挖掘機的前端工作裝置主要是鏟斗,而鏟斗的正常工作需要鏟斗油缸、斗桿油缸、動(dòng)臂油缸的相互配合,完成各種復合動(dòng)作.這些油缸上出現比較多的一個(gè)問(wèn)題就是泄壓的問(wèn)題,在工作中的體現可能為大臂掉臂、斗桿下落和鏟斗自動(dòng)松斗.
咱們可以先來(lái)了解一下挖掘機前端工作裝置的液壓系統原理,以最常見(jiàn)的大臂油缸液壓回路為例.
進(jìn)油回路:液壓油由大泵至主控閥,經(jīng)過(guò)經(jīng)管路安全閥、保持閥后進(jìn)入油缸.
回油回路:油缸另一側液壓油經(jīng)主控閥至液壓油散熱器返回液壓油箱.
安全溢流閥
安全溢流閥,在挖掘機上也俗稱(chēng)管路安全閥,在挖掘機的液壓回路中是起保護左右的一類(lèi)閥.當液壓回路中的壓力過(guò)高超過(guò)規定值時(shí),安全溢流閥內的閥芯被頂開(kāi),將液壓回路中一部分液壓油排入回油管道,使液壓回路壓力降低,防止因壓力過(guò)高而產(chǎn)生事故.
保持閥
以大臂油缸保持閥為例,大臂保持閥一般安裝在大臂油缸與大臂控制閥之間,其構造由吸油安全閥、先導閥及先導閥彈簧和、主控制滑閥、主控制滑閥彈簧組成,當大臂油缸的操作桿處于中位也就是無(wú)動(dòng)作時(shí),保持閥能夠維持液壓壓力,大臂不會(huì )因為自重而下降和內縮.
大臂保持閥的作用相當于液壓安全鎖,由于保持閥在正常作業(yè)時(shí)通過(guò)的流量較大,一般采用插裝閥結構.
單向閥
單向閥應用在挖掘機大臂液壓回路中也叫安全補油閥,其作用是防止液壓執行元件因慣性而造成的異常高壓和吸空.挖掘機在工作過(guò)程中,液壓油缸在突然換向或是停止的情況下回因為慣性等因素在某一腔內產(chǎn)生異常高壓,在另一腔內會(huì )產(chǎn)生吸空,這時(shí)安全補油閥可釋放掉異常高壓,并對吸空的一腔進(jìn)行補油,防止兩者對液壓系統產(chǎn)生損害.
單向閥的作用除了充當補油閥還有一些其他的作用:
保持壓力:滑閥式換向閥都有間隙泄漏現象,只能短時(shí)間保壓.當有保壓要求時(shí),可在油路上加一個(gè)液控單向閥,利用錐閥關(guān)閉的嚴密性,使油路長(cháng)時(shí)間保壓.
液壓缸的"支承":在液壓缸中,由于滑閥和管的泄漏,在挖掘機工作裝置的重力下,可能引起活塞和活塞桿下滑.將液控單向閥接于液壓缸下腔的油路,則可防止液壓缸活塞和滑塊等活動(dòng)部分下滑.
實(shí)現液壓缸鎖緊:當換向閥處于中位時(shí),兩個(gè)液控單向閥關(guān)閉,可嚴密封閉液壓缸兩腔的油液,這時(shí)活塞就不能因外力作用而產(chǎn)生移動(dòng).
大流量排油:液壓缸兩腔的有效工作面積相差很大.在活塞退回時(shí),液壓缸右腔排油量驟然增大,此時(shí)若采用小流量的滑閥,會(huì )產(chǎn)生節流作用,限制活塞的后退速度；若加設液控單向閥,在液壓缸活塞后退時(shí),控制壓力油將液控單向閥打開(kāi),便可以順利地將右腔油液排出.
了解了挖掘機前端工作裝置的液壓回路和主要液壓元件,現在咱們來(lái)分析一下挖掘機掉臂的原因.
當前液壓挖掘機使用的控制閥都是滑閥式,為了使滑閥式控制閥中的閥芯能夠正常切換,閥芯 和閥體之間必須存在一定的間隙,而有間隙就必然要存在泄漏.
如下圖所示,A1和B1口分別連接液壓油缸的無(wú)桿腔和有桿腔.在挖掘機工作或停放時(shí),A1或B1某側的液壓壓力會(huì )在自重的作用下升高（黃色區域）,此升高的壓力和藍色區域的接液壓油箱 通道之間會(huì )產(chǎn)生壓差,在此壓差的作用下液壓油會(huì )產(chǎn)生流動(dòng),通過(guò)閥芯和閥體間的間隙從黃色區域流到藍色區域.因為上述的油液流動(dòng),油缸會(huì )隨之發(fā)生向自重方向的位移,即產(chǎn)生"油缸 下沉".為了減少"油缸下沉"導致的工作不便,結合挖掘機的工作特點(diǎn),大多數挖掘機制造商都在控制閥上加裝了如下圖所示的鎖定閥.其工作原理可簡(jiǎn)單描述為在油缸和控制閥閥芯之間加裝了一個(gè)通過(guò)錐面密封的提動(dòng)頭.通過(guò)此鎖定閥提動(dòng)頭的作用把之前的間隙密封改為了錐面密封,大大降低了液壓油的泄漏,從而基本杜絕了液壓油缸的漂移.
