挤治龇?。根据液压系统原理图分析液压传动系统出现的故障,找出故障产生的部位及原因,并提出排除故障的方法。它是目前工程技术人员应用最为普遍的方法,但要求人们对液压知识具有一定基础并能看懂液压系统图,掌握各图形符号所代表元件的名称、功能,了解元件的原理、结构及性能,结合动作循环表对照分析,就容易判断出故障。

 ?、勐呒治龇?。液压系统发生故障时,往往不能立即找出故障发生的部位和根源,为了避免盲目性,人们必须根据液压系统原理进行逻辑分析或采用因果分析等方法逐一排除,最后找出发生故障的部位和原因。

  2.3 故障的类型及形成的因素

  2.3.1故障的类型

  故障的类型可分为六种:液压油污染;系统泄漏或空气进入系统;油温过高;系统产生噪声和振动;钻机移车、立轴给进时的低速爬行;系统中压力不足或系统无油压。

  2.3.2故障形成的因素

  内在因素。设计时技术参数选择不当、系统结构不合理、所选用的元件结构性能质量不符合要求、系统安装未能达到符合规范要求、零件加工不符合要求,以及经过长期使用后有关零件的正常磨损等。

  外在因素。液压钻机运输、安装中引起的损坏、使用恶劣、调试、操作、日常维护保养不当等。

  3液压系统常见故障的排除方法

  3.1 油污引起的故障的排除方法

  液压油的污染是指从外界混入空气、水分、粉尘以及由自身氧化后生成的不溶解沉淀物等。油液的污染,会加剧液压元件中相对运动零件间的磨损,造成节流小孔堵塞或滑阀运动副卡死,并将破坏油的化学稳定性,加速氧化物的产生和油中有机杂质的分解,据资料统计,液压系统的故障有75%以上是由于油液的污染所造成的,因此,防止液压油的污染,对保证系统正常工作至关重要。据黄守明[s]采取的主要措施是:①安装前对管道、铸件等须经过彻底清晰(机械的和化学的),液压系统完成总装后还要进行彻底清洗。②各液压元件装配时,禁止用带纤维的织物(如棉纱等)擦拭。③油箱要合理密封,通大气处要设空气滤清器。④密封必须可靠,禁止使用不耐油的密封件及胶管。⑤合理选用滤油器的类型和安装位置。⑥定期更换油液。

  3.2空气进入系统引起故障的排除方法

  空气进入液压系统(包括水蒸汽及油中有机杂质分解而产生的气体),通常以气泡的形式悬浮于液体之中,空气在系统内的存在是系统产生振动和噪音的主要原因之一。

  采取的主要措施:①首先,油箱中加入足量的液压油,一般要求油面位于油标窗2/3处以上,其次,吸油管和回油管应插入油面以下,且应保持足够的深度。②系统各部分应保持充满油液,其办法是在液压泵的出口处安装一单向阀和在回油路上设置背压阀。③防止系统中各点压力低于空气分离压。在节流孔、喷嘴、阀类等节流部位,当压力油从小孔或缝隙高速流出而背压较低时,会形成局部真空,_旦低于分离压时,溶解于油中的空气就会分离出来,因此要求油阀孔的压力降不能太大,阀前与阀后的压力比应小于3.50。④阻止从系统中排人油箱的气泡再循环。其一般方法是使回油管远离,并用隔板隔开。更为有效的是用60~ 100目的滤网作为气泡分离器,把油与气泡分开。⑤应保证管接头的良好密封,正确地设计排气装置。

  3.3油温过高引起故障的排除方法

  液压系统油温过高,将使油液的粘度降低,泄漏增大,容积效率下降,造成油液速度的不稳定,油液变质,密封件老化等。

  采取的主要措施:①保持油箱中油液的正确油位,一般要求油面位于油标窗2/3处以上,使系统有足够的循环冷却油。②保持冷却器内水量充足,管路畅通。③在系统不工作时,液压泵必须卸荷。④正确选择油液的粘度。

