DF4型内燃机车静液压系统故障分析与处理

发表时间:2019/4/28   来源:《基层建设》2019年第4期   作者:李立峰
[导读] 摘要:本文对DF4型内燃机车静液压系统常见故障进行了分析,指出其产生的处所及其原因,提出了处理方法和改进的措施。
        济南铁路局集团公司济南西机务段  山东济南  250000
        摘要:本文对DF4型内燃机车静液压系统常见故障进行了分析,指出其产生的处所及其原因,提出了处理方法和改进的措施。
        关键词:内燃机车;静液压系统;温控阀;安全阀;静液压泵
        在DF4型内燃机车上,冷却风扇的驱动采用静液压传动技术。该技术能满足机车柴油机功率调节范围大、热负荷变化频繁的要求。静液压系统一旦发生故障就不能保证柴油机正常工作,严重时甚至危及机车的运行安全。静液压系统常见故障最终反映在风扇不转或转速不正常,造成油、水温度过高,从而影响柴油机的正常工作。
        1.静液压系统工作原理
        静液压马达通过温度控制阀中恒温元件实现柴油机油水温度的自动恒温控制,DF4型内燃机车采用了两个冷却风扇,各具一套独立的静液压传动装置。
        该系统工作原理为柴油机运转时,驱动静液压泵,使其从静液压油箱内吸入静液压油,通过管路将油送到静液压马达,马达在压力油的作用下旋转,驱动冷却风扇,油再回到油箱。与此同时,高压油也流经温度控制阀和安装在高压管路与回油管之间的安全阀。
        当柴油机的机油和冷却水温度分别低于规定的55℃和74℃时,并联在静液压马达管路中的温度控制阀处于开启状态,压力油不经过 静液压马达而直接回到油箱。随着柴油机油水温度的升高。恒温元件里的石蜡和铜粉的混合物受热,体积膨胀,从而推动温度控制阀内的滑阀。逐渐关闭旁通口,压力油逐渐经过静液压马达使静液压马达由低速逐渐达到全速。冷却风扇随之由低速达到全速转。当柴油机负荷有变化时,其油水温度也会相应地发生变化,促使温度阀内恒温元件动作,使静液压马达的转速发生变化,从而使柴油机油、水温度控制在要求的范围内。
        2.故障原因分析
        通过对所出现故障的原因进行汇总分析,主要的以下几方面原因
        2.1  温度控制阀失效
        失效的主要原因:
        (1)滑阀与孔的配合间隙不当或有脏物使滑阀犯卡。
        (2)感温元件失效,其推杆不能随油、水温度的变化产生相应的动作。
        (3)滑阀的行程达不到规定的要求,其最大行程小于7.5 mm导致滑阀在油、水最高温度(水温82 ±2℃,油温65±2℃)不能全部关闭阀口。
        (4)温度控制阀的始动温度高于规定的始动温度,这样,当油、水温度在规定范围内的某一温度值时,风扇转速却达不到相应的额定转速。
        2.2  安全阀失效
        失效的主要原因:
        (1)调节螺钉调整不当。通过调整螺钉可以改变锥阀的原变力,如果调整不当,造成调定压力低于高压路中的正常工作压力时,锥阀被推离锥阀体,C腔的油压迅速下降,滑阀在高压油的作用下克服其弹簧力而开通AB腔,导致安全阀失效。
        (2)连通D腔的油管接头漏或油管断。推阀受推阀弹簧复原力、减振器弹簧复原力,D腔内回油压力的综合作用,推阀被推离阀体必须克服以上三种力;柴油机转速越高,D腔内的油压也越高,锥阀被推离锥阀体的作用力越大,安全阀的开启压力随柴油机转速升高而增大,当油管断裂或油管接头漏油时,D腔内建立不起油压,此时安全阀的开启压力大大低于正常的开启压力,导致安全阀失效。
        (3)阻尼塞内孔被异物堵塞。此故障导致c腔无油后,滑阀两侧压力不能平衡在高压油的作用下,A,B两腔开通导致安全阀失效。
        (4)滑阀犯卡,使安全阀始终处于开通状态。
        (5)导阀犯卡,使锥阀始终离开锥阀体造成安全阀失效。
        2.3 静液压泵故障
        故障的主要原因:
        (1)静液压泵油封漏油。

泵内的液压油窜入变速箱,从而导致静液压泵系统 缺油,建立不起正常的油压。
