挖掘机液压系统常见故障诊断与分析

2018-05-03徐立青张杰张灵晓

价值工程 2018年14期

徐立青张杰张灵晓

摘要：液压挖掘机被广泛应用于煤矿、建筑、水利等各机械化施工中。但是由于挖掘机的工况复杂，在工作中经常会出现各种故障，其中液压故障最为常见，并且检修难度大，为了缩短故障诊断及排除时间，本文针对几种常见的液压系统故障，从液压系统的结构及工作原理方面进行了分析，介绍了故障的诊断及排除方法。

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.

關键词：挖掘机；液压系统；故障；诊断分析

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

中图分类号：TU621 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）14-0136-03

0 引言

随着我国综合实力的提升，基础设施的建设速度有了极大的提升，液压挖掘机作为工程机械的一个重要机种，在各机械化施工中被广泛应用。但是由于液压挖掘机工作环境差，负荷大，振动冲击多，因此挖掘机在工作中经常出现各种故障，严重影响了工程进度。在实际的生产工作中，电气及液压故障最为常见[1]，并且液压故障具有难检测、不可见的特点，加大了检修的难度，为了减少故障诊断及排除时间，本文对几种常见的液压系统故障进行分析，并从构造方面提出解决方法与建议。

1 挖掘机液压系统原理简图及检修方法

1.1 挖掘机液压系统的工作原理

如图1所示，挖掘机的液压系统共包括五个部分：动力元件、控制调节元件、执行元件、辅助元件以及液压油。挖掘机液压系统的工作过程为：柴油机经过联轴器输出动力，主泵从液压油箱吸油，经工作泵输出工作油，经先导泵输出先导油，司机操纵先导手柄后打开先导阀，先导油推动主控阀阀芯，工作油进入马达或油缸，实现旋转、行走和工作装置油缸的伸缩。

1.2 液压系统故障检修方法

为减少故障诊断排除时间，操作维修人员应熟悉挖掘机液压系统的结构，了解液压系统的工作原理及故障的产生机理。由于液压系统故障较为复杂，维修人员需要根据挖掘机故障现象，列出可能导致故障的原因，采用“顺序排除法”，从整体到局部、简单到复杂，逐步诊断排除故障。

2 典型故障分析

2.1 整车无动作

2.1.1 故障原因分析

挖掘机出现整车无动作的故障，需要分析可能导致整个系统故障的元件是否出现问题。由于先导控制阀之后的控制分动臂、斗杆、铲斗、回转装置、行走装置，同时不工作的情况基本为零，因此故障一般发生在先导电磁控制阀之前，根据对挖掘机的系统分析，总结出导致挖掘机整机故障的原因有以下几个方面：

①液压油箱内液压油不足；②联轴器损坏，发动机动力不输出；③先导电磁阀不工作（电磁阀线圈无电）；④先导电磁阀阀芯卡滞不能打开；⑤先导阀组至各操纵阀的先导管路堵塞。

2.1.2 故障排除

根据故障可能出现的原因，采用“顺序排除法”，对故障进行一一排除，具体方法如图2所示。

①检查液压油油面是否在标准位置。当液压油箱油量不足时，主泵吸空，导致整机无动作，此时应补充液压油至标准位置。

②检查液压泵与发动机连接处是否有异响。当连接液压泵与发动机的联轴器损坏时，导致动力不能输出，应该更换联轴器，排除机械故障。

③检查液压泵是否正常工作。液压泵故障的诊断方法很多，最常用的是直接检查法。一看，在油泵测压口安装油压表[2]，观察液压系统各测压点的压力值变化情况；二听，听液压泵噪声是否过大；三摸，用手触摸液压泵外壳，液压泵正常工作温度在55℃左右，如果超过60℃以上就应检查原因，另外用手触摸运动部件和油管，感觉有无明显振动；四闻，闻液压油是否有异味。若为液压泵故障，应更换或维修液压泵。

④检查先导泵压力是否正常。先导泵通过先导PPC阀推动主控制阀块，将主泵的高压油流向预定的油缸或马达。若先导泵故障则无法提供操作分配阀的低压力油，导致全车无动作。可在先导泵测压口安装油压表来进行检测，如先导泵压力异常，应检修先导齿轮泵。

⑤检查先导安全锁电磁阀阀后压力是否正常。先导安全锁紧阀控制低压油路与PPC阀之间的通断，若阀后压力异常，应更换电磁阀。

⑥检查先导阀组至各操纵杆间的管路是否堵塞。当先导阀组至操纵杆间管路堵塞时，油液无法达到各控制阀，导致整车无动作，应清理管路。

2.2 整机动作缓慢无力

2.2.1 故障原因分析

引起挖掘机出现动作缓慢无力的故障原因比较复杂，发动机故障、电气系统故障、以及工作泵供给各个执行元件的油量不足或者压力不足，均会导致挖掘机出现整机动作缓慢的故障。对挖掘机系统分析，造成挖掘机整机动作缓慢无力的原因有以下几点：

