挖掘機(jī)液壓缸掉缸故障分析

田洪云 徐濤

山東臨工工程機(jī)械有限公司 山東臨沂 276023

挖掘機(jī)所使用的液壓缸為普通中型液壓缸，是典型的“活塞式結(jié)構(gòu)”，其是由流體壓力向挖掘機(jī)力做功轉(zhuǎn)變的常用裝置之一，所做運動為直線，有限范圍的轉(zhuǎn)動可以借助于杠桿實現(xiàn)。液壓缸在挖掘機(jī)設(shè)備構(gòu)成中占有重要地位，是挖掘機(jī)最為重要的工作執(zhí)行元件，故障的產(chǎn)生將直接影響設(shè)備工作和使用壽命；為了能保證挖掘機(jī)的正常工作和整機(jī)利用率，有必要就液壓缸的常見故障、產(chǎn)生原因及有效的排除方法進(jìn)行深入探討，旨在提高挖掘機(jī)液壓缸及整機(jī)的使用壽命。

1 概述

液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)換為挖掘機(jī)能，實現(xiàn)往復(fù)直線運動或往復(fù)擺動的執(zhí)行元件。它具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、傳遞功率大、制造容易等突出優(yōu)點，因此，廣泛應(yīng)用于挖掘機(jī)、冶金、鑄造、汽車、機(jī)床、軍工等領(lǐng)域。液壓缸零部件在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，喪失規(guī)定功能的事件稱為液壓缸故障，繼續(xù)使用會喪失可靠性和安全性。液壓缸故障的表現(xiàn)形式稱為液壓缸的故障類型。液壓缸常見的故障類型有：通油管彎曲、拉缸、活油管漏油、內(nèi)泄、鍍層脫落、導(dǎo)向套銹蝕等。液壓缸故障問題是未來必須解決而且是能夠解決的問題，為延長液壓缸的使用壽命和提高液壓缸的可靠性和安全性，對液壓缸的故障模式進(jìn)行分析并提出改進(jìn)措施就顯得非常重要[1]。

2 挖掘機(jī)液壓缸掉缸故障分析

2.1 液壓缸內(nèi)有空氣

如果液壓缸內(nèi)有空氣，則有活塞桿爬行、顫抖、油管脈動大等征兆；原因一方面可能是缸內(nèi)形成了負(fù)壓，吸入空氣所致，另一方面則可能是由于油面過低而，泵吸入空氣所致；另外，也有可能是由于各系統(tǒng)接頭、密封不良進(jìn)入空氣所致。針對這種情況，可以讓液壓缸在空載或者輕載狀態(tài)下大行程往復(fù)運動來排出內(nèi)部空氣。如果液壓缸沒有排氣裝置，可以松開排氣閥螺釘進(jìn)行排氣；同時修理、更換導(dǎo)致空氣混入的元件。

2.2 產(chǎn)品使用過程中的壽命預(yù)測

研究了基于腐蝕疲勞損傷理論和PSO算法的液壓缸體壽命預(yù)測與優(yōu)化，根據(jù)疲勞損傷理論，對腐蝕損傷下的液壓缸壽命進(jìn)行預(yù)測。并通過實驗數(shù)據(jù)和粒子群算法，采用MAT1AB軟件對液壓缸參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提高了疲勞壽命且優(yōu)化后的液壓缸結(jié)構(gòu)具有很好的適應(yīng)性。研究了三參數(shù)威布爾分布軸向柱塞泵壽命預(yù)測。技術(shù)研究中運用了故障樹分析方法、相關(guān)系數(shù)法、遺傳算法和三參數(shù)威布爾分布模型，建立數(shù)學(xué)模型，并采用試驗臺進(jìn)行驗證。最終獲得軸向柱塞泵的壽命預(yù)測模型、可靠度函數(shù)模型和失效率模型，進(jìn)而獲得軸向柱塞泵的平均壽命[2]。

