液压挖掘机常见故障诊断及维修策略

2020-06-30朱伟恒

设备管理与维修 2020年12期

关键词：油阀主泵液压泵

朱伟恒

（中交四航局第一工程有限公司，广东广州 510310）

0 引言

现代工程项目中，机械设备是提升施工效率的关键，液压挖掘机在多类工程中取得广泛应用。机械设备是提升施工效率的关键，其中液压挖掘机被广泛应用于各项工程施工中。

1 工程概况

马来西亚东海岸铁路（简称ECRL）横贯马来西亚半岛东西，线路自瓦卡巴鲁Wakaf Bahru 引出，沿东海岸向南，途径哥打巴鲁、瓜拉登嘉楼、龙运、关丹，然后折向西南，经文德甲、万宜、布城，至终点站巴生港，线路长约532.6 km。

该铁路采取的是电气化客货共线形式，自道北（Tumpat）至鹅唛（Gombak）既有轻轨站，总长度530.12 km，其中含有正线部分总长度365.99 km，此段站总长的69%。项目施工过程中采用小松PC400 型液压挖掘机进行开挖作业，受现场施工环境的影响，该设备在长时间使用后将出现液压元件受损现象，整体运行效果欠佳。

2 小松PC400 型液压挖掘机故障诊断及排除

2.1 整机无动作故障分析

（1）油路运行异常，常见有吸油滤芯堵塞等，致使液压泵在运行中出现吸油不足等问题，不利于整机的高效运行。

（2）自减压阀故障。液压挖掘机的构成中，自减压阀是尤为关键的部分，主要功能在于调节不稳定油压，使其能够控制在3.3±0.2 MPa 区间内，实现对PPC 阀与LS 电磁阀的有效操控[1]。实际运行中，若自减压阀发生堵塞现象，则明显降低对主泵来油的处理能力，出现直接从主溢流阀泄出的情况，从PPC 阀与LS 电磁阀的角度来看，难以获得足够的控制油流，缺乏对主控阀动作的精确控制，致使整体设备运行受阻。

以PC400 型挖掘机为例，其在运行过程中发动机状态良好，但出现工作装置动作缓慢的情况，经分析后得知主溢流阀压力为31.9 MPa，符合正常运行要求；自减压阀压力为2 MPa，相较于标准值3.4 MPa 偏小，技术人员拆除该阀做深入分析，得知其锥阀与壳体之间存在明显杂物，致使锥阀运动受阻从而无法满足既定压力要求。将减压阀清理干净后，检测结果表明压力为3.4 MPa，上述出现的故障得到有效解决。

（3）柱塞泵大规模磨损，且与发动机难以达到稳定连接状态，在此工况下泵输出流量偏小，压力明显下降，从整机运行来看出现迟缓无力的现象。对此，针对主泵压力加以检测，在前泵与后泵之间增设油压表，利用该装置测定供油压力，以便分析油泵故障情况。

（4）主溢流阀工作异常。实际运行中，若该阀弹簧出现折断现象，将对系统压力造成影响，致使主泵压力油难以为各类执行元件的稳定运行提供支持，反而从主溢流阀中大量泄掉，最终表现为全车无动作的情况。当系统压力未达到35.5 MPa 时，可直接说明主溢流阀处于异常工作状态，将该处弹簧换新后，该故障随之消除。

2.2 整机动作缓慢故障分析

2.2.1 故障子系统溢流阀故障

从PC400 液压挖掘机的基本构成来看，先导控制回路中设置有溢流阀，该处采取的是先导式溢流阀，日常运行中易出现弹簧折断、锥面磨损等情况，在上述影响下均会降低系统压力，表现出动作迟缓无力等问题。若主泵压力为15 MPa，可以发现整机工作无力，经分析后得知，溢流阀柱塞小孔的运行状况欠佳，该处存在脏物，使得柱塞两端压力无法达到均衡状态，柱塞常开，大量的高压油经由柱塞后再次转移到回油箱内，可以得知主泵压力无法达到35.5 MPa 的基本要求。对此，将该阀拆解并深度清理，对该处的液压油与滤芯采取换新处理，最终压力处于稳定运行状态。

2.2.2 故障所在子系统液压泵故障

受液压泵损坏的影响，也会出现动作丧失现象，若是液压泵发生严重磨损，将使得动作缓慢且无力[2]。对此，寻找可能存在异常情况的液压泵，为之引入换位对比法，具体采取的是调换泵出口管路的方式，以达到改变子系统工作泵的效果，有助于分析子系统的工作情况，若发生变化，则液压泵存在故障。

