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        液壓馬達制動(dòng)回路的典型故障及其解決方法

        2019
        8/21
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        液壓馬達的傳動(dòng)方式:在設計液壓馬達控制回路的時(shí)候, 經(jīng)常遇到的問(wèn)題一是負載的轉速低, 轉動(dòng)慣量大。二是馬達的工況在正向負載和負向負載( 超越負載) 之間交替變化

        液壓馬達制動(dòng)回路的典型故障及其解決方法

        關(guān)鍵詞: 液壓馬達,制動(dòng)回路,比例方向閥,超越負載

          1 、液壓馬達的傳動(dòng)方式

          在設計液壓馬達控制回路的時(shí)候, 經(jīng)常遇到的問(wèn)題一是負載的轉速低, 轉動(dòng)慣量大。二是馬達的工況在正向負載和負向負載( 超越負載) 之間交替變化。

          解決頭個(gè)問(wèn)題有以下2 種方案: 

          (1) 采用低速大扭矩液壓馬達直接驅動(dòng)負載。該方案的特點(diǎn)是: 馬達至負載之間不需要傳動(dòng)機構, 但當負載的轉動(dòng)慣量大時(shí), 需要選用排量大的馬達, 相應地控制閥、液壓泵和管道的通徑都要加大。這對行走設備和安裝空間有限的場(chǎng)合是一種不經(jīng)濟的方案。

          (2)采用高速液壓馬達通過(guò)減速裝置驅動(dòng)負載。該方案的特點(diǎn)是: 馬達與負載之間要設置減速機構, 這樣, 從負載等效到馬達輸出軸上的慣性矩大大降低。圖1 是降低馬達慣性矩的常見(jiàn)傳動(dòng)裝置。

        液壓馬達制動(dòng)回路的典型故障及其解決方法

          采用圖1 的方案后, 可選用小排量的高速液壓馬達, 而且可以在減速裝置中設置錐面軸承承受負載中的軸向分量, 提高傳動(dòng)裝置的響應速度, 是液壓馬達廣泛采用的傳動(dòng)方案。

          解決第二個(gè)問(wèn)題毫無(wú)例外地采用在馬達回油路上設置平衡閥的方案。圖2 是馬達驅動(dòng)重物升降的典型制動(dòng)回路。這種制動(dòng)回路如果設計不當, 就會(huì )引起如圖3 所示的馬達斷裂的典型故障。

          圖2 所示馬達正常的制動(dòng)過(guò)程是: 操作人員發(fā)出停車(chē)指令后, 比例方向閥閥芯回到中位,A、B 腔迅速卸壓。當B 腔壓力下降到平衡閥較低控制壓力以下時(shí),平衡閥閥芯在復位彈簧作用下關(guān)閉平衡閥閥口, 切斷馬達回油通道, 重物平穩停止運動(dòng)。但是, 如果在比例方向閥閥芯回歸中位過(guò)程中, 平衡閥控制腔壓力不能及時(shí)卸壓, 而是出現短暫壓力上升后再下降的情況, 則平衡閥閥口先是進(jìn)一步開(kāi)大, 使重物出現象自由落體一樣的加速下滑現象。待平衡閥

          控制腔壓力下降到較低控制壓力后, 平衡閥閥口才關(guān)閉, 重物才會(huì )停下。圖2 所示的馬達制動(dòng)回路可簡(jiǎn)化成圖4 所示的模型。

            顯然, 重物從運動(dòng)到停止狀態(tài)的改變, 實(shí)際上是重物向下運動(dòng)的動(dòng)能轉變成馬達回油腔中液體壓力能的過(guò)程。如果重物加速下滑一段距離??h 后再突然停下, 則重物增加的動(dòng)能將使容腔中受壓液體的壓力從p 0 上升到p 1。在此過(guò)程中, 重物的動(dòng)能全部轉化成馬達回油口的壓力能。由能量守恒定律p 1Vo = mv12/ 2 和自由落體的運動(dòng)規律v 1=Δh/t 1+1/2gt 1可求得:p 1=(1/2V0)mv12=m/2Vo(Δh/t1+1/2 gt1)2式中p 1--馬達回油口液體吸收重物動(dòng)能后的壓力

          V0--馬達回油腔到平衡閥閥口間的容積

          上式表明, 在平衡閥控制的馬達回路中, 如果負載質(zhì)量大, 則重物短距離的自由下滑后再突然停止都會(huì )使馬達回油腔的壓力瞬間升得非常高。重物的質(zhì)量m 越大, 下滑的距離Δh 越長(cháng), 壓力p 1 就越高。當這一壓力超過(guò)馬達允許的較高壓力, 柱塞馬達球鉸和傳動(dòng)軸的連接處會(huì )因不能承受超高壓差形成的過(guò)大轉矩而發(fā)生斷裂。這樣, 柱塞會(huì )在高壓油的作用下從缸體上的柱塞孔中沖出, 使馬達回油腔釋放的高壓油迅速充滿(mǎn)整個(gè)殼體內腔。如果馬達泄油口不能及時(shí)卸掉這一壓力, 馬達殼體就會(huì )炸開(kāi)甚至斷裂, 出現如圖3 所示的典型故障。

          3 、故障原因分析及解決方法

          在圖2 所示的系統中, 造成重物下滑故障的具體原因包括:

         ?、傧到y主回油過(guò)濾器5 堵塞, 使B 腔卸壓不及時(shí);

         ?、诒壤较蜷y存在零偏, 即使控制信號為零, 馬達的主控油路也不能及時(shí)卸壓, 致使平衡閥控制油路卸壓時(shí)間過(guò)長(cháng), 平衡閥主閥口不能及時(shí)關(guān)閉;

         ?、塾蜏剡^(guò)低, 油液黏稠, 馬達主回油路流動(dòng)阻力大;

         ?、芷胶忾y控制腔中的過(guò)濾器堵塞。

          為了徹底解決上述問(wèn)題, 在設計包含有大質(zhì)量的馬達制動(dòng)回路時(shí), 關(guān)鍵是要確保平衡閥控制腔壓力能夠及時(shí)卸壓。為此, 應將平衡閥的控制方式由內泄式改為外泄式, 如圖5 所示。

           此外, 在操作和維護中, 控制油溫在合理范圍, 及時(shí)更換回油濾芯, 使重物在低速下停車(chē)( 比例方向閥給定信號由較小值降為零) , 均有利于平衡閥控制腔及時(shí)卸壓, 避免這類(lèi)事故發(fā)生。

        液壓馬達制動(dòng)回路的典型故障及其解決方法
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