        (2)油缸体与配流盘接触而严重拉伤造成密封性能差,使静液压泵油压足。
        (3)静液压泵或油缸体孔拉伤,使得塞与油缸体配合间隙超过要求。
        (4)芯轴弹簧断。油缸体与配流盘表面不能密贴,这类故障主要发生在大连机车车辆工厂生产的静液压泵中。
        (5)DF4型机车采用 ZB732静液压泵,当泵的主轴旋转时,与主轴在一起的压板也随之旋转,这时与压板相连的7根球头连杆也随之 跟着转动,从而使柱塞沿圆周发生位置变化而产生吸油和排油作用。静液压泵故障导致风扇转速低或不转是由于静液压泵泵油压力不够造成的。
        2.4 静液压马达故障
        DF4型机车采用的ZM732静液压马达和ZB732静液压泵内部结构完全相同,常见故障有:
        (1)马达轴承烧损,风扇转动时阻力增大,造成风扇转动不灵活。
        (2)前泵体内的轴承装反,马达主轴连通轴承内圈在高压油的作用下向上移动,使油缸体与配流盘之间出现过大间隙,马达受不到液压油的高压作用,造成风扇不转。
        (3)若静液压马达柱塞或油缸体内孔拉伤,使得其配合间隙超 过要求,就会影响到柱塞的正常吸油和排油。
        (4)油缸体表面拉伤严重,导致油缸体与配流盘表面不密贴。
        3.静液压系统故障处理
        在处理风扇不转或转速不正常的故障时,应准确判断故障原因,有针对性地对系统 进行故障分析,根据检修经验,可采取以下步骤进行检查和处理。
        (1)启机前检查静液压泵相连的静液压油箱油位是否正常。如果打开变速箱油尺孔有油溢出,则可判断为静液压泵的油封漏造成窜油,高压油路建立不起正常油压,影响风扇的转速;如果油位正常,再用手拨动风扇,若转动不灵活,可判断为静液压马达故障,可按照故障做相应的更换。
        (2)启机前检查一切正常,再进行热机检查。当油、水温度达到最大值(水82±2℃,油  65±2℃)时,在柴油机最高转速下,手动调 整螺钉,使温度控制阀处于全部关闭状态(当手动调不进去时,说明滑阀犯卡)。若风扇转 速正常,可判断为温度控制阀的感温元件失效;如果风扇转速不正常,用手摸温度控制阀回油 管与进油管无明显温差,便可判断为温度控制阀的滑阀与阀体间隙过大或有拉伤,更换温 度控制阀即可。
        (3)经过判断确定温度控制阀正常后,让柴油机转速仍保持在最高位,用手摸安全阀回油管和进油管,如果无明显温差,可判断为安全阀失 效或静液压泵故障。为了减轻检查工作量,可以从易到难,即先拆下安全阀在试验台上进行测试。若测试结果不符合要求。说明安全阀失效,更换即可。如果测试正常,则为静液压马达的故障,必须更换静液压马达。
        (4)通过上述检查判断,如果温度控制阀即静 液压马达均属正常,将柴油机转速保持在最 高位,若风扇转速仍然偏低,则可判断为静 液压泵出口压力不够,高压油路建立不起正 常压力,造成风扇转速偏低,更换静液压泵,风扇转速就会恢复正常。
        (5)在检查静液压泵或马达时,最好测量它的容积效率,因为柱塞连杆组与相应缸体的间隙过大,其泄漏量必然较大,在很大程度上制约着容积效率的高低。
        (6)静液压泵和马达单油封改为双油封后,泄漏情况已基本消除,可使风扇处于良好的运行状况。
        4.结论与展望
        通过对 DF4型内燃机车运行过程中静液压系统故障的深入分析,针对温控阀、安全阀、静液压泵、液压马达问题引起的静液压系统故障制定的判断方法、处理措施通过近两年对该故障的跟踪发现该方法能够快速有效的解决该故障的发生,这说明了文中分析的正确性与方法的可靠性,同时也为后续的机车控制系统优化设计提供了一定的借鉴意义。
        参考文献:
        [1]李晓村.内燃机故障综合分析与处理[M].北京:中国铁道出版社.2001.
        [2]孙庆华.DF4型静液压油箱涨油故障的原因分析及对策[J].内燃机车.2003(10):36—37.
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