【船机帮】某船锚机液压系统制动失效故障原因分析与排除

本文针对液压锚机的制造和装配质量问题，介绍了锚机液压系统的工作原理及其在使用过程中刹车制动失效故障现象，并在此基础上，分析了制动失效故障的可能原因。

阐述了运用疑点排除法确定故障部位的方法。最终确定了制动失效故障发生的根本原因，并提出了解决方案。

某船采用两套相同的锚机液压系统,共用液压源。

该液压系统由国外某公司原装生产。

图 1 锚机液压系统结构原理图

系统结构组成如图 1 所示,其工作原理如下: 

★起锚:方向控制阀工作于右位,液压油经方向控制阀、单向阀进入液压马达,液压马达回油经方向控制阀直接流回油箱,马达顺时针转动。

★抛锚:方向控制阀工作于左位,液压油经方向控制阀、进入液压马达, 同时液压马达进油管路 A 分出一路油经节流阀进入平衡阀控制端,阀芯开启,液压马达回油经平衡阀、方向控制阀流回油箱。液压马达逆时针转动。

★制动:方向控制阀工作于中位,来自液压泵的液压油被方向控制阀封闭,液压马达管路 A 和管路 B 经方向控制阀通油箱,平衡阀控制信号消失, 阀芯关闭。

此时在锚及锚链重力作用下,对液压马达产生一个驱动力矩, 锚机液压马达试图逆时针转动排油。

但单向阀和平衡阀处于关闭状态,排油通路被截断,锚及锚链的重力对液压马达的驱动力矩排油管路中的油压产生的力矩相平衡,实现刹车制动。 

★速度调节:系统调节阀根据系统工作油压的大小,控制马达转速,当系统工作油压低于调节阀的设定压力值时,液压马达高速运转,反之,液压马达则低速运转。即调节阀可根据油压大小选择高速小扭矩工况或低速大扭矩工况。

故障发生在左锚机液压系统, 且自船舶出厂以来一直存在, 具体表现如下: 

(1)锚链及缆绳的收放过程中,液压马达转速一直非常缓慢; 

(2) 锚链收放期间,方向控制阀操作手柄拉回中位时,液压马达不能实现刹车制动,锚及锚链自动地缓缓下落。

液压马达的实际转速 n 与输入马达的液压油理论流量 Q (m³/min)、马达的每转排量 qm(m³ /r)及容积效率 ηv 有关,即: 

n = Q * ηv /qm (r/min) 

由上式可知,液压马达的理论转速与输入液压马达的流量及容积效率成正比,与液压马达的每转排量成反比。

液压马达的实际制动性能主要与液压马达的密封性能、油的粘度和工作压力有关。

据此,结合锚机液压系统结构原理图和故障现象,可以断定造成上述故障的原因是锚机液压系统内部泄漏。

具体情形可能是: 

1.方向控制阀内漏

方向控制阀是手动操作的三位四通换向阀,用于控制锚机液压马达的正转、反转和停止。

该阀 P 口连接液压源、A 口和 B 口连接液压马达主油路、T 口连接油箱。

阀芯或阀壳磨损;阀芯与阀壳装配间隙过大等因素, 会引起来自液压源的液压油直接漏回油箱,导致输入液压马达的实际流量减少,液压马达转速降低。 

2.调节阀内漏

调节阀是液控三位四通换向阀。

若阀芯与阀孔磨损,变形;装配间隙过大;阀孔的密封圈失效等都会引起内漏油量增加,控制压力减小,无法实现大扭矩切换,使马达在高负荷下,始终工作于小扭矩工况而被迫降速。

3.或门阀内漏

或门阀阀芯与阀座配合面磨损,会引起内漏油量增加。

在制动状态下,内漏会使液压马达的进、排油口直接沟通,马达排油管路的油经或门阀进入进油管路,形成马达液压油内部循环,液压马达在锚及锚链重力作用下逆转,锚缓慢下落。

4.平衡阀块内漏

平衡阀块是由单向阀、平衡阀和安全阀组合而成的阀组模块。

如果阀的密封面磨损;阀芯弹簧断裂、塑性变形、松脱、预紧力过小; 模块通道之间的密封圈失效等会引起液压油在模块内部被旁通分流,致使输入液压马达的液压油流量减少,马达转速降低。

在制动状态下,平衡阀块内漏会使液压马达的进、排油口直接沟通,马达排油管路的油经平衡阀块进入进油管路,形成马达液压油内部循环,液压马达在锚及锚链重力作用下逆转,锚缓慢下落。 

5.液压马达内漏

液压马达运动件磨损、配合间隙过大,会引起输入马达的流量直接漏入液压马达的泄油管路,导致液压马达实际流量减小, 液压马达减速。

在制动状态下,液压马达内部结构因配合间隙过大而密封不严漏时, 会使液压马达排油工作腔室的液压油直接漏入马达的泄油空间,使得工作腔油压下降,马达制动转矩减小, 马达在锚及锚链重力驱动力矩作用下逆转,锚及锚链缓缓下落。

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