挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)常見故障診斷與分析

徐立青 張杰 張靈曉

摘要：液壓挖掘機(jī)被廣泛應(yīng)用于煤礦、建筑、水利等各機(jī)械化施工中。但是由于挖掘機(jī)的工況復(fù)雜，在工作中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種故障，其中液壓故障最為常見，并且檢修難度大，為了縮短故障診斷及排除時(shí)間，本文針對(duì)幾種常見的液壓系統(tǒng)故障，從液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理方面進(jìn)行了分析，介紹了故障的診斷及排除方法。

Abstract： Hydraulic excavators are widely used in mechanized construction of coal mines， construction， and water conservancy. However， due to the complex working conditions of the excavator， various failures often occur in the work. Hydraulic failures are the most common and are difficult to repair. In order to shorten the fault diagnosis and eliminate the time， this article analyzes several common hydraulic system failures from the hydraulic system structure and working principle， and introduces the fault diagnosis and troubleshooting methods.

關(guān)鍵詞：挖掘機(jī)；液壓系統(tǒng)；故障；診斷分析

Key words： excavator；hydraulic system；fault；diagnosis analysis

中圖分類號(hào)：TU621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）14-0136-03

0 引言

隨著我國綜合實(shí)力的提升，基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)速度有了極大的提升，液壓挖掘機(jī)作為工程機(jī)械的一個(gè)重要機(jī)種，在各機(jī)械化施工中被廣泛應(yīng)用。但是由于液壓挖掘機(jī)工作環(huán)境差，負(fù)荷大，振動(dòng)沖擊多，因此挖掘機(jī)在工作中經(jīng)常出現(xiàn)各種故障，嚴(yán)重影響了工程進(jìn)度。在實(shí)際的生產(chǎn)工作中，電氣及液壓故障最為常見[1]，并且液壓故障具有難檢測(cè)、不可見的特點(diǎn)，加大了檢修的難度，為了減少故障診斷及排除時(shí)間，本文對(duì)幾種常見的液壓系統(tǒng)故障進(jìn)行分析，并從構(gòu)造方面提出解決方法與建議。

1 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)原理簡(jiǎn)圖及檢修方法

1.1 挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的工作原理

如圖1所示，挖掘機(jī)的液壓系統(tǒng)共包括五個(gè)部分：動(dòng)力元件、控制調(diào)節(jié)元件、執(zhí)行元件、輔助元件以及液壓油。挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的工作過程為：柴油機(jī)經(jīng)過聯(lián)軸器輸出動(dòng)力，主泵從液壓油箱吸油，經(jīng)工作泵輸出工作油，經(jīng)先導(dǎo)泵輸出先導(dǎo)油，司機(jī)操縱先導(dǎo)手柄后打開先導(dǎo)閥，先導(dǎo)油推動(dòng)主控閥閥芯，工作油進(jìn)入馬達(dá)或油缸，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、行走和工作裝置油缸的伸縮。

1.2 液壓系統(tǒng)故障檢修方法

為減少故障診斷排除時(shí)間，操作維修人員應(yīng)熟悉挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，了解液壓系統(tǒng)的工作原理及故障的產(chǎn)生機(jī)理。由于液壓系統(tǒng)故障較為復(fù)雜，維修人員需要根據(jù)挖掘機(jī)故障現(xiàn)象，列出可能導(dǎo)致故障的原因，采用“順序排除法”，從整體到局部、簡(jiǎn)單到復(fù)雜，逐步診斷排除故障。

2 典型故障分析

2.1 整車無動(dòng)作

2.1.1 故障原因分析

挖掘機(jī)出現(xiàn)整車無動(dòng)作的故障，需要分析可能導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)故障的元件是否出現(xiàn)問題。由于先導(dǎo)控制閥之后的控制分動(dòng)臂、斗桿、鏟斗、回轉(zhuǎn)裝置、行走裝置，同時(shí)不工作的情況基本為零，因此故障一般發(fā)生在先導(dǎo)電磁控制閥之前，根據(jù)對(duì)挖掘機(jī)的系統(tǒng)分析，總結(jié)出導(dǎo)致挖掘機(jī)整機(jī)故障的原因有以下幾個(gè)方面：

①液壓油箱內(nèi)液壓油不足；②聯(lián)軸器損壞，發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力不輸出；③先導(dǎo)電磁閥不工作（電磁閥線圈無電）；④先導(dǎo)電磁閥閥芯卡滯不能打開；⑤先導(dǎo)閥組至各操縱閥的先導(dǎo)管路堵塞。

2.1.2 故障排除

根據(jù)故障可能出現(xiàn)的原因，采用“順序排除法”，對(duì)故障進(jìn)行一一排除，具體方法如圖2所示。

①檢查液壓油油面是否在標(biāo)準(zhǔn)位置。當(dāng)液壓油箱油量不足時(shí)，主泵吸空，導(dǎo)致整機(jī)無動(dòng)作，此時(shí)應(yīng)補(bǔ)充液壓油至標(biāo)準(zhǔn)位置。

