液压系统压力表数据异常的分析与故障排除

　　关键词：液压锚机，制动油缸，应急控制阀，减压阀。
　　Abstract：based on abnormal reading of the pressure gauge of hydraulic windlass brake system，the paper analyze the principle and structure of the emergency control valve ,reducing valve, and put forward the overhaul and adjustment method.
　　Key word：Hydraulic Windlass, Brake Cylinder, Emergency Control Valve, Reducing Valve.
　　前言
　　在液压锚机控制阀维修过程中，我们会遇到控制阀装配错误的问题，而它的存在会对船舶的安全航行带来极大安全隐患。
　　一．故障现象
　　某轮锚机在进行试验时发现其液压制动系统的压力表与说明书所要求的状态有差异，即在制动状态下，其液压系统的压力表所显示的压力为1．2 MPa，而说明书所述为0 MPa。
　　二．液压原理图及分析 （图1） 　　来自液压泵站的压力油经过滤器、应急控制阀、减压阀、单向节流阀后到达制动油缸的有杆腔，推动活塞向上移动，通过机械机构使锚机刹车松开；当转动发送阀的手轮后，可调节减压阀的输出压力，甚至使减压阀的出口压力为零，同时制动油缸有杆腔的油路与回油管路连接而卸压，制动油缸中的活塞在主弹簧力的作用下向下移动而使锚机恢复制动状态。当应急控制阀换向后，可以使处于松闸状态的刹车带回复到制动状态。
　　1．制动器制动
　　当顺时针转动发送阀手轮，使得针阀打开后，自液压泵站来的压力油经应急控制阀、到达减压阀，经阀口K而来到E腔，并经阀芯内部通道，分别到达阀芯的上下M、N两腔。因阀芯下腔N的压力油由管路经打开的针阀而流回油箱卸压，阀芯上腔M端面向下的液压油作用力大于下腔N向上的作用力与弹簧力之和，所以减压阀芯下降，并封闭阀口K，因减压阀阀芯的特殊结构，阀芯同时也封闭了H口。因阀芯下腔N的压力油经打开的针阀而流回油箱卸压，液压油作用在阀芯上腔M端面向下的力大于下腔N向上的力与弹簧力之和，减压阀芯继续下降，并打开了阀口H，制动油缸有杆腔中的液压油在主弹簧力的作用下，经由单向节流阀从减压阀的E腔、H口、F腔回油箱，制动油缸活塞下移，活塞杆通过连接销带动摆杆拨叉下降，使刹车带处于制动状态。
　　2．制动器松开
　　当逆时针转动发送阀手轮，使得其针阀关闭，减压阀芯下腔N处的卸压回路被关闭，压力油作用在阀芯上下两腔M、N端面上的力相等，在弹簧力的作用下，阀芯上升到极限位置，阀口K被打开，阀口H关闭，压力油从应急控制阀到达减压阀的D腔，经阀口K到E腔，再由通道经单向节流阀后进入制动油缸的有杆腔，由于压力油作用于活塞有杆腔上的力大于主弹簧向下的力，活塞杆上升，并通过连接销带动摆杆拨叉同时上升，松开锚链轮的刹车带。
　　3．应急控制阀
　　当刹车带处于松闸状态时，将应急控制阀转到另一位置时，从泵站来的压力油被切断，而制动油缸有杆腔的液压油经管路到达应急操作阀的通道B，并经内部流道由回油通道R回油箱而卸压，制动油缸活塞杆在主弹簧力的作用下通过连接销带动摆杆拨叉下降，使刹车带回复到制动状态，锚机制动，此时即为应急制动操作。
　　三．应急控制阀的结构分析（见图2） 　　该应急控制阀为转阀结构，由阀座、转阀芯、阀盖、转动手柄等组成。阀座与转阀芯等组成转阀的内部通道。按原理图的要求，转阀芯流道走向应按图2（c）所示的位置与阀座装配，即压力油从进油通道P进入后经流道从通道A流出。而回油则由于通道B被封闭而无法回油箱。
