液壓挖掘機常見故障診斷及維修策略

朱偉恒

（中交四航局第一工程有限公司，廣東廣州 510310）

0 引言

現(xiàn)代工程項目中，機械設備是提升施工效率的關鍵，液壓挖掘機在多類工程中取得廣泛應用。機械設備是提升施工效率的關鍵，其中液壓挖掘機被廣泛應用于各項工程施工中。

1 工程概況

馬來西亞東海岸鐵路（簡稱ECRL）橫貫馬來西亞半島東西，線路自瓦卡巴魯Wakaf Bahru 引出，沿東海岸向南，途徑哥打巴魯、瓜拉登嘉樓、龍運、關丹，然后折向西南，經文德甲、萬宜、布城，至終點站巴生港，線路長約532.6 km。

該鐵路采取的是電氣化客貨共線形式，自道北（Tumpat）至鵝嘜（Gombak）既有輕軌站，總長度530.12 km，其中含有正線部分總長度365.99 km，此段站總長的69%。項目施工過程中采用小松PC400 型液壓挖掘機進行開挖作業(yè)，受現(xiàn)場施工環(huán)境的影響，該設備在長時間使用后將出現(xiàn)液壓元件受損現(xiàn)象，整體運行效果欠佳。

2 小松PC400 型液壓挖掘機故障診斷及排除

2.1 整機無動作故障分析

（1）油路運行異常，常見有吸油濾芯堵塞等，致使液壓泵在運行中出現(xiàn)吸油不足等問題，不利于整機的高效運行。

（2）自減壓閥故障。液壓挖掘機的構成中，自減壓閥是尤為關鍵的部分，主要功能在于調節(jié)不穩(wěn)定油壓，使其能夠控制在3.3±0.2 MPa 區(qū)間內，實現(xiàn)對PPC 閥與LS 電磁閥的有效操控[1]。實際運行中，若自減壓閥發(fā)生堵塞現(xiàn)象，則明顯降低對主泵來油的處理能力，出現(xiàn)直接從主溢流閥泄出的情況，從PPC 閥與LS 電磁閥的角度來看，難以獲得足夠的控制油流，缺乏對主控閥動作的精確控制，致使整體設備運行受阻。

以PC400 型挖掘機為例，其在運行過程中發(fā)動機狀態(tài)良好，但出現(xiàn)工作裝置動作緩慢的情況，經分析后得知主溢流閥壓力為31.9 MPa，符合正常運行要求；自減壓閥壓力為2 MPa，相較于標準值3.4 MPa 偏小，技術人員拆除該閥做深入分析，得知其錐閥與殼體之間存在明顯雜物，致使錐閥運動受阻從而無法滿足既定壓力要求。將減壓閥清理干凈后，檢測結果表明壓力為3.4 MPa，上述出現(xiàn)的故障得到有效解決。

（3）柱塞泵大規(guī)模磨損，且與發(fā)動機難以達到穩(wěn)定連接狀態(tài)，在此工況下泵輸出流量偏小，壓力明顯下降，從整機運行來看出現(xiàn)遲緩無力的現(xiàn)象。對此，針對主泵壓力加以檢測，在前泵與后泵之間增設油壓表，利用該裝置測定供油壓力，以便分析油泵故障情況。

（4）主溢流閥工作異常。實際運行中，若該閥彈簧出現(xiàn)折斷現(xiàn)象，將對系統(tǒng)壓力造成影響，致使主泵壓力油難以為各類執(zhí)行元件的穩(wěn)定運行提供支持，反而從主溢流閥中大量泄掉，最終表現(xiàn)為全車無動作的情況。當系統(tǒng)壓力未達到35.5 MPa 時，可直接說明主溢流閥處于異常工作狀態(tài)，將該處彈簧換新后，該故障隨之消除。

2.2 整機動作緩慢故障分析

2.2.1 故障子系統(tǒng)溢流閥故障

從PC400 液壓挖掘機的基本構成來看，先導控制回路中設置有溢流閥，該處采取的是先導式溢流閥，日常運行中易出現(xiàn)彈簧折斷、錐面磨損等情況，在上述影響下均會降低系統(tǒng)壓力，表現(xiàn)出動作遲緩無力等問題。若主泵壓力為15 MPa，可以發(fā)現(xiàn)整機工作無力，經分析后得知，溢流閥柱塞小孔的運行狀況欠佳，該處存在臟物，使得柱塞兩端壓力無法達到均衡狀態(tài)，柱塞常開，大量的高壓油經由柱塞后再次轉移到回油箱內，可以得知主泵壓力無法達到35.5 MPa 的基本要求。對此，將該閥拆解并深度清理，對該處的液壓油與濾芯采取換新處理，最終壓力處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。

2.2.2 故障所在子系統(tǒng)液壓泵故障

受液壓泵損壞的影響，也會出現(xiàn)動作喪失現(xiàn)象，若是液壓泵發(fā)生嚴重磨損，將使得動作緩慢且無力[2]。對此，尋找可能存在異常情況的液壓泵，為之引入換位對比法，具體采取的是調換泵出口管路的方式，以達到改變子系統(tǒng)工作泵的效果，有助于分析子系統(tǒng)的工作情況，若發(fā)生變化，則液壓泵存在故障。