②檢查液壓泵與發(fā)動(dòng)機(jī)連接處是否有異響。當(dāng)連接液壓泵與發(fā)動(dòng)機(jī)的聯(lián)軸器損壞時(shí)，導(dǎo)致動(dòng)力不能輸出，應(yīng)該更換聯(lián)軸器，排除機(jī)械故障。

③檢查液壓泵是否正常工作。液壓泵故障的診斷方法很多，最常用的是直接檢查法。一看，在油泵測(cè)壓口安裝油壓表[2]，觀察液壓系統(tǒng)各測(cè)壓點(diǎn)的壓力值變化情況；二聽，聽液壓泵噪聲是否過大；三摸，用手觸摸液壓泵外殼，液壓泵正常工作溫度在55℃左右，如果超過60℃以上就應(yīng)檢查原因，另外用手觸摸運(yùn)動(dòng)部件和油管，感覺有無明顯振動(dòng)；四聞，聞液壓油是否有異味。若為液壓泵故障，應(yīng)更換或維修液壓泵。

④檢查先導(dǎo)泵壓力是否正常。先導(dǎo)泵通過先導(dǎo)PPC閥推動(dòng)主控制閥塊，將主泵的高壓油流向預(yù)定的油缸或馬達(dá)。若先導(dǎo)泵故障則無法提供操作分配閥的低壓力油，導(dǎo)致全車無動(dòng)作?？稍谙葘?dǎo)泵測(cè)壓口安裝油壓表來進(jìn)行檢測(cè)，如先導(dǎo)泵壓力異常，應(yīng)檢修先導(dǎo)齒輪泵。

⑤檢查先導(dǎo)安全鎖電磁閥閥后壓力是否正常。先導(dǎo)安全鎖緊閥控制低壓油路與PPC閥之間的通斷，若閥后壓力異常，應(yīng)更換電磁閥。

⑥檢查先導(dǎo)閥組至各操縱桿間的管路是否堵塞。當(dāng)先導(dǎo)閥組至操縱桿間管路堵塞時(shí)，油液無法達(dá)到各控制閥，導(dǎo)致整車無動(dòng)作，應(yīng)清理管路。

2.2 整機(jī)動(dòng)作緩慢無力

2.2.1 故障原因分析

引起挖掘機(jī)出現(xiàn)動(dòng)作緩慢無力的故障原因比較復(fù)雜，發(fā)動(dòng)機(jī)故障、電氣系統(tǒng)故障、以及工作泵供給各個(gè)執(zhí)行元件的油量不足或者壓力不足，均會(huì)導(dǎo)致挖掘機(jī)出現(xiàn)整機(jī)動(dòng)作緩慢的故障。對(duì)挖掘機(jī)系統(tǒng)分析，造成挖掘機(jī)整機(jī)動(dòng)作緩慢無力的原因有以下幾點(diǎn)：

①發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降，導(dǎo)致輸出功率不足；②進(jìn)氣系統(tǒng)或供油系統(tǒng)故障導(dǎo)致掉速；③比例電磁閥故障導(dǎo)致主泵的負(fù)載需求功率大于發(fā)動(dòng)機(jī)提供的功率，在做負(fù)載雙泵溢流時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)掉速；④調(diào)節(jié)器故障或主泵泄露導(dǎo)致主泵需求功率增大，發(fā)動(dòng)機(jī)掉速；⑤先導(dǎo)泵故障或先導(dǎo)濾芯堵塞，導(dǎo)致先導(dǎo)壓力不足；⑥主溢流閥故障或主泵故障導(dǎo)致工作壓力不足。

2.2.2 故障排除

根據(jù)出現(xiàn)的故障現(xiàn)象，以及可能出現(xiàn)的原因，對(duì)故障進(jìn)行排查，具體方法如圖3所示。

①檢查挖掘機(jī)空載時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否正常。挖掘機(jī)出現(xiàn)整車動(dòng)作緩慢無力時(shí)，首先檢查發(fā)動(dòng)機(jī)是否正常工作，排除發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)故障原因，具體檢查方法：首先要測(cè)試發(fā)動(dòng)機(jī)在空載時(shí)的輸出功率，如果發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率低于額定功率，則導(dǎo)致動(dòng)力不足，引起挖掘機(jī)動(dòng)作緩慢無力。導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率不足的原因有：發(fā)動(dòng)機(jī)燃油質(zhì)量差、發(fā)動(dòng)機(jī)的某缸故障、燃油量的調(diào)定值不正確等。

②檢查做負(fù)載雙泵溢流時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否正常。在挖掘機(jī)做負(fù)載雙泵溢流時(shí)，觀察顯示屏上的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否正常，如有異常，則說明挖掘機(jī)的供油系統(tǒng)或進(jìn)氣系統(tǒng)出現(xiàn)故障，需進(jìn)一步檢測(cè)排除。

