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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(wèn)題就是泄壓的問(wèn)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(lái)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(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(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(guò)高超過(guò)規(guī)定值時(shí)，安全溢流閥內(nèi)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(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(wú)動(dòng)作時(shí)，保持閥能夠維持液壓壓力，大臂不會(huì)因?yàn)樽灾囟陆岛蛢?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(guò)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(guò)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。
挖掘機(jī)主控閥上的一些單向閥
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(kāi)，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(lái)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(wú)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(guò)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”。
滑閥式控制閥
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(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(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(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(méi)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(mén)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(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)下沉量非常快的情況，可以通過(guò)互換小臂油缸有桿腔和無(wú)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(wú)桿腔在理論上是嚴(yán)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(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(wú)桿腔或是無(wú)桿腔的液壓油進(jìn)入有桿腔。
油缸結(jié)構(gòu)
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(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(shuō)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(wú)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(wú)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(kāi)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(kāi)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(jiàn)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(guò)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(guò)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(wú)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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