電動鏟運機換向閥的工作原理及故障處理

芬蘭生產的TOR0-400E電動鏟運機在井下鏟裝礦石的作業過程中，對變速系統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。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，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、兩組壓力調節閥組成，前進擋、后退擋兩組方向離合器由裝在一個閥體內的每個獨立的壓力調節閥來調節和控制。圖3中調壓閥柱塞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)的調定值，調節過程如下（以后退擋調節為例）。

如圖4所示，在選定后退擋時，壓力油進入調節閥的A腔，使柱塞2向左移動，露出節流孔，此時排油口亦隨之打開。隨著節流孔口的增大，A腔壓力減小，直到A腔的壓力油產生的壓力與B腔復位彈簧1產生的力相等時，調壓閥柱塞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壓閥柱塞2的B腔的壓力增大，柱塞2向右移動，節流孔面積減小，同時A腔壓力升高，使調壓閥柱塞2向左移動。這一動態過程對應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流孔5，調壓閥柱塞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．故障現象

在實際作業時，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，這在鏟裝作業時是絕對不允許的。

2．故障診斷與排除

根據系統工作原理分析，故障產生的原因有兩個：

(1)變速箱方向擋離臺器內泄漏，掛擋壓力建立時間延長。

(2)換向閥壓力調節閥節流孔堵塞，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泄漏時，必須做耐壓試驗。

為了測定離合器是否泄漏，可根據調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腔中的壓力油不經過蓄能器而直接進入離合器，起動電動機，發現鏟運機立即起步，這證明離合器密封良好，故障是由調壓閥引起的。

將前進、后退兩組調壓閥拆下，發現柱塞上的節流孔有部分堵塞，用清洗液進行浸泡清理，將節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的濾芯，經常測試系統油壓，根據要求及時更換系統液壓油。