挖掘機(jī)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(fù)合動(dòng)作.這些油缸上出現(xiàn)比較多的一個(gè)問題就是泄壓的問題,在工作中的體現(xiàn)可能為大臂掉臂、斗桿下落和鏟斗自動(dòng)松斗.
咱們可以先來了解一下挖掘機(jī)前端工作裝置的液壓系統(tǒng)原理,以最常見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(cè)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(jī)上也俗稱管路安全閥,在挖掘機(jī)的液壓回路中是起保護(hù)左右的一類閥.當(dāng)液壓回路中的壓力過高超過規(guī)定值時(shí),安全溢流閥內(nèi)的閥芯被頂開,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(gòu)造由吸油安全閥、先導(dǎo)閥及先導(dǎo)閥彈簧和、主控制滑閥、主控制滑閥彈簧組成,當(dāng)大臂油缸的操作桿處于中位也就是無動(dòng)作時(shí),保持閥能夠維持液壓壓力,大臂不會(huì)因?yàn)樽灾囟�下降和�?nèi)縮.
大臂保持閥的作用相當(dāng)于液壓安全鎖,由于保持閥在正常作業(yè)時(shí)通過的流量較大,一般采用插裝閥結(jié)構(gòu).
單向閥
單向閥應(yīng)用在挖掘機(jī)大臂液壓回路中也叫安全補(bǔ)油閥,其作用是防止液壓執(zhí)行元件因慣性而造成的異常高壓和吸空.挖掘機(jī)在工作過程中,液壓油缸在突然換向或是停止的情況下回因?yàn)閼T性等因素在某一腔內(nèi)產(chǎn)生異常高壓,在另一腔內(nèi)會(huì)產(chǎn)生吸空,這時(shí)安全補(bǔ)油閥可釋放掉異常高壓,并對(duì)吸空的一腔進(jìn)行補(bǔ)油,防止兩者對(duì)液壓系統(tǒng)產(chǎn)生損害.
單向閥的作用除了充當(dāng)補(bǔ)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(xiàn)象,只能短時(shí)間保壓.當(dāng)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(yán)密性,使油路長(zhǎng)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(jī)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(xiàn)液壓缸鎖緊:當(dāng)換向閥處于中位時(shí),兩個(gè)液控單向閥關(guān)閉,可嚴(yán)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(jié)流作用,限制活塞的后退速度；若加設(shè)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,便可以順利地將右腔油液排出.
了解了挖掘機(jī)前端工作裝置的液壓回路和主要液壓元件,現(xiàn)在咱們來分析一下挖掘機(jī)掉臂的原因.
當(dāng)前液壓挖掘機(jī)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桿腔和有桿腔.在挖掘機(jī)工作或停放時(shí),A1或B1某側(cè)的液壓壓力會(huì)在自重的作用下升高（黃色區(qū)域）,此升高的壓力和藍(lán)色區(qū)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),通過閥芯和閥體間的間隙從黃色區(qū)域流到藍(lán)色區(qū)域.因?yàn)樯鲜龅挠鸵毫鲃?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(dǎo)致的工作不便,結(jié)合挖掘機(jī)的工作特點(diǎn),大多數(shù)挖掘機(jī)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)通過錐面密封的提動(dòng)頭.通過此鎖定閥提動(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(jī)的工作特點(diǎn)等因素考慮,所有的挖掘機(jī)制造商都只在小臂（斗桿）油缸有桿腔方向和大臂（動(dòng)臂）油缸無桿腔方向加裝了鎖定閥.通過這兩個(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)及通過大臂把車體抬起這兩種狀態(tài)下,因?yàn)榭刂崎y閥芯與閥體間隙導(dǎo)致的油缸輕微位移并不影響挖掘機(jī)正常的工作,因此所有的挖掘機(jī)制造商在這兩個(gè)方向都沒有安裝鎖定閥,裝備出廠時(shí)也不對(duì)此方向的油缸下沉量做特別的專門檢測(cè).并且此方向的下沉量會(huì)隨著挖掘機(jī)使用時(shí)間的增加、控制閥磨損增加有變大的趨勢(shì).
