挖掘機掉臂並不複雜 弄清原理細心排查

挖掘機掉臂並不複雜 弄清原理細心排查

2016-08-17 07:00 鐵甲工程機械網 責編：周翔 作者：周翔

【鐵甲工程機械網原創】上一期的文章咱們深入的了解了關於挖掘機發動機高溫的問題，很多甲友說期待新的文章出爐，於是小編也絲毫不敢懈怠，立馬開始給大家準備新一期的內容，今天咱們要說的是挖掘機前端工作裝置容易出現的一些問題。

挖掘機的前端工作裝置主要是鏟鬥，而鏟鬥的正常工作需要鏟鬥油缸、鬥杆油缸、動臂油缸的相互配合，完成各種複合動作。這些油缸上出現比較多的一個問題就是洩壓的問題，在工作中的體現可能為大臂掉臂、鬥杆下落和鏟鬥自動松鬥。

咱們可以先來了解一下挖掘機前端工作裝置的液壓系統原理，以最常見的大臂油缸液壓迴路為例。

進油迴路：液壓油由大泵至主控閥，經過經管路安全閥、保持閥後進入油缸。

回油迴路：油缸另一側液壓油經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，在挖掘機上也俗稱管路安全閥，在挖掘機的液壓迴路中是起保護左右的一類閥。當液壓迴路中的壓力過高超過規定值時，安全溢流閥內的閥芯被頂開，將液壓迴路中一部分液壓油排入回油管道，使液壓迴路壓力降低，防止因壓力過高而產生事故。

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，當大臂油缸的操作杆處於中位也就是無動作時，保持閥能夠維持液壓壓力，大臂不會因為自重而下降和內縮。

大臂保持閥的作用相當於液壓安全鎖，由於保持閥在正常作業時通過的流量較大，一般採用插裝閥結構。

單向閥

單向閥應用在挖掘機大臂液壓迴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生異常高壓，在另一腔內會產生吸空，這時安全補油閥可釋放掉異常高壓，並對吸空的一腔進行補油，防止兩者對液壓系統產生損害。

挖掘機主控閥上的一些單向閥

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洩漏現象，只能短時間保壓。當有保壓要求時，可在油路上加一個液控單向閥，利用錐閥關閉的嚴密性，使油路長時間保壓。

液壓缸的「支承」：在液壓缸中，由於滑閥和管的洩漏，在挖掘機工作裝置的重力下，可能引起活塞和活塞杆下滑。將液控單向閥接於液壓缸下腔的油路，則可防止液壓缸活塞和滑塊等活動部分下滑。

實現液壓缸鎖緊：當換向閥處於中位時，兩個液控單向閥關閉，可嚴密封閉液壓缸兩腔的油液，這時活塞就不能因外力作用而產生移動。

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，液壓缸右腔排油量驟然增大，此時若採用小流量的滑閥，會產生節流作用，限制活塞的後退速度；若加設液控單向閥，在液壓缸活塞後退時，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。

了解了挖掘機前端工作裝置的液壓迴路和主要液壓元件，現在咱們來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洩漏。

如下圖所示，A1和B1口分別連接液壓油缸的無杆腔和有杆腔。在挖掘機工作或停放時，A1或B1某側的液壓壓力會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 通道之間會產生壓差，在此壓差的作用下液壓油會產生流動，通過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，油缸會隨之發生向自重方向的位移，即產生「油缸 下沉」。 

滑閥式控制閥​    

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，大多數挖掘機製造商都在控制閥上加裝了如下圖所示的鎖定閥。其工作原理可簡單描述為在油缸和控制閥閥芯之間加裝了一個通過錐面密封的提動頭。通過此鎖定閥提動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洩漏，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等因素考慮，所有的挖掘機製造商都只在小臂（鬥杆）油缸有杆腔方向和大臂（動臂）油缸無杆腔方向加裝了鎖定閥。通過這兩個鎖定閥的作用分別鎖定了小臂有杆腔的油液和大臂油缸無杆腔的油液，從而有效減少了小臂在外伸狀態下和大臂舉升狀態下 的油缸位移、下沉（上圖為小臂油缸鎖定閥工作原理圖）。

而在小臂收起狀態及通過大臂把車體抬起這兩種狀態下，因為控制閥閥芯與閥體間隙導致的油缸輕微位移並不影響挖掘機正常的工作，因此所有的挖掘機製造商在這兩個方向都沒有安裝鎖定閥，裝備出廠時也不對此方向的油缸下沉量做特別的專門檢測。並且此方向的下沉量會隨著挖掘機使用時間的增加、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也會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，會出現小臂伸出狀態下的下沉量明顯過大，而此時小臂收起狀態時的下沉量並不會顯著增大。因此，當出現上述小臂收起狀態下沉量大於伸出狀態時的下沉量時，請不要試圖拆檢小臂油缸。如果出現小臂收起狀態下沉量非常快的情況，可以通過互換小臂油缸有杆腔和無杆腔側安全閥等方法判斷故障部位。

油缸油封損壞

我們知道，挖掘機油缸的有杆腔和無杆腔在理論上是嚴格密封隔離的，通過油缸活塞上的多個油封隔離油缸杆腔和無杆腔的液壓油，在長期的高溫高壓運動下，油封容易產生變形老化磨損和磨損，出現這樣的情況就會導致油缸內洩，使得有杆腔的液壓油進入無杆腔或是無杆腔的液壓油進入有杆腔。

油缸結構

但是無論質量多好的油封都會存在一定量的洩露，只要在合理的範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公分屬於正常範圍。

閥內洩

液壓迴路上的閥，包括保持閥、溢流閥、單向閥、安全閥等，由於在工作時都會產生位移，在磨損後容易產生內洩，造成挖掘機掉臂的現象。

排除故障的一般方法

之前咱們有說到造成挖掘機掉臂的原因有很多，那麼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杆腔跟無杆腔的安全閥，對調之後觀察故障現象是否消失，如果此時掉臂故障消失，則表示此前油缸無杆腔的安全閥內洩嚴重，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。

此後若是掉臂故障依舊，則需檢查液壓迴路的保持閥，需拆開檢查是否磨損嚴重，及時研磨修復或是更換保持閥。

在檢查和更換保持閥後若挖掘機掉臂現象還存在，此時需拆開主控閥，檢查液壓迴路上的所有閥芯，及時修復或更換。

總結：

挖掘機掉臂的故障是個常見的故障，大多數挖掘機出現掉臂的現象是由於油封磨損油缸出現內洩，在檢查的過程中可以優先檢查簡單的故障點，主控閥內各閥芯的磨損一般在挖掘機使用較長時間之後才會出現，並且維修主控閥是個比較複雜的過程，建議放在最後進行檢查。

當然，每一臺挖掘機掉臂可能故障原因都不一樣，所以無法對挖掘機掉臂給出一個故障原因的定論，本文提供的一些思路是針對解決這個故障的常規方法，希望對大家有所幫助，咱們的用戶很多都是液壓系統的專家，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。