DF4B型内燃机车静液压系统常见故障的分析与处理.doc

DF4B型内燃机车静液压系统常见故障的分析与处理王杰华 摘 要 在DF4B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。本文对静液压系统常见故障进行了分析，指出其产生的处所及原因，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 故障分析 处理一、概况 在DF4B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。静液压马达通过温度控制阀中恒温元件，把冷却风扇转速的变化与柴油机油水温度的变化有机地结合起来，从而实现柴油机油、水温度的自动恒温控制。 图1 DF4B型内燃机车静液压系统原理图DF4B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。图1即为其原理图。该系统工作原理如下：柴油机运转时，通过驱动静液压泵，使其从静液压油箱内吸入液压油，通过管路将高压油送到静液压马达，马达在压力油的作用下旋转，驱动冷却风扇，高压油工作完成后回到油箱。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地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、水温度的不断升高，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，压力油逐渐进入静液压马达，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运转。当柴油机负荷有变化时，其油、水温度也会相应地发生变化，促使温度控制阀内恒温元件动作，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。由于静液压系统较为复杂，管路及元件较多，造成风扇不转或转速不正常的故障也是较为复杂的。这就给运用和检修人员的工作带来一定的困难。本文就此常见的故障进行分析，探讨该系统故障处理的新方法并提出有效的处理办法。二、静液压系统故障的原因分析DF4B型机车的静液压系统主要由静液压油箱、静液压泵、温度控制阀、安全阀、静液压马达及管路组成。下面逐一对各部件的故障进行分析。（一）温度控制阀失效 从静液压系统原理可知，温度控制阀在静液压系统中起到调节通往静液压马达流量的作用。当柴油机油、水温度达到一定值时，温度控制阀内的恒温元件动作，从而推动滑阀逐步关闭旁通油路。这样流经静液压马达的压力油逐步增多，从而使马达逐渐达到全速运转。 温度控制阀失效将造成静液压油从温度控制阀旁通管路部分或全部流回油箱，导致风扇转速达不到规定的转速或风扇不转，经分析造成温度控制阀失效的主要原因如下：（1） 滑阀与阀体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7.5mm，导致滑阀在油、水最高温度（水温822，油温652）时不能全部关闭阀口。 （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。 （二）安全阀失效机车安全阀与普通的安全阀不同，见图2。其开启压力不是一个定值。它随静液压泵系统的压力变化而自动变化。它有这样一个特性：开启压力设定为在柴油机任一转速下，当管路中的压力高于正常工作压力的10%时安全阀开启。若安全阀失效将导致安全阀的开启压力低于高压油路的工作压力，回油通路不该开启时开启，使得油路建立不起正常的油压，导致风扇转速达不到其额定转速。造成其失效的主要原因如下： 图2 安全阀（1）调节螺钉调整不当。通过调整螺钉可以改变锥阀开启的压力，如果调整不当，造成调定开启压力低于高压油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A、B腔，导致安全阀失效。（2）连通D腔的油管接头漏或油管断。锥阀受锥阀弹簧复原力、减振器弹簧复原力，D腔内回油压力的综合作用，锥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。（三）静液压泵故障DF4B型机车采用ZB732静液压泵。当静液压泵的主轴旋转时，与主轴连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，从而使得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，此故障的主要原因如下： 静液压泵油封漏油，泵内的液压油窜入变速箱，从而导致静液压系统缺油，建立不起正常的油压。 油缸体与配流盘接触面严重拉伤造成密封性能差，使静液压泵油压不足。 静液压泵油缸体孔拉伤，使得柱塞与油缸体配合间隙超过要求。 芯轴弹簧断，油缸体与配流盘表面不能紧密贴合，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。 上海液压泵厂生产的静液压泵，可通过调整垫片来控制油缸体与配流盘的间隙。在组装时，若调整垫片的厚度不够，油缸体与配流盘的间隙将大于规定值（0.015mm0.025mm）。这样部分液压油不进入油缸体柱塞孔而直接进入静液压泵回油管，减少了泵的油量，造成泵油压力不够。（四）静液压马达故障 DF4B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。常见故障如下： 马达轴承烧损，风扇转动时阻力增大，造成风扇转动不灵活。 前泵体内的轴承装反，马达主轴连同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，管路中高压部分不能建立足够压力，马达受不到液压油的高压作用，造成风扇不转或转速不足。 静液压马达柱塞或油缸体内孔拉伤，使得其配合间隙不符合要求。就会影响到柱塞的正常吸油和排油。 油缸体表面拉伤严重，导致油缸体与配流盘表面不能紧密贴合。三、静液压系统故障的处理方法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，有针对性地对静液压系统进行故障分析，根据检修经验，可采取以下步骤进行检查和处理： 启机前检查与静液压泵相连的静液压油箱的油位是否正常。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，可按照故障现象做相应的检修，更换静液压泵的骨架油封或检修静液压马达。 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（水温822，油温652）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）。如果风扇转速正常，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。 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。如果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。 通过上述检查判断，如果温度控制阀及静液压马达均属正常，将柴油机转速保持在最高位，如果风扇转速仍然偏低，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，更换静液压泵后，风扇转速就会恢复正常。 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，因而容积效率的降低。当静液压泵或马达的容积效率低于规定值时必须检修或更换。 把静液压泵和马达单油封改为双油封后，泄漏情况已经基本消除，可使风扇处于良好的运行状况。四、结语在DF4B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。本文对静液压系统常见故障进行了分析，指出其产生的处所及原因，提