③檢查供油系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)是否正常。當(dāng)電磁閥間隙過大，供油不足，或者進(jìn)氣系統(tǒng)漏氣、堵塞，均會(huì)導(dǎo)致挖掘機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)掉速、熄火。若挖掘機(jī)空載時(shí)轉(zhuǎn)速正常，但是在工作無力，應(yīng)檢查供油管道是否有老化泄露、以及濾芯是否堵塞導(dǎo)致供油不足；檢查發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)是否有泄露，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)無力，進(jìn)一步檢查挖掘機(jī)工作時(shí)，是否冒黑煙，如有冒黑煙的情況出現(xiàn)，應(yīng)考慮空氣濾芯堵塞，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣不足，出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)工作無力的情況。

④檢查先導(dǎo)壓力是否正常。挖掘機(jī)上的液壓泵安裝先導(dǎo)泵，先導(dǎo)泵的作用主要是參與液壓泵的變量控制，以及為控制系統(tǒng)提供低壓力油，若先導(dǎo)齒輪泵由于長期使用磨損出現(xiàn)故障，或者先導(dǎo)安全閥設(shè)定的壓力不足，均會(huì)出現(xiàn)液壓油流量不足，導(dǎo)致挖掘機(jī)動(dòng)作緩慢，工作無力。在先導(dǎo)泵測(cè)壓口安裝油壓表進(jìn)行檢測(cè)，如果測(cè)定壓力異常，則重新設(shè)定先導(dǎo)安全閥壓力值，觀察挖掘機(jī)是否能夠正常工作，若仍不能正常工作，則需更換先導(dǎo)泵。

⑤檢查主泵比例電磁閥出口壓力是否正常。比例電磁閥在挖掘機(jī)中的作用是實(shí)現(xiàn)液壓泵的功率與發(fā)動(dòng)機(jī)功率匹配，當(dāng)比例電磁閥出現(xiàn)故障時(shí)，就無法根據(jù)實(shí)際轉(zhuǎn)速與標(biāo)定轉(zhuǎn)速之間的差值，動(dòng)態(tài)調(diào)整電流，從而不能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)、泵、閥在不同的檔位工作下的功率匹配，從而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)掉速，出現(xiàn)挖掘機(jī)動(dòng)作緩慢無力故障。測(cè)定比例閥出口壓力值，觀察壓力值是否處于正常范圍之內(nèi)，如果出口壓力異常，說明比例電磁閥損壞，更換比例電磁閥。

⑥檢查主泵調(diào)節(jié)器是否正常。主泵調(diào)節(jié)器是通過調(diào)節(jié)泵體和調(diào)節(jié)器閥底板上的調(diào)整螺栓，改變斜盤傾角，從而改變柱塞行程，來改變泵的最大流量、最小流量以及功率控制、流量控制程度。主泵調(diào)節(jié)器出現(xiàn)故障時(shí)，導(dǎo)致主泵斜盤卡滯，主泵做溢流時(shí)，主泵的需求功率將大于發(fā)動(dòng)機(jī)所能提供的功率，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)掉速，導(dǎo)致挖掘機(jī)工作無力。

⑦檢查主溢流閥是否故障。首先檢查該閥的調(diào)定壓力是否小于標(biāo)準(zhǔn)值，當(dāng)調(diào)定壓力低于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，挖掘機(jī)工作時(shí)，該閥溢流造成工作壓力過低，從而導(dǎo)致挖掘機(jī)動(dòng)作無力。若調(diào)定壓力正常，則需檢查溢流閥內(nèi)部是否出現(xiàn)故障，檢查方法：在挖掘機(jī)正常工作的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)要高速運(yùn)轉(zhuǎn)，將大臂、小臂及鏟斗的油缸分別伸、縮至盡頭，并分別在相應(yīng)的測(cè)壓口安裝油壓表，測(cè)定這六個(gè)狀態(tài)下的壓力值，當(dāng)其中四個(gè)或更多的壓力值基本相等且低于標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，則基本可以判定為主溢流閥故障。

3 結(jié)論

本文介紹了挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)中較為常見的幾類故障，并從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理出發(fā)，利用“順序排除法”介紹了排除幾種常見液壓故障的方法，為維修挖掘機(jī)提供了技術(shù)指導(dǎo)。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了縮短故障排除時(shí)間，應(yīng)該對(duì)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)，使相關(guān)人員對(duì)液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及工作原理充分了解，然后根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分析可能引起故障的原因，并利用“順序排除法”，由整體到局部、由簡(jiǎn)到繁，逐一排查故障原因。除此之外，技術(shù)人員更應(yīng)該注重在使用過程中對(duì)液壓系統(tǒng)的各個(gè)部件進(jìn)行定期檢查、維護(hù)和保養(yǎng)，以減少挖掘機(jī)液壓故障的發(fā)生。

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