平地機(jī)回轉(zhuǎn)圈側(cè)移液壓缸爬行抖動(dòng)現(xiàn)象的原因分析及其改進(jìn)措施

摘要：某型平地機(jī)回轉(zhuǎn)圈側(cè)移液壓缸在右側(cè)擺伸出狀態(tài)時(shí)，在液壓缸豎直布置狀態(tài)下，回轉(zhuǎn)圈側(cè)移液壓缸僅作下降動(dòng)作時(shí)，液壓缸及其附屬連接的鏟刀等部件產(chǎn)生爬行抖動(dòng)現(xiàn)象。針對(duì)該故障對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行分析，確定出現(xiàn)該現(xiàn)象由雙向液壓鎖引起，并給出建議解決方案。

關(guān)鍵詞：平地機(jī);爬行抖動(dòng);雙向液壓鎖;雙向平衡閥

0" "引言

平地機(jī)是一種土方機(jī)械在行駛中用鏟刀對(duì)土進(jìn)行切削、刮送和平整等作業(yè)，廣泛應(yīng)用于公路、鐵路等大面積平整施工工況。本文針對(duì)某平地機(jī)回轉(zhuǎn)圈側(cè)移液壓缸的爬行抖動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行原因進(jìn)行分析，并給出解決措施。

1" "故障現(xiàn)象

某型號(hào)平地機(jī)回轉(zhuǎn)圈側(cè)移液壓缸在右側(cè)擺動(dòng)伸出時(shí)，在液壓缸豎直布置狀態(tài)下，僅做回轉(zhuǎn)圈側(cè)移液壓缸下降的動(dòng)作時(shí)，回轉(zhuǎn)圈側(cè)移液壓缸及其附屬連接的鏟刀等部件發(fā)生爬行抖動(dòng)現(xiàn)象。

經(jīng)過(guò)測(cè)試，確定該現(xiàn)象確實(shí)存在，且只發(fā)生在回轉(zhuǎn)圈側(cè)移液壓缸豎直布置狀態(tài)下做下降動(dòng)作時(shí)，即在回轉(zhuǎn)圈側(cè)移液壓缸下降出現(xiàn)“失速、失重”的工況下發(fā)生，且回轉(zhuǎn)圈側(cè)移液壓缸所掛提的負(fù)載越重，下降速度就會(huì)越快，爬行抖動(dòng)現(xiàn)象越明顯。

2" "故障原因分析

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分析，液壓缸發(fā)生爬行抖動(dòng)可能的原因如下：液壓系統(tǒng)內(nèi)部混雜有空氣，液壓缸內(nèi)形成很多氣泡，使液壓缸產(chǎn)生爬行抖動(dòng)現(xiàn)象;液壓缸活塞桿發(fā)生彎曲或剛度不夠;液壓缸工作速度太慢，摩擦系數(shù)加大，造成爬行抖動(dòng)現(xiàn)象;系統(tǒng)的油壓不穩(wěn)定;液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)或液壓閥選擇不合理。

針對(duì)以上幾點(diǎn)原因，我們對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了排查。經(jīng)過(guò)多次系統(tǒng)管路排氣之后，發(fā)現(xiàn)液壓缸爬行抖動(dòng)現(xiàn)象依然存在。檢查液壓缸活塞桿是否存在磨損嚴(yán)重或發(fā)生彎曲，檢查后確認(rèn)液壓缸無(wú)此類問(wèn)題。經(jīng)過(guò)以上排查，則可以排除前兩項(xiàng)引起爬行抖動(dòng)的可能性。

分析該型平地機(jī)回轉(zhuǎn)圈側(cè)移液壓缸的液壓控制原理可知，其采用了雙向液壓鎖來(lái)控制該液壓缸，以實(shí)現(xiàn)液壓缸的運(yùn)動(dòng)、壓力保持和鎖定等控制。該型平地機(jī)回轉(zhuǎn)圈側(cè)移液壓缸液壓控制原理如圖1所示。