2.3 局部故障處理

若從工作原理的角度來看，局部故障所對應的故障點分布具有規(guī)律性，主要集中在操縱組件與執(zhí)行元件之間，較為典型的有PPC 閥、安全吸油閥等，由于各類閥的工作性質存在差異，因此其故障也不盡相同，下文則對常見元件的故障展開分析。

2.3.1 安全吸油閥故障

液壓裝置中設置有安全吸油閥，其具體結構如圖1 所示。實際運行中，若某回路單向閥處于失效狀態(tài)，則會演變?yōu)殡p向直通形式；此外，若溢流閥失效，則會對該側油腔造成影響，出現(xiàn)油壓不足的情況，油壓會經由單向閥直接進入到油箱中，不利于馬達的運行，動作緩慢。

2.3.2 PPC 閥故障

若PPC 閥長時間運行后磨損，將對動作靈敏性造成影響。尋找到故障回路，將該處的控制油管轉移到穩(wěn)定運行的PPC 閥，可有效排除故障，說明故障的發(fā)生區(qū)域為PPC 閥。

2.3.3 主控制閥故障

諸如閥芯磨損、堵塞等都是主控制閥中常見的故障，由于閥芯與油路為一一對應的關系，若閥芯磨損，最終執(zhí)行元件獲得的油壓力將明顯下降，表現(xiàn)出動作無力現(xiàn)象。就PC400 液壓挖掘機而言，在運行過程中鏟斗卸載動作較為遲緩，其主要與鏟斗PPC 閥故障有關。經全面檢查后得知，安全吸油閥與壓力補償閥都處于穩(wěn)定運行狀態(tài)，鏟斗底部壓力偏小，僅為21.5 MPa，對該處的主滑閥閥芯展開分析得知，滑閥O 形圈嚴重損毀，經換新處理后該問題得到有效解決。

圖1 安全吸油閥示意

3 卡特320A 電路系統(tǒng)的故障檢修

故障現(xiàn)象：挖掘機在運行中動作慢、挖掘無力，當斗桿延伸到底部時，出現(xiàn)極為明顯的憋車現(xiàn)象。由于挖掘作業(yè)參數均由電腦控制，伴隨外界負荷的變化，其對應的比例電磁閥將發(fā)生動作，實現(xiàn)對先導油路的控制，最終出現(xiàn)變量泵斜盤角度變化現(xiàn)象，對此，檢查電磁閥，分析先導油壓，結果表明該值為3.9 MPa，處于穩(wěn)定運行狀況；使用直流鉗型表，在其支持下檢測電磁閥單根導線，得知表中無電流指示。關于電磁閥組的具體構成，如圖2所示。

圖2 電磁閥組

斷開插頭，啟動鑰匙開關，經檢測后得知輸入端電壓為24 V，處于正常工作狀態(tài)，基于對比例電磁閥端電阻的分析得知，該處為∝，表明該閥線圈斷路。卸下電磁閥1 并對其分析，得知進線膠封導線已經發(fā)生斷裂。通過焊接的方式對該處修復，分析直流鉗型表讀數得知，該值在250～300 mA，整車運行狀況良好。

4 液壓系統(tǒng)的故障檢修

故障現(xiàn)象：挖掘機動作遲緩，但不存在憋車現(xiàn)象。從影響挖掘機速度的因素來看，以流量最為關鍵，而這一參數又由主泵輸出壓力決定[3]。針對這一故障，需從流量、壓力兩個角度綜合分析。基于上述內容，利用直流鉗型表檢測得知，數值在280～600 mA之間，同時可得知比例電磁閥輸出，該值為1.5～3.7 MPa，表明比例系統(tǒng)與先導油路都處于穩(wěn)定運行狀態(tài)。此后，分析上、下主泵輸出壓力，普遍為26 MPa，存在偏低的情況。經現(xiàn)場調研得知，與溢流閥損壞有直接關系。

調節(jié)多路控制閥。首先將調節(jié)杠擰到底，得知此時的壓力上限值為27 MPa，表明主溢流閥處于異常運行狀況，將該閥卸下并清洗，并調節(jié)溢流閥的活塞腔體，向其向里擰4 圈，在此基礎上再裝回主溢流閥，得知該處的壓力隨之上升，此時主泵壓力為32 MPa，整車具有較強的挖掘力，但動作速度緩慢，隨后再調節(jié)上、下主泵功率調整器，將該處的所有螺釘向內擰，出現(xiàn)功率增大的情況。

經分析得知，在壓力一定的情況下，伴隨功率的提升，系統(tǒng)流量將隨之加大，明顯加快全車速度。擰緊螺釘，經1/2 圈后并未出現(xiàn)速度變化的情況，可判定故障集中在多路控制閥中，具體與該處的流量調節(jié)閥有關。此后，將流量調節(jié)閥2 與3 卸下，得知該處的閥芯遭到嚴重堵塞，同時回油濾清器中已經出現(xiàn)了兩個極為明顯的孔洞，此時技術人員放油并深度清理液壓系統(tǒng)，將該處的濾清器換新，整車動作速度良好，故障消除。

5 結束語

液壓挖掘機是現(xiàn)代工程中的重要設備，但液壓系統(tǒng)易出現(xiàn)故障，由于具有隱蔽性，加之液壓元件數量較多，因此維修難度相對較大。提出典型的故障診斷方法，對具體問題展開分析，最終將故障排除，有助于提升維修水平，為液壓挖掘機的穩(wěn)定運行提供保障。