2.3 伸縮油缸內(nèi)泄

①活油管基體存在缺陷，出廠時無法檢測，液壓油在油管內(nèi)部活油管承壓，長時間工作后導(dǎo)致活油管開裂；②活油管為成品采購45號鋼冷拔材質(zhì)，外表面鍍硬鉻，由于鍍層的原因，導(dǎo)致焊縫與基體結(jié)合力下降。上述原因致使焊縫與基體結(jié)合力降低，達(dá)不到使用要求，在使用過程中焊縫逐漸脫離基體。

2.4 缸體密封泄漏引起

缸體密封可能受到長螺栓松動、缸體拉桿旋緊影響出現(xiàn)泄漏；也有可能是由于密封件發(fā)生變質(zhì)，出現(xiàn)軟化、變粘現(xiàn)象引起，這時需要進(jìn)一步檢查密封件材料與油液的相容性，如果不相容則要更換使之相容；如果是由于密封件老化引起壓力過高引起泄漏，則需要將壓力調(diào)到額定范圍內(nèi)；如果是由于密封件被擠壞引起，則需要對密封件進(jìn)行更換；如果密封件定位平面內(nèi)徑或者外徑的磨損，屬于正常的磨損，直接更換密封件即可。

2.5 主控制閥

主控制閥是一種組合閥，以換向閥為主體，其包含溢流閥、補(bǔ)油閥、保持閥等。目前液壓挖掘機(jī)使用的主控制閥為滑閥式，其閥芯和閥體之間存在一定間隙，目的使主控制閥的閥芯能夠均勻接觸正常滑移切換，在理論上嚴(yán)格密封隔離，但在長時間高溫高壓下運動，油封容易產(chǎn)生變形、老化、磨損，出現(xiàn)間隙必然存在泄漏；另外控制閥桿與閥體之間有一定的間隙，隨著油溫變化，泄漏量會隨之發(fā)生變化。對于滑閥式主控制閥，采用優(yōu)化減小圓柱孔面加工形位公差以及開口倒圓角兩種方法，能夠有效降低其泄漏量。主控制閥內(nèi)泄原因：①換向閥閥芯與閥體密封不良，②補(bǔ)油閥泄漏，③保持閥泄漏，④溢流閥泄漏。檢查溢流閥、補(bǔ)閥閥，首先對調(diào)液壓缸有桿腔與無桿腔溢流閥，對調(diào)溢流閥后若掉缸現(xiàn)象消失，說明液壓缸無桿腔溢流閥內(nèi)泄嚴(yán)重，內(nèi)部有異物卡滯，應(yīng)將溢流閥拆下清洗或更換（補(bǔ)油閥與溢流閥檢查方法雷同）。若溢流閥對調(diào)后仍然出現(xiàn)掉缸現(xiàn)象，應(yīng)檢查液壓油回油濾芯，若回油濾芯上有橡膠碎片，可能油封磨損嚴(yán)重，需更換液壓缸油封。更換液壓缸油封后，若挖掘機(jī)掉缸現(xiàn)象依然存在，應(yīng)查看液壓回路保持閥，拆開查看是否卡滯、磨損，及時研磨修復(fù)或更換保持閥。研修或更換保持閥后，若挖掘機(jī)掉臂故障仍然存在，應(yīng)拆開主控制閥，檢查液壓回路上所有閥芯，及時修復(fù)或更換[3]。

3 結(jié)語

挖掘機(jī)掉缸現(xiàn)象屬于常見故障，不同挖掘機(jī)掉缸原因各不相同，需根據(jù)實際現(xiàn)狀，分析原理，仔細(xì)排查，均能找到故障源。一般油封磨損造成液壓缸泄漏、液壓系統(tǒng)混有氣體，作為優(yōu)先排查對象；其次查檢保持閥、溢流閥、補(bǔ)油閥；先導(dǎo)閥異常、主控閥閥芯與閥體泄漏放在最后排查。