某运输车液压系统故障分析与改进

(北京航天发射技术研究所， 北京　100076)

引言

运输车是武器系统的重要组成部分，用来完成武器的运输、贮存等任务，主要由动力系统、底盘系统、上装系统等组成。上装系统采用液压装置驱动，主要实现开盖、关盖、锁紧等功能。

某型号运输车液压系统采用比例多路阀控制，在调试过程中出现了开盖铰链撕裂、锁紧销自动伸出或退回等问题，影响了运输车的使用性和安全性，因而必须进行改进。

1　工作原理

顶盖油缸的工作示意图如图1所示，液压原理图如图2所示。左右两个箱盖，每个箱盖的开关由两根油缸同步控制实现。两根顶盖油缸共用一个比例换向阀控制，使用均流阀保证两缸的同步性能，设计要求两缸同步误差小于6 mm。工作时，箱盖重心在回转中心两侧变化，因而在油缸进出口油路上串联单向节流阀，以保证足够的背压，防止箱盖运动失速。

1.顶盖　2.回转中心　3.顶盖油缸图1　顶盖油缸工作示意图

锁紧回路液压原理图如图3所示。锁紧包括箱盖与车体之间的锁紧以及箱盖之间的锁紧。由于对锁紧销子没有同步性要求， 因而设计时采用一个比例多路

图2　开盖回路液压系统原理图

图3　锁紧回路液压原理图

阀控制4根锁紧油缸，锁盖及锁箱各一组，为了防止锁紧销在回收状态下自动伸出，在锁紧油缸有杆腔油路上安装有背压阀。

2　故障分析

针对调试中出现的开左盖时，左箱盖与箱体之间的连接铰链撕裂问题，对顶盖油缸的开、关顶盖的同步性进行了测试，发现顶盖油缸同步误差较大。顶盖油缸工作行程为168 mm，试验测试行程为110 mm，测试结果如下：

关闭左顶盖时，两根油缸同步偏差为5 mm；打开左顶盖时，两根油缸同步误差为22 mm。

关闭右顶盖时，两根油缸同步误差为3.5 mm；打开右顶盖时，两根油缸同步误差为8 mm。

根据测试数据，在不满全行程情况下，左侧顶盖油缸在开盖时同步误差为22 mm，在全行程情况下，同步误差会进一步增加，铰链出现较严重的别劲情况，因而造成左顶盖打开时，箱盖与箱体连接的铰链撕裂，不能满足使用要求。

此外在同步测试中发现，由于管路容积大于油缸容积，若排气不净，将影响顶盖油缸的同步精度。

对锁紧回路进行测试，发现比例阀中位泄漏较快，即比例阀在换向中位时密封不严；背压阀存在内泄漏，可在短时间保持压力，不能长时间保持压力；在停车状态时销子基本不承受轴向力。基于上述测试结果分析，当锁紧油缸伸到位后，可能会出现油缸有杆腔卸压较快，无杆腔背压阀仍保持一定的压力的情况，造成销子回缩。当锁紧油缸收到后，一定时间后可能会出现反腔背压压力基本卸掉，当油泵仍在工作时，比例阀中位泄漏可能导致压力油进入油缸的有杆腔及无杆腔，因无杆腔面积较大，造成销子出现自动伸出情况。

与开盖回路相同，由于管路容积大于油缸容积，在排气不净的情况下，同样会使锁紧油缸自动伸出或收回。

3　改进措施

针对顶盖油缸同步误差较大问题进行了分析，根据设计要求，开关盖时间相同约13 s。开盖时油缸活塞杆伸出，两个油缸正腔所需的总流量为4 L/min，关盖油缸活塞杆回收，两个油缸反腔所需的总流量为2.5 L/min，此时油缸正腔通过的流量为4 L/min，而设置在油缸正腔油路上的均流阀，其额定流量为30 L/min， 该均流阀性能指标明确规定，工作流量在其额定流量的50%～100%范围内时，分流精度为2.5%，工作流量不足50%时，其分流精度指标不能保证。实际使用时，两根顶盖油缸所需工作流量为4 L/min， 为均流阀额定流量的14%，均流阀分流精度较低，因而造成顶盖油缸同步性较差。

针对此种情况及管路排气问题，提出了如下改进措施：

(1) 选用低流量均流阀，更换后的均流阀为某公司额定流量为7.5 L/min均流阀，经实验室测试及实际使用工况验证，在工作流量为4 L/min时，同步精度误差小于3%，能够满足产品使用要求；

(2) 在各顶盖油缸的有杆腔和无杆腔油口处安装排气接头，需要排气时将排气装置接入，排气后可将排气装置拆下，存放在随车备附件箱内；

(3) 将比例阀换向阀当作电磁换向阀使用，将阀A口流量标定为4 L/min，B口流量标定为2.5 L/min；

(4) 细化顶盖油缸上下支座安装要求，保证两油缸上下座平行度要求，在顶盖开、关状态下，油缸上下支耳中心距满足要求值；

(5) 在结构上加强箱盖与箱体之间连接铰链强度。

针对锁紧油缸自动伸出或缩回的问题，提出了以下改进措施：

① 锁紧油缸不存在负载重心的变化，也不存在垂直方向的负载，因而取消有杆腔油路中的背压阀；

② 在不增加液压元件的情况下，将锁紧油缸有杆腔和无杆腔油路经阻尼孔接回油箱，液压系统提高了锁紧油缸的工作流量及压力，保证锁紧油缸完成伸收动作。油缸伸或收到位，延时3 s后换向阀复位以使锁紧油缸回油腔的压力基本卸掉，从而保证在不受轴向力的情况下，锁紧油缸在换向阀处于中位时不会自动伸出或收回；

③ 在有杆腔和无杆腔的阻尼泄油路上各增加一个球阀，正常工作时，球阀打开，手摇泵工作时将球阀关闭，以保证手摇泵能正常工作；

④ 同开盖回路一样，在锁紧油缸上增加排气接头。

改进后的锁紧回路原理如图4所示。

图4　锁紧回路液压系统改进

4　改进效果

改进后，在空、带载两种工况下对开盖回路进行了试验。试验结果表明，在更换小流量均流阀、重新标定比例阀流量及进行充分的排气后，在开关顶盖过程中，顶盖油缸同步性能均能满足同步精度不大于6 mm的要求。

对锁紧回路进行了静态试验和跑车试验。静态试验时，锁紧油缸伸到位后换向阀复中位，测量活塞杆伸出长度，10 h后再次测量活塞杆伸出长度，未发现油缸有收回现象；锁紧油缸收到位后换向阀复中位，测量锁紧油缸活塞杆的余留长度，10 h后再次测量活塞杆余留长度，未发现油缸有伸出现象。跑车试验前测量锁紧油缸活塞杆的伸出长度或余留长度，跑车后再次测量，进行数据对比，未发现异常。

5　结论

经过充分的论证和试验验证，表明某运输车开盖、锁紧液压系统改进方案正确，改进后的系统同步精度满足设计要求，有效解决了原系统存在的问题。

液压系统设计，不仅仅是将满足功能的液压元件组合起来，在设计过程中要充分考虑元件之间的性能匹配，只有这样才可能设计出同时满足功能要求和性能要求的液压系统。

参考文献：

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