2.3 局部故障处理

若从工作原理的角度来看，局部故障所对应的故障点分布具有规律性，主要集中在操纵组件与执行元件之间，较为典型的有PPC 阀、安全吸油阀等，由于各类阀的工作性质存在差异，因此其故障也不尽相同，下文则对常见元件的故障展开分析。

2.3.1 安全吸油阀故障

液压装置中设置有安全吸油阀，其具体结构如图1 所示。实际运行中，若某回路单向阀处于失效状态，则会演变为双向直通形式；此外，若溢流阀失效，则会对该侧油腔造成影响，出现油压不足的情况，油压会经由单向阀直接进入到油箱中，不利于马达的运行，动作缓慢。

2.3.2 PPC 阀故障

若PPC 阀长时间运行后磨损，将对动作灵敏性造成影响。寻找到故障回路，将该处的控制油管转移到稳定运行的PPC 阀，可有效排除故障，说明故障的发生区域为PPC 阀。

2.3.3 主控制阀故障

诸如阀芯磨损、堵塞等都是主控制阀中常见的故障，由于阀芯与油路为一一对应的关系，若阀芯磨损，最终执行元件获得的油压力将明显下降，表现出动作无力现象。就PC400 液压挖掘机而言，在运行过程中铲斗卸载动作较为迟缓，其主要与铲斗PPC 阀故障有关。经全面检查后得知，安全吸油阀与压力补偿阀都处于稳定运行状态，铲斗底部压力偏小，仅为21.5 MPa，对该处的主滑阀阀芯展开分析得知，滑阀O 形圈严重损毁，经换新处理后该问题得到有效解决。

图1 安全吸油阀示意

3 卡特320A 电路系统的故障检修

故障现象：挖掘机在运行中动作慢、挖掘无力，当斗杆延伸到底部时，出现极为明显的憋车现象。由于挖掘作业参数均由电脑控制，伴随外界负荷的变化，其对应的比例电磁阀将发生动作，实现对先导油路的控制，最终出现变量泵斜盘角度变化现象，对此，检查电磁阀，分析先导油压，结果表明该值为3.9 MPa，处于稳定运行状况；使用直流钳型表，在其支持下检测电磁阀单根导线，得知表中无电流指示。关于电磁阀组的具体构成，如图2所示。

图2 电磁阀组

断开插头，启动钥匙开关，经检测后得知输入端电压为24 V，处于正常工作状态，基于对比例电磁阀端电阻的分析得知，该处为∝，表明该阀线圈断路。卸下电磁阀1 并对其分析，得知进线胶封导线已经发生断裂。通过焊接的方式对该处修复，分析直流钳型表读数得知，该值在250～300 mA，整车运行状况良好。

4 液压系统的故障检修

故障现象：挖掘机动作迟缓，但不存在憋车现象。从影响挖掘机速度的因素来看，以流量最为关键，而这一参数又由主泵输出压力决定[3]。针对这一故障，需从流量、压力两个角度综合分析。基于上述内容，利用直流钳型表检测得知，数值在280～600 mA之间，同时可得知比例电磁阀输出，该值为1.5～3.7 MPa，表明比例系统与先导油路都处于稳定运行状态。此后，分析上、下主泵输出压力，普遍为26 MPa，存在偏低的情况。经现场调研得知，与溢流阀损坏有直接关系。

调节多路控制阀。首先将调节杠拧到底，得知此时的压力上限值为27 MPa，表明主溢流阀处于异常运行状况，将该阀卸下并清洗，并调节溢流阀的活塞腔体，向其向里拧4 圈，在此基础上再装回主溢流阀，得知该处的压力随之上升，此时主泵压力为32 MPa，整车具有较强的挖掘力，但动作速度缓慢，随后再调节上、下主泵功率调整器，将该处的所有螺钉向内拧，出现功率增大的情况。

经分析得知，在压力一定的情况下，伴随功率的提升，系统流量将随之加大，明显加快全车速度。拧紧螺钉，经1/2 圈后并未出现速度变化的情况，可判定故障集中在多路控制阀中，具体与该处的流量调节阀有关。此后，将流量调节阀2 与3 卸下，得知该处的阀芯遭到严重堵塞，同时回油滤清器中已经出现了两个极为明显的孔洞，此时技术人员放油并深度清理液压系统，将该处的滤清器换新，整车动作速度良好，故障消除。