除了前面講到的因控制閥閥芯和閥體間隙導(dǎo)致的油缸下沉量大以外,當(dāng)油缸油封破損或安全閥損壞時(shí)也會(huì)導(dǎo)致油缸下沉量增大.以小臂為例,當(dāng)小臂油缸油封出現(xiàn)破損時(shí),會(huì)出現(xiàn)小臂伸出狀態(tài)下的下沉量明顯過大,而此時(shí)小臂收起狀態(tài)時(shí)的下沉量并不會(huì)顯著增大.因此,當(dāng)出現(xiàn)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(qǐng)不要試圖拆檢小臂油缸.如果出現(xiàn)小臂收起狀態(tài)下沉量非�？斓那闆r,可以通過互換小臂油缸有桿腔和無桿腔側(cè)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(jī)油缸的有桿腔和無桿腔在理論上是嚴(yán)格密封隔離的,通過油缸活塞上的多個(gè)油封隔離油缸桿腔和無桿腔的液壓油,在長(zhǎng)期的高溫高壓運(yùn)動(dòng)下,油封容易產(chǎn)生變形老化磨損和磨損,出現(xiàn)這樣的情況就會(huì)導(dǎo)致油缸內(nèi)泄,使得有桿腔的液壓油進(jìn)入無桿腔或是無桿腔的液壓油進(jìn)入有桿腔.
但是無論質(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(nèi)就可以正常使用,體現(xiàn)在挖掘機(jī)大臂油缸上叫做漂移量.一般的挖掘機(jī)大臂的自然下沉量在五分鐘內(nèi)下沉1-3公分屬于正常范圍.
閥內(nèi)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(nèi)泄,造成挖掘機(jī)掉臂的現(xiàn)象.
排除故障的一般方法
之前咱們有說到造成挖掘機(jī)掉臂的原因有很多,那么如何準(zhǔn)確查清楚一臺(tái)挖掘機(jī)的故障根源呢,咱們可以參考以下方法.
首先可以先對(duì)調(diào)油缸有桿腔跟無桿腔的安全閥,對(duì)調(diào)之后觀察故障現(xiàn)象是否消失,如果此時(shí)掉臂故障消失,則表示此前油缸無桿腔的安全閥內(nèi)泄嚴(yán)重,需維修或更換.
若是對(duì)調(diào)安全閥依然出現(xiàn)掉臂現(xiàn)象,可以檢查液壓油回油濾芯,觀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(yán)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,需拆開檢查是否磨損嚴(yán)重,及時(shí)研磨修復(fù)或是更換保持閥.
在檢查和更換保持閥后若挖掘機(jī)掉臂現(xiàn)象還存在,此時(shí)需拆開主控閥,檢查液壓回路上的所有閥芯,及時(shí)修復(fù)或更換.
總結(jié):
挖掘機(jī)掉臂的故障是個(gè)常見的故障,大多數(shù)挖掘機(jī)出現(xiàn)掉臂的現(xiàn)象是由于油封磨損油缸出現(xiàn)內(nèi)泄,在檢查的過程中可以優(yōu)先檢查簡(jiǎn)單的故障點(diǎn),主控閥內(nèi)各閥芯的磨損一般在挖掘機(jī)使用較長(zhǎng)時(shí)間之后才會(huì)出現(xiàn),并且維修主控閥是個(gè)比較復(fù)雜的過程,建議放在最后進(jìn)行檢查.
當(dāng)然,每一臺(tái)挖掘機(jī)掉臂可能故障原因都不一樣,所以無法對(duì)挖掘機(jī)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(duì)解決這個(gè)故障的常規(guī)方法,希望對(duì)大家有所幫助,咱們的用戶很多都是液壓系統(tǒng)的專家,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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