經(jīng)過(guò)仔細(xì)觀察發(fā)現(xiàn)，上述的回轉(zhuǎn)圈側(cè)移液壓缸的爬行抖動(dòng)現(xiàn)象，只有在回轉(zhuǎn)圈側(cè)移液壓缸接近豎直狀態(tài)下降時(shí)才會(huì)發(fā)生，即在“失速、失重”工況下（與液壓缸相關(guān)聯(lián)的鏟刀等部件的抖動(dòng)也是由液壓缸抖動(dòng)引起）發(fā)生。且液壓缸抖動(dòng)時(shí)液壓系統(tǒng)壓力變化幅度大。由此推測(cè)，回轉(zhuǎn)圈側(cè)移液壓缸產(chǎn)生爬行抖動(dòng)，可能與液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理相關(guān)。測(cè)試回轉(zhuǎn)圈側(cè)移液壓缸的有桿腔與無(wú)桿腔壓力之后，我們發(fā)現(xiàn)其變化規(guī)律與雙向液壓鎖的啟閉規(guī)律十分相似，測(cè)試壓力曲線如圖2所示。

分析認(rèn)為，液壓缸下降過(guò)程中，當(dāng)回轉(zhuǎn)圈側(cè)移液壓缸右側(cè)擺伸出，且液壓缸呈豎直布置狀態(tài)下，由于液壓缸以及鏟刀等關(guān)聯(lián)部件的自身質(zhì)量較大，造成其下降速度加快，使無(wú)桿腔供油不足、產(chǎn)生真空，導(dǎo)致液壓缸產(chǎn)生“失速、失重”現(xiàn)象。

一旦無(wú)桿腔支路的壓力低于雙向液壓鎖的開(kāi)啟壓力，則會(huì)引起雙向液壓鎖關(guān)閉，有桿腔無(wú)法回油，液壓缸停止下降。而液壓缸停止運(yùn)動(dòng)后，系統(tǒng)仍然持續(xù)向無(wú)桿腔供油，致使無(wú)桿腔支路壓力再次升高。直至壓力升高到能夠再次打開(kāi)雙向液壓鎖時(shí)，液壓缸則再次下降。這種現(xiàn)象循環(huán)交替出現(xiàn)，造成雙向液壓鎖頻繁開(kāi)啟、閉合，導(dǎo)致液壓缸下降時(shí)產(chǎn)生爬行抖動(dòng)現(xiàn)象。

3" "改進(jìn)措施

我們嘗試對(duì)回轉(zhuǎn)圈側(cè)移液壓缸回油路加以優(yōu)化改進(jìn)，即在有桿腔回油路上增加阻尼孔或者增加節(jié)流閥，以此來(lái)提高回油背壓，降低液壓缸下降速度，避免液壓液壓缸出現(xiàn)“失速、失重”現(xiàn)象。

經(jīng)過(guò)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，在液壓缸有桿腔的路上串聯(lián)不同孔徑大小的阻尼孔或者節(jié)流閥，故障現(xiàn)象雖在一定程度上得到了緩解，但是抖動(dòng)爬行現(xiàn)象仍然存在，未能在本質(zhì)上消除該故障?？紤]到平衡閥具有平衡負(fù)載自身質(zhì)量以及抗失速、失重的特性，我們改用雙向平衡閥來(lái)進(jìn)行測(cè)試，采集到相應(yīng)的壓力數(shù)據(jù)如圖3所示。從圖3中我們可以明顯發(fā)現(xiàn)，液壓缸下降過(guò)程中，無(wú)論是無(wú)桿腔還是有桿腔始終都存在一定壓力，即平衡閥閥口沒(méi)有出現(xiàn)忽閉忽開(kāi)情況。

結(jié)合平衡閥的工作原理（見(jiàn)圖4）可知，其既具有液壓鎖的鎖緊功能，還能夠平衡液壓缸無(wú)桿腔和有桿腔的壓力和流量。當(dāng)液壓缸下降速度過(guò)快時(shí)，無(wú)桿腔壓力降低，雙向平衡閥的通流面積減小，液壓缸的下降速度就會(huì)減慢。這樣就能夠消除液壓缸在下降過(guò)程中的“失速、失重”現(xiàn)象。在實(shí)際試機(jī)過(guò)程中，液壓缸并沒(méi)有再出現(xiàn)速度不受控、抖動(dòng)等現(xiàn)象，取而代之的是平穩(wěn)、平滑的運(yùn)行。

4" "結(jié)語(yǔ)

通過(guò)上述測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析，如果想徹底消除本文中出現(xiàn)的液壓缸爬行抖動(dòng)現(xiàn)象，則需將雙向液壓鎖換成雙向平衡閥，利用雙向平衡閥的特性來(lái)消除液壓缸爬行抖動(dòng)現(xiàn)象。實(shí)際應(yīng)用中，則需要結(jié)合具體工況、成本等來(lái)綜合考慮?？筛鶕?jù)實(shí)際情況選擇合適的液壓閥，以此來(lái)保證液壓系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

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