　　当转阀芯转换到另一位置时〈图2（d）所示〉，压力油进油通道P被封闭，系统回油则从通道B经流道到回油通道R而回油箱。
　　四．故障状态时液压回路分析
　　根据应急控制阀的结构（换向转阀），当转阀芯出现如下图3所示的安装位置时，应急控制阀的职能符号及其液压回路将有如下变化：
　　（1）应急控制阀的职能符号变为： 　　（2）制动状态时的液压回路分析（见图4）
　　系统压力油经应急控制阀的进油通道P由流道到达通道B，再经管路到达制动油缸的下腔，并作用于活塞有杆腔，同时该压力油经单向节流阀到达减压阀的E腔，并经阀芯内部通道和阻尼小孔分别到达阀芯的上下两个端面，由于此时减压阀芯下腔N经应急发送阀卸压的通道被打开，压力油作用于阀芯上腔M端面上的力大于下腔N的弹簧力，所以阀芯向下移动，这样，压力油就从E腔经节流口H到达F腔，然后由管路回油箱。这使得同时连通的制动油缸有杆腔的压力油也卸压，所以制动油缸的活塞在主弹簧力的作用下，处于下端位置，活塞杆通过连接销带动摆动拨叉而使锚链轮的刹车带处于制动状态。 　　（3）松闸状态时的液压回路分析
　　将发送阀逆时针转动到极限后，针阀切断了减压阀阀芯下腔N经发送阀卸压的通道，所以作用在减压阀阀芯上下两端面的液压力相平衡，减压阀阀芯在弹簧力的作用下向上移动到顶部位置，关闭阀口H，同时打开阀口K，于是从应急控制阀进油通道P来的压力油因阀口H被关闭而停止从F腔经管路卸压，而是经阀口K到达D腔，经管路到达应急操作阀的通道A，但在此状态下通道A被封闭，油液不能从减压阀卸压，压力油作用到制动油缸的有杆腔，当压力油向上的作用力大于制动油缸主弹簧向下的作用力时，活塞和活塞杆向上运动并通过连接销带动摆动拨叉而松开锚链轮的刹车带。
　　（4）松闸状态下转换应急控制阀时的液压回路分析
　　当刹车带处于松开状态时，将应急控制阀顺时针转到另一位置时，压力油进油通道P与通道B的通道被切断，进油通道P被封闭，减压阀阀芯的D腔经管路由应急操作阀的通道A与回油管路相连，由于此时减压阀阀芯下腔N的卸压油管被封闭，所以减压阀阀芯在弹簧力的作用下向上移到顶部位置，制动油缸有杆腔的压力油从单向节流阀经减压阀阀口K到D腔从应急控制阀而流回油箱卸压，所以制动油缸在主弹簧力的作用下向下推动活塞及活塞杆，使摆动拨叉下降，对锚链轮进行制动。 　　五．应急控制阀两种装配方式对比
　　从操作液压系统后制动油缸的动作看，两种回路均可实现制动，松开和应急操作，而且两种回路动作的速度也基本一致，但从设备安全出发，实际上有着根本的区别：
　　在刹车带处于制动状态时，正确的液压回路中从液压泵站经应急操作阀来的液压油经减压阀减压为0 MPa，即减压阀后到制动油缸的回路中的油压为0 MPa，所以制动油缸主弹簧的力全部作用在活塞上，并通过活塞杆输出。
　　错误的液压回路则不然，从液压泵站经应急操作阀来的液压油在作用于制动油缸有杆腔同时经节流阀到达减压阀，然后经节流口由通道回油箱，所以液压油处于卸压状态，而且由于减压阀的节流作用，制动油缸的有杆腔内有压力为1.2MPa的压力油，所以制动油缸中主弹簧产生的制动力将由于有杆腔的压力油的反作用力而被抵消一部分，影响了制动系统的作用力。另外，一旦节流阀或者减压阀出现故障，则卸压管路被阻断，使得压力油作用于油缸的有杆腔，使刹车自动松开。而刹车带松开后，锚链轮在锚和链条的拖动下会自行抛锚而造成事故。
　　六．结论
　　对液压转阀的修理中，应特别注意阀芯与油口的位置关系，必须根据原理图的逻辑关系进行装配，否则会造成看似正确，其实存在安全隐患的后果。同时对压力表的读数必须特别重视。
　　参考资料：
　　李壮云 等编  液压元件与系统［ M ］  机械工业出版社  2006
　　张利平 主编  液压阀原理、使用与维护 ［ M ］化学工业出版社  2005