①发动机功率下降，导致输出功率不足；②进气系统或供油系统故障导致掉速；③比例电磁阀故障导致主泵的负载需求功率大于发动机提供的功率，在做负载双泵溢流时，发动机掉速；④调节器故障或主泵泄露导致主泵需求功率增大，发动机掉速；⑤先导泵故障或先导滤芯堵塞，导致先导压力不足；⑥主溢流阀故障或主泵故障导致工作压力不足。

2.2.2 故障排除

根据出现的故障现象，以及可能出现的原因，对故障进行排查，具体方法如图3所示。

①检查挖掘机空载时，发动机转速是否正常。挖掘机出现整车动作缓慢无力时，首先检查发动机是否正常工作，排除发动机系统故障原因，具体检查方法：首先要测试发动机在空载时的输出功率，如果发动机输出功率低于额定功率，则导致动力不足，引起挖掘机动作缓慢无力。导致发动机输出功率不足的原因有：发动机燃油质量差、发动机的某缸故障、燃油量的调定值不正确等。

②检查做负载双泵溢流时，发动机转速是否正常。在挖掘机做负载双泵溢流时，观察显示屏上的发动机转速是否正常，如有异常，则说明挖掘机的供油系统或进气系统出现故障，需进一步检测排除。

③检查供油系统、供气系统是否正常。当电磁阀间隙过大，供油不足，或者进气系统漏气、堵塞，均会导致挖掘机发动机掉速、熄火。若挖掘机空载时转速正常，但是在工作无力，应检查供油管道是否有老化泄露、以及滤芯是否堵塞导致供油不足；检查发动机进气系统是否有泄露，导致发动机无力，进一步检查挖掘机工作时，是否冒黑烟，如有冒黑烟的情况出现，应考虑空气滤芯堵塞，导致发动机进气不足，出现发动机工作无力的情况。

④检查先导压力是否正常。挖掘机上的液压泵安装先导泵，先导泵的作用主要是参与液压泵的变量控制，以及为控制系统提供低压力油，若先导齿轮泵由于长期使用磨损出现故障，或者先导安全阀设定的压力不足，均会出现液压油流量不足，导致挖掘机动作缓慢，工作无力。在先导泵测压口安装油压表進行检测，如果测定压力异常，则重新设定先导安全阀压力值，观察挖掘机是否能够正常工作，若仍不能正常工作，则需更换先导泵。

⑤检查主泵比例电磁阀出口压力是否正常。比例电磁阀在挖掘机中的作用是实现液压泵的功率与发动机功率匹配，当比例电磁阀出现故障时，就无法根据实际转速与标定转速之间的差值，动态调整电流，从而不能实现发动机、泵、阀在不同的档位工作下的功率匹配，从而导致发动机掉速，出现挖掘机动作缓慢无力故障。测定比例阀出口压力值，观察压力值是否处于正常范围之内，如果出口压力异常，说明比例电磁阀损坏，更换比例电磁阀。

⑥检查主泵调节器是否正常。主泵调节器是通过调节泵体和调节器阀底板上的调整螺栓，改变斜盘倾角，从而改变柱塞行程，来改变泵的最大流量、最小流量以及功率控制、流量控制程度。主泵调节器出现故障时，导致主泵斜盘卡滞，主泵做溢流时，主泵的需求功率将大于发动机所能提供的功率，导致发动机掉速，导致挖掘机工作无力。

⑦检查主溢流阀是否故障。首先检查该阀的调定压力是否小于标准值，当调定压力低于标准值时，挖掘机工作时，该阀溢流造成工作压力过低，从而导致挖掘机动作无力。若调定压力正常，则需检查溢流阀内部是否出现故障，检查方法：在挖掘机正常工作的情况下，发动机要高速运转，将大臂、小臂及铲斗的油缸分别伸、缩至尽头，并分别在相应的测压口安装油压表，测定这六个状态下的压力值，当其中四个或更多的压力值基本相等且低于标准值时，则基本可以判定为主溢流阀故障。

3 结论

本文介绍了挖掘机液压系统中较为常见的几类故障，并从系统的结构原理出发，利用“顺序排除法”介绍了排除几种常见液压故障的方法，为维修挖掘机提供了技术指导。在实际生产中，为了缩短故障排除时间，应该对操作人员进行培训，使相关人员对液压系统的结构及工作原理充分了解，然后根据系统结构，分析可能引起故障的原因，并利用“顺序排除法”，由整体到局部、由简到繁，逐一排查故障原因。除此之外，技术人员更应该注重在使用过程中对液压系统的各个部件进行定期检查、维护和保养，以减少挖掘机液压故障的发生。