但從液壓挖掘機的工作特點(diǎn)等因素考慮,所有的挖掘機制造商都只在小臂（斗桿）油缸有桿腔方向和大臂（動(dòng)臂）油缸無(wú)桿腔方向加裝了鎖定閥.通過(guò)這兩個(gè)鎖定閥的作用分別鎖定了小臂有桿腔的油液和大臂油缸無(wú)桿腔的油液,從而有效減少了小臂在外伸狀態(tài)下和大臂舉升狀態(tài)下 的油缸位移、下沉（上圖為小臂油缸鎖定閥工作原理圖）.
而在小臂收起狀態(tài)及通過(guò)大臂把車(chē)體抬起這兩種狀態(tài)下,因為控制閥閥芯與閥體間隙導致的油缸輕微位移并不影響挖掘機正常的工作,因此所有的挖掘機制造商在這兩個(gè)方向都沒(méi)有安裝鎖定閥,裝備出廠(chǎng)時(shí)也不對此方向的油缸下沉量做特別的專(zhuān)門(mén)檢測.并且此方向的下沉量會(huì )隨著(zhù)挖掘機使用時(shí)間的增加、控制閥磨損增加有變大的趨勢.
除了前面講到的因控制閥閥芯和閥體間隙導致的油缸下沉量大以外,當油缸油封破損或安全閥損壞時(shí)也會(huì )導致油缸下沉量增大.以小臂為例,當小臂油缸油封出現破損時(shí),會(huì )出現小臂伸出狀態(tài)下的下沉量明顯過(guò)大,而此時(shí)小臂收起狀態(tài)時(shí)的下沉量并不會(huì )顯著(zhù)增大.因此,當出現上述小臂收起狀態(tài)下沉量大于伸出狀態(tài)時(shí)的下沉量時(shí),請不要試圖拆檢小臂油缸.如果出現小臂收起狀態(tài)下沉量非�？斓那闆r,可以通過(guò)互換小臂油缸有桿腔和無(wú)桿腔側安全閥等方法判斷故障部位.
油缸油封損壞
我們知道,挖掘機油缸的有桿腔和無(wú)桿腔在理論上是嚴格密封隔離的,通過(guò)油缸活塞上的多個(gè)油封隔離油缸桿腔和無(wú)桿腔的液壓油,在長(cháng)期的高溫高壓運動(dòng)下,油封容易產(chǎn)生變形老化磨損和磨損,出現這樣的情況就會(huì )導致油缸內泄,使得有桿腔的液壓油進(jìn)入無(wú)桿腔或是無(wú)桿腔的液壓油進(jìn)入有桿腔.
但是無(wú)論質(zhì)量多好的油封都會(huì )存在一定量的泄露,只要在合理的范圍內就可以正常使用,體現在挖掘機大臂油缸上叫做漂移量.一般的挖掘機大臂的自然下沉量在五分鐘內下沉1-3公分屬于正常范圍.
閥內泄
液壓回路上的閥,包括保持閥、溢流閥、單向閥、安全閥等,由于在工作時(shí)都會(huì )產(chǎn)生位移,在磨損后容易產(chǎn)生內泄,造成挖掘機掉臂的現象.
排除故障的一般方法
之前咱們有說(shuō)到造成挖掘機掉臂的原因有很多,那么如何準確查清楚一臺挖掘機的故障根源呢,咱們可以參考以下方法.
首先可以先對調油缸有桿腔跟無(wú)桿腔的安全閥,對調之后觀(guān)察故障現象是否消失,如果此時(shí)掉臂故障消失,則表示此前油缸無(wú)桿腔的安全閥內泄嚴重,需維修或更換.
若是對調安全閥依然出現掉臂現象,可以檢查液壓油回油濾芯,觀(guān)察濾芯上是否有橡膠碎片或是鐵屑,若是回油濾芯上存在橡膠碎片,那極大可能是油封磨損嚴重,需更換油缸油封后.
此后若是掉臂故障依舊,則需檢查液壓回路的保持閥,需拆開(kāi)檢查是否磨損嚴重,及時(shí)研磨修復或是更換保持閥.
在檢查和更換保持閥后若挖掘機掉臂現象還存在,此時(shí)需拆開(kāi)主控閥,檢查液壓回路上的所有閥芯,及時(shí)修復或更換.
總結:
挖掘機掉臂的故障是個(gè)常見(jiàn)的故障,大多數挖掘機出現掉臂的現象是由于油封磨損油缸出現內泄,在檢查的過(guò)程中可以?xún)?yōu)先檢查簡(jiǎn)單的故障點(diǎn),主控閥內各閥芯的磨損一般在挖掘機使用較長(cháng)時(shí)間之后才會(huì )出現,并且維修主控閥是個(gè)比較復雜的過(guò)程,建議放在最后進(jìn)行檢查.
當然,每一臺挖掘機掉臂可能故障原因都不一樣,所以無(wú)法對挖掘機掉臂給出一個(gè)故障原因的定論,本文提供的一些思路是針對解決這個(gè)故障的常規方法,希望對大家有所幫助,咱們的用戶(hù)很多都是液壓系統的專(zhuān)家,如果大家有更好的方法或是建議可以在下方留言,跟大家分享您的好方法.

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