  3.4 系统有严重噪音及振动的排除方法

  振动和噪音是同一物理现象的两个方面。随着液压传动的速度、油压和功率的不断提高,振动与噪音亦趋加剧。噪声影响操作者的劳动条件,振动则更影响机器的工作精度,或使管接头送脱甚至断裂,故应采取措施以减弱或排除它们。

  采取的主要措施:①油箱缺油,吸油过滤器堵塞,使油泵吸空应注入足够量的新油,清洗过滤器。②油缸等元件存有空气,应上、下活动活塞,排除空气。③工作压力调太高,应降低工作压力。④油泵轴的密封处和吸油接头漏气,应更换密封件、拧紧接头。⑤泵吸入空气,应仔细听运转声音,同时在可能发生漏气的结合部位或密封处涂上油,经涂油后后噪音立即变小则是漏气处,应予以消除。⑥油泵转动中转动轴与泵轴轴心不一致,应重新安装调整,使轴心在一条直线上。

  3.5 低速爬行故障的排除方法

  在液压系统中,当油缸在缓慢移动时,在一定条件下可能产生时而滑动、时而停止的交替运动,这种现象称为“爬行”,爬行是一种不连续的振动。

  采取的主要措施:①减小摩擦力变化、移车、卡盘、给进油缸在往复运动中,摩擦力主要是运动物体与导轨间的摩擦力和液压缸内密封件的摩擦力。因此,可以充分润滑导轨滑动面并正确选择润滑油,在润滑油中加入某些添加剂,以及保证滑动面足够的制造精度来减小摩擦力变化。液压缸内密封件的摩擦力,可通过正确安装和调整来使活塞杆在整个行程中受到的摩擦力保持基本一致。②提高液压系统的刚度,当油液中混入空气时,则油的有效体积弹性系数大大降低,从而使系统刚度减小,产生爬行。因此必须防止空气进入液压系统和设法排出系统中的空气。此外其他机械传动部分的刚度亦应尽可能提高,以利消除爬行。③保持供油量变化最小,在工作过程中若负载变化,会引起系统供油量发生变化,从而使爬行更为严重,所以爬行还以流量控制阀的性能有关。因此要选用在小流量下保持性能稳定的调速阀,在液压缸与调速阀之间最好不要采用软管,因为软管变形大,也容易引起运动部件的爬行。

  3.6 系统中压力不足故障的排除方法

  液压系统压力不足,其原因及排除方法如下:①油泵排出的油没有压力或压力不足。原因可能是由于油泵的转向不对,抑或零件损坏以及泵的吸油管阻力过大或漏气等所致,此时需检查泵的工作情况,并将发现的故障排除。②溢流阀发生故障??赡芤蚍究ㄗ?,先导阀阀座脱落或弹簧折断而失去作用,或因弹簧调整不当,因而阀口保持在较大开启状态使泵排出的油,经溢流阀流回油箱而不能形成所需压力;也可能由于其他阀动作不灵而卡住,使泵处于卸荷状态。为此,需要检查有关阀的工作情况,如发现动作不灵或零件损坏,应进行修复或更换。③油泵的供油压力能够由溢流阀调节,但液动机中没有足够的压力来推动负载。这可能是由于管路中的节流小口、阀口被污物堵塞;也可能是由于液动机中密封不好或磨损过多,使压力油腔和回油腔间泄露严重所造成。这就需要仔细检查管路和液动机构的工作情况,然后将有故障的地方进行修整??砂幢?逐一进行XY-6B型钻机液压系统故障的排除。

  4.结论

  XY-6B型钻机液压系统出现故障,设备不能正常运行,直接影响钻探生产,通过本文的分析,对不同的故障进行具体问题具体分析,并根据实际情况灵活应用文中判断方法,准确排除故障并及时总结经验,从而逐步提高判断故障的技术水平。另外,重视对液压系统的维护、维修和保养,及时对出现的故障进行分析、排除,提高钻机的工作可靠性,确保设备安全运转。

  参考文献:

  [1]张赤诚.探矿工程液压传动[M].北京:北京地质出版社,1983.

  [2]姜佩东.液压与气动技术[M].北京:高等教育出版社,2000.

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